舒安平,周 星,余明輝,段國(guó)勝,朱福楊
(1.北京師范大學(xué) 環(huán)境學(xué)院 水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875;2.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院,北京 100048;3.武漢大學(xué) 水利水電學(xué)院,湖北 武漢 430072)
在河道水流與河岸邊坡交互作用下,水流沖刷侵蝕河岸導(dǎo)致河岸邊坡失穩(wěn)的過(guò)程稱為岸坡崩塌,即崩岸[1]。我國(guó)七大江河普遍存在不同程度的塌岸現(xiàn)象[2],以長(zhǎng)江和黃河最為典型,其中黃河寧蒙(寧夏至內(nèi)蒙古)河段是黃河泥沙的主要來(lái)源區(qū)之一,也是黃河泥沙問(wèn)題研究的重點(diǎn)河段。Yao[3]等通過(guò)遙感解譯方法研究了寧夏至內(nèi)蒙河段的岸坡崩塌面積,青銅峽至頭道拐河段1958—2008年的岸坡崩塌面積高達(dá)518.38 km2,其中左岸崩塌面積257.29 km2,右岸崩塌面積261.09 km2,是世界河流中侵蝕最嚴(yán)重的河段。寧蒙河段河道擺動(dòng)劇烈,河岸崩塌侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。河岸崩塌機(jī)理十分復(fù)雜,影響因素多,其中河岸邊界特性及土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水流條件和河床沖淤、演變特性等在河岸崩塌發(fā)生過(guò)程中起到了重要的作用[4]。大量統(tǒng)計(jì)資料表明,崩岸現(xiàn)象多發(fā)生于受水流劇烈沖刷的河岸,例如在長(zhǎng)江中下游,80%以上的崩岸發(fā)生在彎道頂點(diǎn)或迎流頂沖點(diǎn);在黃河河段,汛期水流集中且主槽內(nèi)流速很大,岸坡沖刷十分嚴(yán)重,水流的沖刷侵蝕在崩岸過(guò)程中同樣起到重要作用。
國(guó)內(nèi)外有不少學(xué)者針對(duì)不同的河岸崩塌的水力要素,如近岸流、縱向水流、彎道環(huán)流、回流掏刷、高水位持續(xù)時(shí)間等進(jìn)行了研究,取得了較為豐碩的成果[5-7]。龍慧等[8]歸納總結(jié)了荊江崩岸分布特征,并分析了水動(dòng)力因子(縱向水流變化、橫向環(huán)流及水流動(dòng)力軸線變化)對(duì)崩岸的影響。張芳枝等[9]概括國(guó)內(nèi)外近岸水流沖刷力的分布與計(jì)算、堤岸土體抗沖力確定、河岸土體橫向沖刷計(jì)算方法等研究成果并提出在天然河道利用比降計(jì)算近岸水流切應(yīng)力。錢寧等[10]根據(jù)縱向流速的垂向分布計(jì)算近岸剪切力。唐存本[11]將顆粒重力、黏結(jié)力以及水流上舉力和拖曳力統(tǒng)一考慮,根據(jù)力的平衡方程式得出黏性土的起動(dòng)剪切力公式,并考慮了黏性土固結(jié)程度的影響。彭玉明等[12]通過(guò)分析長(zhǎng)江荊江河道演變過(guò)程,歸納總結(jié)出河道演變與崩岸之間的關(guān)系,認(rèn)為河道演變過(guò)程中主流線的變化、河道沖刷對(duì)崩岸產(chǎn)生主要影響。水流的紊動(dòng)和渦旋也對(duì)崩岸有顯著影響。Papanicolaou等[13]發(fā)現(xiàn)二次流下的水深平均切應(yīng)力為順直河道中切應(yīng)力的兩倍以上,最大值為水深平均切應(yīng)力的5倍,增大水深平均邊壁切應(yīng)力2倍以上。
