理论教育 崩岸平面变化特性研究

崩岸平面变化特性研究

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:崩岸在年内平面变化的实测资料甚少,即使在20世纪60年代内直接通过观测也不易取得很多崩岸年内平面变化的资料,因为布置这类观测,存在许多方面的困难。为此,在荆江河道特性研究中致力于弯道水流方面的研究为我们分析崩岸年内平面变化提供了很好的借鉴。图5-10描述了下荆江来家铺弯道水流动力轴线年内变化的上述规律[11]。

崩岸平面变化特性研究

崩岸在年内平面变化的实测资料甚少,即使在20世纪60年代内直接通过观测也不易取得很多崩岸年内平面变化的资料,因为布置这类观测,存在许多方面的困难。为此,在荆江河道特性研究中致力于弯道水流方面的研究为我们分析崩岸年内平面变化提供了很好的借鉴。20世纪60年代初,荆江河床实验站在弯道水流方面进行了难能可贵的观测,长江科学院对这些实测资料进行了较全面的分析。弯道水流研究表明,水流动力轴线年内变化具有大水趋直小水走弯的特性,对弯道崩岸的影响表现在:枯水期水流对河岸的作用是顶冲上提,作用于弯顶附近和弯顶稍上部位;而洪水期水流顶冲下移,作用于弯顶以下部位。图5-10描述了下荆江来家铺弯道水流动力轴线年内变化的上述规律[11]。弯道水流动力轴线的主要影响因素是水流动力作用以及河床形态。在水流动力轴线的弯曲半径与水流动量、河弯半径以及断面面积等物理量之间,利用上、下荆江有关河段的资料,通过相关分析,得出与实测资料符合较好的关系式(图5-11)

式中 R0——水流动力轴线弯曲半径(m);

R——平面形态的河弯半径(m);

Q——河段流量(m3/s);

g——重力加速度;

A——与流量相应的河段平均过水断面面积(m2)。(www.daowen.com)

可见,R 体现了河弯形态对于水流的约束作用,而img 则体现了流量(Q) 和流速(Q/A) 的变化对于水流动力轴线弯曲半径的影响,并可以定性看出水流动力轴线年内变化对弯道崩岸的影响[66]。由式(5-7) 可知,上、下荆江只要流量在平滩流量以下,水流动力轴线的弯曲半径R0必小于河弯半径R,反映了河床形态对于水流的约束作用。R0随流量的增加而增大,随过水断面面积的增加而减小,反映了水流的惯性作用和断面形态的约束作用。

图5-10 来家铺弯道水流动力轴线年内变化图

图5-11 荆江各弯段水流动力轴线的曲率半径R0实测值与计算值比较

在枯水期水流动力轴线弯曲半径小,水流走弯上提,弯顶及其稍上部位顶冲角度大,崩岸可能较多发生在弯顶以上部位;在洪水期水流动力轴线弯曲半径大,水流趋中取直,弯顶以下部位顶冲角较大,崩岸较多发生且强度较大应在弯顶以下部位;而在中水期即汛前涨水期和汛后落水期则一般较多发生在它们之间的弯顶附近。综上所述,在一个水文年内,根据水流动力轴线的变化规律,崩岸较多发生的部位应随流量的增加而自弯道上部向弯道下部转移,然后又随流量的减小自弯道下部向弯道上部转移,而弯顶附近应是常年贴流受冲部位;同时,弯顶以下受水流顶冲的动量更大,崩岸强度会更大一些,这样就使弯曲型河道和蜿蜒型河道具有整体向下游方向蠕动的演变趋势。需要说明的是,以上描述的是一般规律,由于影响崩岸因素极为复杂,可以想象到实际在时间和空间上都会遇到随机发生的崩岸现象。

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