内容简介

由于山区河流易受地震、滑坡等灾害影响，河床易形成粗大颗粒占优的漂石河段，制约着局部区域的水沙输移、河床调整及其生态环境的构建。再加上局部区域的水流结构及河床冲淤互馈机制尚缺乏系统研究，因此本书以岷江支流白沙河与龙溪河典型漂石河段的野外调查为基础，结合室内试验与理论分析的方法，研究了不同水沙条件下漂石河段水沙运动及河床冲淤响应，揭示了漂石河床局部区域的洲滩发育过程，并进一步研究了漂石作用下的植被洲滩影响的水沙运动特征，为山区河流漂石河段的水沙灾害防治与生态环境保护提供了一定的理论支撑。

目录

目目录

第１章　绪　论  //  001

1.1　研究背景及意义  //  003

1.2　国内外研究现状  //  005

1.3　主要研究内容及章节安排  //  020

第2章　典型漂石河段河床形态分析  //  023

2.1　白沙河与龙溪河概况  //  025

2.2　野外调查方法  //  026

2.3　研究河段漂石分布  //  027

2.4　研究河段漂石洲滩形态   //  031

2.5　漂石洲滩发育过程分析  //  035

2.6　小　结  //  037

第3章　漂石河段水流结构变化试验研究  //  039

3.1　野外漂石河段流速分布  //  041

3.2　漂石河段水流结构水槽试验  //  043

3.3　漂石河段流速结构  //  048

3.4　漂石阵列分布的紊流特征  //  055

3.5　漂石河段床面切应力分布  //  061

3.6　小　结  //  064

第4章　漂石河床局部冲淤变形试验  //  067

4.1　漂石河床局部冲淤变形水槽试验  //  069

4.2　漂石河床局部冲淤变形分析  //  073

4.3　动床条件漂石局部水流结构  //  081

4.4　小　结  //  099

第5章　漂石河床洲滩发育过程试验  //  101

5.1　漂石河床洲滩发育过程模型试验  //  103

5.2　漂石河床清水条件下的水动力学参数变化  //  108

5.3　来沙条件下的漂石河床变形过程  //  111

5.4　漂石河床洲滩河段水位变化  //  124

5.5　小　结  //  127

第6章　漂石河段洲滩水沙运动研究  //  129

6.1　植被洲滩模型试验  //  131

6.2　洲滩河段植被局部区域特征  //  137

6.3　水沙条件下洲滩植被河床冲淤变化特征  //  140

6.4　洲滩汊道分流计算  //  153

6.5　小　结  //  157

第7章　结论与展望  //  159

7.1　主要结论  //  161

7.2　主要创新点  //  163

7.3　研究展望   //  164

参考文献  //  167

前言/序言

前言

山区河流受地震、滑坡、暴雨山洪等灾害影响，河床组成颗粒级配宽，且易形成粗大颗粒占优的漂石河段，从而制约局部区域的水沙输移、河床调整及其生态环境构建。漂石河段的水流运动、泥沙输移及河床冲淤变形内在相互影响突出，局部区域的水流结构及河床冲淤互馈机制尚缺乏系统研究。为此，本书以岷江支流白沙河与龙溪河典型漂石河段的野外调查为基础，结合室内试验与理论分析的方法，研究了不同水沙条件下漂石河段水沙运动及河床冲淤响应，揭示了漂石河床局部区域的洲滩发育过程，并进一步研究了漂石作用下的植被洲滩影响的水沙运动特征，为山区河流漂石河段的水沙灾害防治与生态环境保护提供了一定的理论支撑。主要研究内容具体如下：

（1）暴雨山洪极易形成漂石河段，从而快速改变河床局部形态特征。基于岷江支流白沙河与龙溪河漂石河段实地调查，白沙河与龙溪河的平均粒径粗大，漂石占比超过 10%，从平面结构来看，漂石具有孤立型、阶梯型、交错型等单个或群体结构形式，漂石上游易形成冲坑，而下游则形成淤积带，且易发育成漂石洲滩，甚至植被洲滩。漂石或漂石洲滩的形成显著改变局部河床比降，从而制约河流形态发育，其规模与漂石大小及洲滩颗粒粒径相关。

（2）单个漂石或漂石阵列显著调整局部水流结构。其中，单漂石与漂石阵列的近尾流区位于漂石下游 2D（D为漂石粒径）的范围，近尾流区存在近底逆流，且该区域内紊动能、紊动强度及耗散率均出现激增趋势，相对于平面床面，紊动能与紊动强度的极值点从床面偏离至漂石顶部，雷诺应力在漂石顶部出现方向逆转及极值点，而床面切应力则在近尾流区 1.5D～ 2D出现激增变化。此外，在漂石近尾流区，漂石阵列间距、床沙粒径、河床的透水性等条件可显著影响漂石区域的水流结构，漂石阵列可有效降低漂石河床床面切应力，从而减少漂石河床的泥沙输移。

（3）漂石结构调整河床局部冲淤过程及洲滩发育。清水冲刷条件下的漂石河床，漂石区极易形成冲坑，致使漂石失稳下陷，甚至溯源移动。在均匀沙河床中，漂石的位移受到漂石大小及水流强度影响，漂石下陷深度与漂石大小及水流强度分别呈良好的线性与对数关系，并可通过一定函数公式预测：上游泥沙补给时，受漂石周围水流变化影响，上游来沙以横向带状溯源淤积为主，而下游则两侧淤积突出，极易形成漂石洲滩。此外，上游来沙过程和漂石数量及分布形态制约着漂石区的河床淤积发育形态。

（4）植被及泥沙补给加速洲滩发育及减小支汊过流能力。漂石洲滩的形成，常导致主河多汊过流，其洲滩发育及分流特性受漂石洲滩植被和泥沙补给的多重影响。泥沙在植被洲滩河道中呈波状输移，植被周围形成小型沙丘，泥沙多落淤洲头及洲尾，促使洲滩的快速发育，调整支汊发育及其过流能力分配，其中加沙和植被根茬使得植被洲滩河道的左汊分流比的平均变幅分别达到 -19.7%及 26.4%。

叶　晨2024年 6月