另一方面,目前在水動(dòng)力因子對(duì)岸坡崩塌過(guò)程數(shù)值模擬方面也取得了一定的進(jìn)展,王國(guó)卿[14]通過(guò)平面二維水沙數(shù)學(xué)模型和河岸穩(wěn)定性模型,采用有限元法和利用Fortran編程語(yǔ)言對(duì)河流的彎曲演變進(jìn)行數(shù)值模擬。鐘德鈺等[15]在考慮環(huán)流橫向輸沙及由其引起的河床沖淤和河岸變形的情況下,建立了平面二維水沙數(shù)學(xué)模型,模擬了彎道的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程。劉海飛[16]基于Boltzmann方法分別模擬了順直和彎道水沙輸移過(guò)程,發(fā)現(xiàn)彎曲河道凸岸堆積,凹岸沖刷的變化趨勢(shì),Sahoo等[17]應(yīng)用Dynamic流域模擬模型與岸坡侵蝕(DWSM BE)對(duì)約旦河塌岸進(jìn)行計(jì)算,模擬和量化塌岸量占約旦河流域下游淤積量的百分比;但是物理模型實(shí)驗(yàn)是解決三維性較強(qiáng)的水流、泥沙問(wèn)題,反演或預(yù)測(cè)河道變形的一種不可或缺的手段。尤其在崩岸問(wèn)題研究中,由于涉及較為復(fù)雜的邊界條件和水力條件,再加上人們對(duì)于崩岸發(fā)生機(jī)理尚不太清楚,用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解存在一定的困難。因此,通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀測(cè)研究,再現(xiàn)天然河道的崩岸過(guò)程,不失為一個(gè)好辦法,但前人在這方面的研究開(kāi)展的相對(duì)較少:余明輝等[18]通過(guò)彎道水槽試驗(yàn)歸納研究了非黏性土組成岸坡的崩退模式;胡呈維等[19]通過(guò)彎道水槽實(shí)驗(yàn)確定黏性岸坡崩塌量小于非黏性岸坡崩塌量,這些成果無(wú)疑有助于我們對(duì)河岸崩塌形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
本文通過(guò)實(shí)施在彎道水槽中的8組模擬實(shí)驗(yàn),采用黃河上游寧蒙河段的磴口黏性河段為實(shí)驗(yàn)用沙制作岸坡模型,通過(guò)改變模擬材料的組成及水流邊界條件,觀測(cè)水流沖刷下黏性岸坡崩塌過(guò)程、崩塌體的分解和輸移過(guò)程以及崩后穩(wěn)定岸坡和河床的形態(tài),著重研究彎曲型河道不同水沙關(guān)鍵因子組合條件下岸坡崩塌過(guò)程的水動(dòng)力變化規(guī)律,治理對(duì)河岸崩塌具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
圖1 斷面流速測(cè)量點(diǎn)布置圖
2.1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)是在武漢大學(xué)水資源與水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)凈寬為1.2 m、彎道內(nèi)徑為1.8 m、底坡比降為1‰彎道水槽中進(jìn)行的。岸坡沿程布置14個(gè)流速監(jiān)測(cè)斷面,位置布置如圖1所示,岸高40 cm,河床高10 cm,坡腳為45°,每個(gè)斷面上河床上橫向布置4條垂直測(cè)線,岸坡上盡可能多的布置垂直測(cè)線,每條測(cè)線根據(jù)水深確定縱向的測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù),斷面初始形態(tài)及斷面流速測(cè)量點(diǎn)的布置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)分為固定岸坡固定河床和活動(dòng)岸坡活動(dòng)河床兩種情況來(lái)分別研究,動(dòng)床動(dòng)岸使用泥沙來(lái)鋪砌,定床定岸的河床和岸坡由水泥鋪砌固定。為了研究岸坡崩塌后崩塌體周圍的流速分布和受力情況,在固定岸坡固定河床的彎道出口段(即斷面4—斷面6,以下同)岸坡坡腳處增設(shè)崩塌體,崩塌體底部寬10 cm,高5 cm,橫跨CS4—CS6斷面,在崩塌體上游、下游以及臨水面流速加密監(jiān)測(cè),用于計(jì)算崩塌體周圍的剪切應(yīng)力,有崩塌體的橫斷面形態(tài)如圖3所示。
