冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

孙东坡; 刘明潇; 张晓雷; 孙羽

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冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽

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孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例[J]. 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.

引用本文:

孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例[J]. 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.

SUN Dongpo, LIU Mingxiao, ZHANG Xiaolei, SUN Yu. Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(5): 668-676.

Citation:

SUN Dongpo, LIU Mingxiao, ZHANG Xiaolei, SUN Yu. Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example[J]. Advances in Water Science, 2014, 25(5): 668-676.

冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

1.
华北水利水电大学水利学院, 河南郑州 450011;
2.
西安理工大学水利水电学院, 陕西西安 710048;
3.
武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51039004）；水利部公益性行业科研专项经费资助项目（200901018）

详细信息

作者简介:
孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn

中图分类号: TV147

Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example

1.
College of Water Conservancy, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450011, China;
2.
College of Water Resources and Hydroelectric Engineering, Xian University of Technology, Xian 710048, China;
3.
State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China

摘要: 为研究冲积性河流造床机理，基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例，利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法，进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制；不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性，主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系；高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态，能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中，综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应，因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。
- 河流反应 /
- 河床形态 /
- 能量耗散 /
- 黄河下游 /
- 累积输沙效应
Abstract: It is necessary to analyse the relationship between channel evolution and variation in sediment-laden floods based on the energy dissipation principle, in order to investigate the bed-forming mechanisms of an alluvial river. As an example of the braided reach in the Lower Yellow River, the characteristics of channel scouring and silting in the reach under various sediment-laden floods were presented, using a two-dimensional numerical model and the analysis of observed data. It is founded from this investigation that the relevance among bankfull area, geomorphic coefficient and characteristic values of a sediment-laden flood can reflect the restricting mechanisms in relation of the river energy; the channel scouring intensity changes periodically with various sediment-laden floods, and the accumulative scouring effect for the main channel can correlate strongly with the process of water and sediment transport; and only a flood process that can shape the most appropriate cross-sectional geometry of an alluvial river can attain both the best efficiency for sediment transport and the maximum efficiency of the main channel scouring. These results also indicate that a flood process with the maximum comprehensive factor Φ_max can obtain the best accumulative channel scouring efficiency, and therefore, the discharge corresponding to Φ_max can be considered as a control indicator for overbank floods in Lower Yellow River.
- river reaction /
- channel pattern /
- energy dissipation /
- Lower Yellow River /
- cumulative effect of sediment transition

[1]	程亦菲, 夏军强, 周美蓉, 邓珊珊. 黄河下游不同河段分组悬沙输移对河床冲淤的影响 . 水科学进展, 2022, 33(3): 506-517. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2022.03.014
[2]	晏自立, 徐元, 李丹勋. 推移质翻越低坝输移特性的试验研究 . 水科学进展, 2020, 31(3): 356-365. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.005
[3]	程亦菲, 夏军强, 周美蓉, 邓珊珊. 黄河下游游荡段过流能力调整对水沙条件与断面形态的响应 . 水科学进展, 2020, 31(3): 337-347. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.03.003
[4]	赵维阳, 杨云平, 张华庆, 张明进, 袁晶, 杨保岑. 三峡大坝下游近坝段沙质河床形态调整及洲滩联动演变关系 . 水科学进展, 2020, 31(6): 862-874. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2020.06.006
[5]	申红彬, 吴保生, 吴华莉. 黄河下游河道边界条件影响输沙效率研究述评 . 水科学进展, 2019, 30(3): 445-456. doi: 10.14042/j.cnki.32.1309.2019.03.014
[6]	孙东坡, 杨真真, 张立, 李彬. 基于能量耗散关系的黄河内蒙段河床形态调整分析 . 水科学进展, 2011, 22(5): 653-661.
[7]	金光球, 李凌. 河流中潜流交换研究进展 . 水科学进展, 2008, 19(2): 285-293.
[8]	夏军强, 吴保生, 王艳平. 近期黄河下游河床调整过程及特点 . 水科学进展, 2008, 19(3): 301-308.
[9]	李小平, 李文学, 李勇, 尚红霞. 水库拦沙期黄河下游洪水冲刷效率调整分析 . 水科学进展, 2007, 18(1): 44-51.
[10]	赵连军, 谈广鸣, 韦直林, 张红武, 江恩惠. 黄河下游河道悬移质泥沙与床沙交换计算研究 . 水科学进展, 2005, 16(2): 155-163.
[11]	姚文艺, 杨邦柱. 黄河下游游荡河段河床演变对河道整治的响应 . 水科学进展, 2004, 15(3): 324-329.
[12]	夏军强, 王光谦, 吴保生. 黄河下游河床纵向与横向变形的数值模拟——Ⅱ二维混合模型的应用 . 水科学进展, 2003, 14(4): 396-400.
[13]	夏军强, 王光谦, 吴保生. 黄河下游河床纵向与横向变形的数值模拟——Ⅰ二维混合模型的建立 . 水科学进展, 2003, 14(4): 389-395.
[14]	张欧阳, 许炯心, 张红武. 黄河下游花园口河段洪水涨落过程中河床横断面形态的调整 . 水科学进展, 2003, 14(4): 401-406.
[15]	石伟, 王光谦. 黄河下游输沙水量研究综述 . 水科学进展, 2003, 14(1): 118-123.
[16]	张红武, 黄远东, 赵连军, 江恩惠. 黄河下游非恒定输沙数学模型——Ⅰ模型方程与数值方法 . 水科学进展, 2002, 13(3): 265-270.
[17]	张红武, 黄远东, 赵连军, 江恩惠. 黄河下游非恒定输沙数学模型——Ⅱ模型验证 . 水科学进展, 2002, 13(3): 271-277.
[18]	许炯心. 黄河下游洪水的泥沙输移特征 . 水科学进展, 2002, 13(5): 562-568.
[19]	许炯心. 黄河下游游荡河段清水冲刷时期河床调整的复杂响应现象 . 水科学进展, 2001, 12(3): 291-299.
[20]	李国庆, 孙东坡. 大型水利水电工程对下游冲积性河道的影响分析 . 水科学进展, 1996, 7(2): 151-157.

