《河流極限流速及其與河床演變的關係》是依託華東師範大學，由賈艷紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：河流極限流速及其與河床演變的關係
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈艷紅
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
河流流速較高將導致行洪時間縮短、河道沖刷、濱河生物生存受到威脅。極限流速定律研究流速的變動範圍與極限，為河流綜合管理控制高流速提供依據。沖積河流的研究表明，當流量較小時，流速隨流量的增加而增大，達到一定流量後，流速趨近一個極限，即極限流速。但是，對於半沖積、非沖積河流，目前尚無極限流速的系統研究成果。本課題擬對長江、黃河、松花江、雅魯藏布江的典型半沖積、非沖積河段進行水文資料收集和野外調查測量，利用水位、流量、實測大斷面資料根據連續性方程計算流速，或採用都卜勒流速測量儀實測流速、流量、河床斷面。根據沖積、半沖積、非沖積河流的分析結果總結極限流速定律。研究極限流速隨水位、流量、河床性質的變化，揭示極限流速與泥沙運動及河床演變的關係。分析人類活動對極限流速的影響，提出以極限流速為基礎的符合人水和諧的河流治理方案。極限流速定律將不僅豐富流速理論，還可為河流綜合管理提供必要的科學支撐。
結題摘要
通過對長江、黃河、松花江典型沖積、半沖積、非沖積河段進行野外調查、水文資料分析和流速計算，發現沖積河流存在極限流速，當流量較小時，流速隨流量的增加而增大，達到一定流量後，流速趨近一個極限；半沖積河流符合極限流速定律，但極限流速比沖積河流大；非沖積河流不符合極限流速定律。從河床形態與演變特性、剪力、揚動流速、河流輸沙四個方面分析了極限流速的產生原因：（1）沖積河流一般具有複式河床斷面形態，流量較小時，水流在主槽內流動，當流量增大到某一數值時，水流漫灘，斷面面積增大，使得流量的進一步增加不會引起流速的顯著變化，流速會保持在極限流速附近；非沖積河流通常兩岸受到山體約束，參與造床的泥沙不多，河流不能自動調整，沒有極限流速；半沖積河流通常一側河床是有一定厚度的二元結構，一側受山體約束，由於大量泥沙參與造床，使得半沖積河流也具有極限流速，但比沖積河流的極限流速高。（2）基於床面泥沙運動顆粒的垂向位置和運動特徵以及泥沙起動、止動和揚動的臨界剪力分析，發現沖積河流存在極限流速，且極限流速出現在水流剪力與揚動剪力相等的條件下。（3）沖積河流在主槽深度條件下，極限流速接近懸移質泥沙最粗材料的揚動流速；分析推移質泥沙的揚動條件，發現沖積河流的極限流速不能超過泥沙的揚動流速，且小於3m/s。（4）在動平衡條件下，造床流量時，河道平均流速的最大值應控制在揚動流速之內，如果超過揚動流速，水流對粗顆粒泥沙的輸移量將增加，引起河床沖刷，同時推移質起懸變為懸移質，擴大河槽面積降低流速，使得極限流速最終仍回到揚動流速附近。河流極限流速具有地貌學意義和生態學意義，值得開展深入的研究。人類活動通常會影響河流的極限流速，使得斷面平均流速接近或超過極限流速。河流出現較高流速後，水流將侵蝕岸壁和河床，增加河床失穩可能性，同時會破壞生態系統平衡。河流綜合管理必須模擬河流的自然演變過程並滿足極限流速定律，這樣才能維持生態和諧，地貌穩定。