圖2 斷面形態(tài)及流速測(cè)量點(diǎn)布置
圖3 斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖(增加崩塌體)
2.2實(shí)驗(yàn)條件本次實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行了3組河床及岸坡邊界條件,即可動(dòng)河床可動(dòng)岸坡和固定河床固定岸坡,其中固定河床固定岸坡又分為有崩塌體和無(wú)崩塌體兩種。上述3種河床及岸坡邊界條件下,均施放不同動(dòng)水流量,具體分組如下表所示,根據(jù)不同的河床邊界條件與流量,可以組合成8種工況,詳見(jiàn)表1。
表1 實(shí)驗(yàn)工況
其中工況3為黏性岸坡、非黏性河床,為研究黃河中游寧蒙河道岸坡崩塌情況,以黃河中游寧蒙河段磴口河段河岸天然土黏性土為實(shí)驗(yàn)材料,其始級(jí)配見(jiàn)圖4,土樣中值粒徑約為0.032 mm。水槽底部鋪設(shè)非黏性土白礬石和粗砂礫大顆粒混合材料模擬可動(dòng)河床,以便觀測(cè)岸坡崩塌進(jìn)入河道后與河床的摻混情況,岸坡和河床的粒徑相差較大,比便于區(qū)分。模型制作時(shí)盡可能保證材料含水率和緊實(shí)度偏差較小,模型首尾用碎石延伸,即保護(hù)了頭尾岸坡不受渦流的淘刷又保證流平順。對(duì)于黏性岸坡,每次實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,用Φ61.8×20 mm的不銹鋼環(huán)刀于模型岸坡上取好土樣,進(jìn)行快剪實(shí)驗(yàn)和土樣烘干,測(cè)定土樣的c、φ值以及含水率以及孔隙率。表2為實(shí)驗(yàn)材料的物理性質(zhì)。
圖4 黏性岸坡初始顆粒級(jí)配
表2 實(shí)驗(yàn)材料的物理性質(zhì)
2.3實(shí)驗(yàn)流程及測(cè)量方法(1)關(guān)閉水槽尾門,從水槽的下游注水,當(dāng)水位緩緩上升到12 cm時(shí)停止注水,對(duì)岸坡及河床土體浸泡10 min。(2)動(dòng)床動(dòng)岸時(shí),實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前對(duì)制作好的模型土體的監(jiān)測(cè)斷面的坡腳和坡頂處取樣,對(duì)實(shí)驗(yàn)前岸坡土樣的容重、含水率、級(jí)配等進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。(3)放水至河槽水位到達(dá)24 cm左右時(shí),調(diào)節(jié)尾門保證額定流量下水位穩(wěn)定。(4)當(dāng)水流流態(tài)穩(wěn)定后,利用ADV流速儀沿?cái)嗝娲咕€測(cè)量流速。斷面上垂線間距為20 cm。岸坡和崩塌體上的垂線流速監(jiān)測(cè)點(diǎn)加密測(cè)量,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組次3時(shí),利用地形儀監(jiān)測(cè)地形變化情況。(5)每隔15 min,記錄一次平底堰處水位讀數(shù),再繼續(xù)拍照、錄像。(6)沖刷時(shí)間結(jié)束后,逐漸調(diào)小流量,避免水位突然下降引起岸坡再次崩坍,放干水槽中的水,對(duì)沖刷后的岸坡形態(tài)進(jìn)行拍照記錄和對(duì)比分析,在監(jiān)測(cè)斷面用透明網(wǎng)格板測(cè)量斷面的形態(tài)及河道泥沙淤積狀態(tài)。
