冻融状态下游荡型河道河床实验研究

论文摘要

近年来,随着全球的气候的变化,导致河流径流泥沙以及冻土边界产生一系列的变化,进而影响河流形态的演变以及冲淤的变化,外部环境和不同径流来沙等内部因素对高寒地区河流演变趋势具有一定影响,因此研究冻融状态下的河流演变对河道的治理具有实际的理论意义与应用价值。本课题以长江源区游荡型河流为研究对象,采用自然模型与理论相结合的方法对游荡型河流冻融状态下演变与泥沙冲淤变化进行了研究,揭示冻土环境游荡河道在冻结以及融化过程中的演变规律。对游荡河流形成机理进行资料的整理,寻找适合游荡型河流形成的水沙条件。采用自然模型试验的研究方法对已成型的游荡型河流演变趋势分析。对游荡河道的冻结过程以及融化过程进行模拟分析,总结两过程的变化规律,发现在冻结河道的融化过程中伴随河岸边界以及河床底部的逐步融化,河流将逐渐重新出现游荡型河道特点,河流的游荡型强弱由河床融化程度所决定,同时河床融化程度与试验的放水时长来水量以及温度的升高有关。而冻结过程游荡型河道特点逐步消失,冻结过程中河床以及河岸条件逐步硬化,限制了河流的下切以及向两岸扩张速度,同时上游来水量的逐渐减小,使得河流演变进程逐渐减缓,当河流中部分水固结时,河流演变接近停滞状态。为解决河流冻结与融化过程中泥沙运动等问题对河流演变的影响,本文还进行了冻结状态下天然泥沙的起动试验,发现冻结泥沙在起动过程中水体流动会加快泥沙的融化速度,同时冻结泥沙在起动时泥沙颗粒粒径较细较均匀,且该过程中由于冰的存在,起动时出现延迟现象。该现象说明了来水量的增大导致河岸以及河床融化速度加快,同时也进一步说明了融化过程中来水量的增加对该过程中游荡河流活力具有促进作用。文章最后对融化以及冻结两过程进行分别进行了总结,概括了融化于冻结两过程中游荡河流的特性。

论文目录

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.2.1 河型分类

1.2.2 河型成因

1.2.3 自然模型

1.2.4 冰冻泥沙起动

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章试验设计

2.1 模型试验

2.1.1 自然模型

2.1.2 试验模型

2.1.3 试验用沙

2.2 试验工况及试验过程

2.2.1 试验工况设计

2.2.2 试验过程

第3章游荡河流融化过程

3.1 融化过程16h放水时长

3.1.1 地形冲淤变化及坡降

3.1.2 流场变化

3.1.3 含沙量及粒配沿程变化

3.1.4 水位变化

3.2 融化过程8h放水时长

3.2.1 融化深度对比

3.2.2 工况3 地形冲淤变化及坡降

3.2.3 工况3 流场变化

3.2.4 工况3 含沙量及特征粒径变化

3.2.5 工况3 水位变化

3.3 小结

第4章游荡型河流冻结过程

4.1 冻结过程12h放水时长

4.1.1 工况2 地形及冲淤变化

4.1.2 工况2 流场变化

4.1.3 工况2 含沙量及粒配沿程变化

4.1.4 工况2 水位变化

4.2 冻结过程6h放水时长

4.2.1 工况4 地形及冲淤变化

4.2.2 工况4 流场变化

4.2.3 工况4 含沙量及特征粒径

4.2.4 工况4 水位变化

4.3 小结

第5章恒定流过程模拟

5.1 1.252 L/s8小时持续来水

5.1.1 含沙量变化情况

5.1.2 工况5 流场变化

5.1.3 地形冲淤变化

5.1.4 工况5 水位变化

5.2 小结

第6章起动试验

6.1 模型

6.1.1 模型设计

6.1.2 试验用沙

6.1.3 试验方法

6.2 试验结果及分析

6.2.1 试验现象

6.2.2 融化速度对比

6.2.3 粒径变化

6.2.4 流速与含沙量分析

6.3 小结

第7章结论

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄世俊

导师: 王志国,王勇

关键词: 游荡型河流,冻结过程,融化过程,河道演变,泥沙冲淤,泥沙起动

来源: 河北工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 河北工程大学

分类号: TV147

DOI: 10.27104/d.cnki.ghbjy.2019.000112

总页数: 86

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