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冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

1. 华北水利水电大学水利学院, 河南郑州 450011;

2. 西安理工大学水利水电学院, 陕西西安 710048;

3. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51039004）；水利部公益性行业科研专项经费资助项目（200901018）

作者简介:
孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn

收稿日期: 2014-02-10
刊出日期: 2014-09-25

中图分类号: TV147

关键词:

摘要: 为研究冲积性河流造床机理，基于能量耗散原理分析河床调整与水沙过程（变异特性）间的关系十分必要。以黄河游荡型河段为例，利用实测资料分析和平面二维水沙数值模拟方法，进行了各种洪水泥沙条件下河流冲淤规律的探讨。研究发现平滩面积、河相系数与径流泥沙特征值间存在的关联性映射出冲积性河流能量关系中的制约机制；不同洪水泥沙过程的河床冲刷强度变化具有阶段性，主槽累积刷槽效应与洪水泥沙过程有密切响应关系；高效输沙的洪水过程通过塑造最适宜的河床断面形态，能实现最佳输沙效率与主槽的最大冲刷。在不同漫滩洪水条件中，综合系数Φ最大时的洪水过程具有最大累积刷槽效应，因此对应流量可作为黄河下游漫滩洪水的调控指标。

English Abstract

Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example

1. College of Water Conservancy, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450011, China;

2. College of Water Resources and Hydroelectric Engineering, Xian University of Technology, Xian 710048, China;

3. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China

Received Date: 2014-02-10
Publish Date: 2014-09-25

Keywords:

river reaction /
channel pattern /
energy dissipation /
Lower Yellow River /
cumulative effect of sediment transition

Abstract: It is necessary to analyse the relationship between channel evolution and variation in sediment-laden floods based on the energy dissipation principle, in order to investigate the bed-forming mechanisms of an alluvial river. As an example of the braided reach in the Lower Yellow River, the characteristics of channel scouring and silting in the reach under various sediment-laden floods were presented, using a two-dimensional numerical model and the analysis of observed data. It is founded from this investigation that the relevance among bankfull area, geomorphic coefficient and characteristic values of a sediment-laden flood can reflect the restricting mechanisms in relation of the river energy; the channel scouring intensity changes periodically with various sediment-laden floods, and the accumulative scouring effect for the main channel can correlate strongly with the process of water and sediment transport; and only a flood process that can shape the most appropriate cross-sectional geometry of an alluvial river can attain both the best efficiency for sediment transport and the maximum efficiency of the main channel scouring. These results also indicate that a flood process with the maximum comprehensive factor Φ_max can obtain the best accumulative channel scouring efficiency, and therefore, the discharge corresponding to Φ_max can be considered as a control indicator for overbank floods in Lower Yellow River.

孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例[J]. 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.

引用本文:

孙东坡, 刘明潇, 张晓雷, 孙羽. 冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例[J]. 水科学进展, 2014, 25(5): 668-676.

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冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

作者简介: 孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn

Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example

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出版历程

冲积性河流河床冲淤调整对洪水泥沙过程的响应——以黄河游荡型河段为例

1. 华北水利水电大学水利学院, 河南郑州 450011; 2. 西安理工大学水利水电学院, 陕西西安 710048; 3. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072

作者简介: 孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn

English Abstract

Alluvial river adjusting response to the flood-sediment process: For the wandering reach of Yellow River as an example

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作者简介:
孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn

1. 华北水利水电大学水利学院, 河南郑州 450011;

2. 西安理工大学水利水电学院, 陕西西安 710048;

3. 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北武汉 430072

作者简介:
孙东坡（1952- ），男，河南开封人，教授，博士研究生导师，主要从事河流动力学研究。 E-mail：sundongpo@ncwu.edu.cn