3.1彎道環(huán)流的流態(tài)無(wú)論是定岸定床還是動(dòng)岸動(dòng)床流態(tài)分布情況大致相同,小流量時(shí)水流流態(tài)整體較為平順,從CS1斷面進(jìn)入彎道后主流緊貼河道凹岸(右岸),在CS8斷面主流逐漸回歸河道中央,同一斷面上凹岸水深大于凸岸,表現(xiàn)出明顯的彎道水流特性。當(dāng)流量較大時(shí),凹岸部位表現(xiàn)突出,與此同時(shí),岸坡邊緣水流紊動(dòng)強(qiáng)烈,水位發(fā)生突變,同一斷面存在較大的水位差。
圖5 工況3-2下的水面線(Q=30 L/s)
工況3-2水面線見(jiàn)圖5,由水面線可以看出,水流進(jìn)入彎道后,呈現(xiàn)凹岸水位高于凸岸水位的現(xiàn)象,在彎道頂端與彎道中下段的中間位置水位差達(dá)到最大,彎道水流特性表現(xiàn)得最為明顯。當(dāng)水流進(jìn)入直道段的時(shí)候,水位差變小,超過(guò)一定范圍的時(shí)候,凸岸水位變得高于凹岸水位。
3.2縱向流速分布工況3-2的彎道縱向流速分布如圖6所示。結(jié)合岸坡侵蝕線可以看出,不論是表層中層還是底層,近岸流速較大區(qū)域與岸坡崩塌嚴(yán)重區(qū)域基本重合,主流從CS+1斷面進(jìn)去彎道后,逐漸向凹岸靠近,在CS5—CS6斷面近岸流速達(dá)到最大,并緊密貼合岸坡,此處岸坡崩塌最為嚴(yán)重。隨后主流逐漸回到水槽中央。速度分布圖與實(shí)驗(yàn)中觀察到的彎道下段即彎道出口處附近岸坡崩塌最為嚴(yán)重情況相符合,順直段岸坡崩塌不嚴(yán)重。此外,表層及中層主流近岸程度大于底層,且表層流速最大,底層流速最小。
3.3橫向環(huán)流流速分布彎道段水流具有明顯的三維特性,環(huán)流是橫向輸沙的主要?jiǎng)恿σ蛩?。彎道環(huán)流使表層較清的水體流向凹岸,底層含沙量較大的水流流向凸岸,造成凹岸沖刷,岸坡變陡發(fā)生崩岸,沖刷后的河岸邊坡形狀表現(xiàn)為拋物線,工況1-2橫斷面流場(chǎng)如圖7所示。
為分析崩塌過(guò)程中水流剪切力的分布特點(diǎn),固定岸坡固定河床工況情景時(shí)在彎道中下段岸坡坡腳處增設(shè)崩塌體,主要關(guān)注崩塌體進(jìn)入河道后的水流變化情況及崩塌體的受力情況。
4.1水流剪切力計(jì)算方法自然中的流動(dòng)大多數(shù)都是紊流。紊流流動(dòng)的實(shí)際流速為時(shí)均流速與脈動(dòng)流速之和。當(dāng)利用時(shí)均流場(chǎng)代替紊動(dòng)瞬時(shí)流場(chǎng)時(shí),需要在原來(lái)的黏性切應(yīng)力上加上紊流附加切應(yīng)力,這是紊流的渦體在各流層之間傳遞能力、動(dòng)量的結(jié)果[20]。
黏性切應(yīng)力:
紊流附加切應(yīng)力:
圖6 工況3-2彎道縱向流速圖(Q=30 L/s)
圖7 工況1-2橫斷面流場(chǎng)圖(Q=55 L/s)
總水流剪切力為黏性切應(yīng)力上與紊流附加切應(yīng)力之和,即:式中:μ為黏度;為時(shí)均流速;u′為脈動(dòng)流速。
圖8為一風(fēng)洞的矩形斷面上測(cè)得的黏性切應(yīng)力和紊流附加切應(yīng)力的分布,H為斷面高。從圖中可以看出,斷面上的切應(yīng)力為線性分布,在壁面上切應(yīng)力最大,且全部為黏性切應(yīng)力,近壁處紊動(dòng)弱;隨著y增加,紊流附加切應(yīng)力的比重增大,當(dāng)y增加到一定值時(shí)全部為紊流附加切應(yīng)力,距壁較遠(yuǎn)處紊動(dòng)充分發(fā)展。
依據(jù)以上方法,利用ADV的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)公式(3)計(jì)算水流剪切力,并繪制黏性切應(yīng)力和紊流附加切應(yīng)力的橫向變化曲線,圖9為某一點(diǎn)x、y方向的剪切力的計(jì)算過(guò)程。
圖8 黏性切應(yīng)力和紊流附加切應(yīng)力的橫向變化
圖9 剪切力計(jì)算過(guò)程
4.2崩塌體附近床面剪切力分布特性圖10中的剪切力的分布表明:在靠近凸岸邊壁和岸坡附近,剪切力值較大,且岸坡附近剪切力的方向雜亂,說(shuō)明岸坡附近水流紊亂,對(duì)岸坡的擾動(dòng)劇烈,水流作用力大,所以從流速分布和水流剪切力分布圖印證了彎道水槽的輸沙特性:一方面由于彎道環(huán)流,彎道表層較清的水流向凹岸,造成凹岸沖刷;從凹岸向下轉(zhuǎn)向凸岸的底層流攜帶大量泥沙,造成凸岸淤積,這種作用致使主流不斷向下游凹岸偏移。另一方面,坡腳處的剪切力較大,對(duì)于坡腳擾動(dòng)較大,加快凹岸的沖刷。岸坡崩塌后,崩塌體會(huì)堆積在坡腳處或者靠近岸坡的河床上,為研究崩塌體的對(duì)水流作用的影響,在彎道出口附近增設(shè)崩塌體。以55 L/s流量下的平面流速為例,如圖11。鋪設(shè)崩塌體后,流場(chǎng)整體趨勢(shì)基本不變,崩塌體頭尾處流速較大,且頭部指向崩塌體,對(duì)于崩塌體具有強(qiáng)烈的擾動(dòng)。
圖10 剪切力分布圖
鋪設(shè)崩塌體后彎道處的橫向環(huán)流作用依舊明顯,這一特點(diǎn)可以直接從崩塌體的橫斷面流速分布圖12中看出,在CS4—CS6斷面可以清楚地看出橫斷面的環(huán)流作用,尤其是崩塌體表面的指向凸岸的流速可對(duì)崩塌體產(chǎn)生擾動(dòng),并且橫向分解崩塌體,是崩塌體在河床上橫向分解,分解后的泥沙移動(dòng)到凸岸。
圖11 彎道縱向流速圖(Q=55 L/s)
由圖13中的剪切力的分布可以發(fā)現(xiàn),在靠近凸岸邊壁和岸坡附近,剪切力值較大,且岸坡附近剪切力的方向雜亂,說(shuō)明岸坡附近水流紊亂,對(duì)岸坡的擾動(dòng)劇烈,水流作用力大。增設(shè)崩塌體后,彎道頂沖點(diǎn)以下凹岸一側(cè)的較大剪切力區(qū)位置均有所下移。崩塌體臨水面周圍紊動(dòng)強(qiáng)烈,其臨水面尤其上下游端附近易形成較大剪切力區(qū),增加了該區(qū)域河床的局部輸沙能力。從崩塌體局部剪切力圖中可以看到,崩塌體頭尾部的剪切力突增,增大了對(duì)崩塌體的擾動(dòng),加快崩塌體的分解。
圖12 橫斷面流場(chǎng)圖(Q=55 L/s)
4.3不同流量條件下的水流剪切力對(duì)比分析通過(guò)圖14和圖15對(duì)比30 L/s和55 L/s不同流量下水流剪切力分布,可以發(fā)現(xiàn)其分布趨勢(shì)均相同:從+1#斷面開(kāi)始進(jìn)入彎道后的一定距離,凸岸附近的水流剪切力增加,凹岸附近的水流剪切力則減小;至彎道段后,出現(xiàn)相反的調(diào)整,水流剪切力趨于均勻分布;進(jìn)去彎道出口段后,高剪切力逐漸移向凹岸,水流出彎道后,凹岸的剪切力沿程減小而凸岸的剪切力沿程增加。經(jīng)過(guò)一段距離后,剪切力沿?cái)嗝娴姆植紝②呌谡7植?,所以彎道出口段岸坡破壞最大。但兩個(gè)流量下剪切力大小不同,可以很明顯的觀察出,剪切力隨流量的增大而增大,所以岸坡在大流量下的破壞表現(xiàn)更為突出。
通過(guò)圖14和圖15對(duì)比有崩塌體和無(wú)崩塌體下的剪切力分布,增設(shè)崩塌體后,彎道頂沖點(diǎn)以下凹岸一側(cè)的較大剪切力區(qū)位置均有所下移。崩塌體頭尾部的剪切力突增,其臨水面周圍紊動(dòng)強(qiáng)烈,尤其上下游端附近易形成較大剪切力區(qū),增加了該區(qū)域河床的局部輸沙能力,加快崩塌體的分解。但是可以發(fā)現(xiàn)在無(wú)崩塌體的地方剪切力分布大致相同。
圖13 剪切力分布圖
圖14 水流剪切力對(duì)比圖(Q=30 L/s)
圖15 水流剪切力對(duì)比圖(Q=55 L/s)
4.4彎道環(huán)流與剪切力對(duì)河床沖淤形態(tài)的影響為了分析崩岸土體在河床沖淤積形態(tài)特征,待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,將實(shí)驗(yàn)河段的水慢慢放干,對(duì)典型斷面用挖槽的辦法進(jìn)行研究,用透明網(wǎng)格板量測(cè)岸坡泥沙淤積的部位及厚度分布,分別如圖16、圖17所示。
由圖16和圖17可見(jiàn),彎道頂沖點(diǎn)(即)河床沖刷最嚴(yán)重,在凸岸可以看到淤積現(xiàn)象,再次說(shuō)明岸坡沖刷后會(huì)被帶到下游凸岸落於。沿程混合泥沙面積不斷增加,但順直段的河床沖刷不嚴(yán)重,主要是來(lái)自上游的泥沙淤積和來(lái)自崩塌體的泥沙的覆蓋作用??拷镀碌暮哟膊](méi)有與崩塌土體發(fā)生明顯混摻,與原始地形對(duì)比,只是厚度有所降低,頂部覆蓋了一層崩岸土體。岸坡與河床沖淤交互作用印證了彎道水槽的輸沙特性:一方面由于彎道環(huán)流,彎道表層較清的水流向凹岸,造成凹岸沖刷;從凹岸向下轉(zhuǎn)向凸岸的底層流攜帶大量泥沙,造成凸岸淤積,這種作用致使主流不斷向下游凹岸偏移;另一方面,坡腳處的剪切力較大,對(duì)于坡腳擾動(dòng)較大,加快凹岸的沖刷。因此,彎曲河道的塌岸河段彎道環(huán)流和水流剪切力對(duì)河床沖淤形態(tài)特征具有極其重要的作用。
圖16 河床沖淤形態(tài)特征
圖17 岸坡與河床沖淤交互情況
(1)彎道水槽實(shí)驗(yàn)表明,水流進(jìn)入彎道后,水流三維特性明顯,呈現(xiàn)凹岸水位高于凸岸水位的現(xiàn)象,在彎道頂端與彎道出口的中間位置水位差達(dá)到最大;不論是表層中層還是底層,近岸流速越大崩塌越嚴(yán)重,靠近岸坡附近水流結(jié)構(gòu)紊亂,對(duì)岸坡坡腳擾動(dòng)劇烈,主流岸近岸程度越大,流速越大,岸坡越容易崩塌失穩(wěn)。(2)彎道水流剪切力分布特征表現(xiàn)為崩塌體頭尾部的剪切力突增,形成較大剪切力區(qū),尾部剪切力大于頭部剪切力,尾部形成渦流,流速分布混亂,加快崩塌體的分解。崩塌體首尾較大剪切力區(qū)增加了該區(qū)域河床的局部輸沙能力,加快崩塌體的分解,但在無(wú)崩塌體的地方剪切力分布大致相同。(3)河床沖淤形態(tài)主要由水流剪切力和彎道環(huán)流共同作用所致,坡腳處的剪切力較大,對(duì)于坡腳擾動(dòng)較大,加快凹岸的沖刷,靠近凹岸坡腳的河床主要表現(xiàn)為水流沖刷與崩塌土體沒(méi)有明顯摻混;在凸岸河床上可觀察到新淤土層,凸岸河床與崩塌土體的摻混現(xiàn)象,岸坡崩塌主要出現(xiàn)在彎道段,順直段沖刷不明顯。
誠(chéng)然,崩岸問(wèn)題影響因素眾多,涉及過(guò)程復(fù)雜。本文主要通過(guò)彎道水槽概化模擬實(shí)驗(yàn),得出的一些有關(guān)崩塌河岸彎道環(huán)流和水流剪切力及其對(duì)河床形態(tài)影響的初步性認(rèn)識(shí),成果尚有一定的局限性,有待于在實(shí)踐應(yīng)用中得到驗(yàn)證與完善。
參考文獻(xiàn):
[1]YAO Z Y,TA W Q,JIA X P,et al.Bank erosion and accretion along the Ningxia-Inner Mongolia reaches of the Yellow River from 1958 to 2008[J].Geomorphology,2011,127:99-106.
[2]張幸農(nóng),蔣傳豐,應(yīng)強(qiáng),等.江河塌岸問(wèn)題研究綜述[J].水利水電科技進(jìn)展,2008,28(3):80-83.
[3]王延貴,匡尚富.河岸崩塌類型與崩塌模式的研究[J].泥沙研究,2014(1):13-20.
[4]王延貴,匡尚富 .河岸淘刷及其對(duì)河岸崩塌的影響[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2005,3(4):251-257,296.
[5]段金曦,段文忠.河岸崩塌與穩(wěn)定分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2004(12):17-21.
[6]YU M H,WEI H Y,LIANG Y J,et al.Study on the stability of non-cohesive river bank[J].International Journal of Sediment Research,2010,25(4):391-398.
[7]沈婷,李國(guó)英,張幸農(nóng).水流沖刷過(guò)程中岸坡崩塌問(wèn)題研究[J].巖土力學(xué),2005(5):260-263.
[8]龍慧,嚴(yán)光云,段光磊.荊江河段近岸河床演變規(guī)律及崩岸機(jī)理[J].人民長(zhǎng)江,2006(12):75-77.
[9]張枝芳,陳曉平.河流沖刷作用下堤岸穩(wěn)定性研究進(jìn)展[J].水利水電科技進(jìn)展,2009,29(4):84-88.
[10]錢寧,張仁,周志德.河床演變學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,1989.
[11]唐存本 .泥沙起動(dòng)規(guī)律[J].水利學(xué)報(bào),1963(2):1-12.
[12]彭玉明,熊超,楊朝云.長(zhǎng)江荊江河道演變與崩岸關(guān)系分析[J].水文,2010(6):29-31.
[13]PAPANICLAOU A N,ELHAKEEM M,HILLDALE R.Secondary current effects on cohesive river bank erosion[J].Water Resource Research,2007,43(431):497-507.
[14]王國(guó)卿.河流演彎及其水動(dòng)力過(guò)程的數(shù)值模擬研究[D].天津:天津大學(xué),2012.
[15]鐘德鈺,張紅武 .考慮環(huán)流橫向輸沙及河岸變形的平面二維擴(kuò)展數(shù)學(xué)模型[J].水利學(xué)報(bào),2004(7):14-20.
[16]LIU H,DING Y,LI M,et al.A hybrid lattice Boltzmann method-finite difference method for sediment transport and riverbed deformation[J].River Research and Application,2015,31:447-456.
[17]SAHOO D,MISRA D,BORAH D K,et al.Stream bank erosion contributions to sediment loads in Jordan Creek:DWSM-BE based assessment[R].Alaska:International Symposium on Erosion and Landscape Evolution,2011.
[18]余明輝,申康,吳松柏,等 .水力沖刷過(guò)程中塌岸淤床交互影響試驗(yàn)[J].水科學(xué)進(jìn)展,2013,24(5):684-691.
[19]胡呈維,余明輝,魏紅艷,等.沖刷過(guò)程中岸坡條件對(duì)塌岸淤床交互作用影響的試驗(yàn)研究[J].工程科學(xué)與技術(shù),2017,49(2):77-85.
[20]趙昕,張曉元,趙明登,等.水力學(xué)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.