人类活动对典型三角洲演变的影响--Ⅱ黄河和海河三角洲

现代黄河三角洲是在近150年来淤积、泛滥、改道过程中建造起来的。人类活动对黄河三角洲的演变产生着愈来愈强烈的影响。在这片新生的土地卜已经发展起了油田和现代化的新兴城市。由于水少沙多，人海河道单一但十分不稳定。过去150年里发生了11次较大的改道。为了开发油田、基础设施建设和城市发展．人们采取了一系列稳定河道的工程措施，这对于三角洲的演变和造陆产生了巨大的影响。由于水资源过度开发，海河水系诸河流都变成了季节性河流，仅在发生大洪水时有径流人海。为了防洪开挖了十几个人海河口。分析证明河流自然维持的人海河口数目与水沙比成正比。由于海河人海河口数与水沙比不适应，潮流海浪将泥沙输入河口淤积。造成这些人工河口的严重萎缩。疏浚解决河口淤积问题只治标。在渤海湾诸河口修建长双导堤切断高含沙浑浊带，可以控制泥沙进入河口淤积，并且最终将渤海湾沿岸高含沙带变成陆地。     

山区河流阶梯-深潭的发育及其稳定河床的作用

山区河流的河床经常呈现阶梯-深潭地貌。本文对阶梯-深潭的发育机理进行了实验研究，发现阶梯-深潭系统的发育是冲积河道适应水流条件在垂向进行自动调整的结果。对河床床面结构随水流强度改变而变化的研究证明阶梯-深潭增大水流阻力，使不同粒径的床沙承受不同的剪切力，因而对稳定河床有着显著的作用。文章还根据对水流剪切力和泥沙起动拖曳力的对比验证了这种稳定性。     

黄河下游流量变化与工程出险关系分析

河道整治工程出险受到多种因素的影响，其中河流流量变化是最重要的因素之一。本文利用黄河下游河南段河道整治工程出险资料，统计分析了工程出险与河流流量之间的关系，并且引入了正则化分析方法，使能在同样发生概率条件下比较不同流量的河道整治工程出险概率。分析结果表明，有近32％的险情发生在1 000～2000m3／s流量级；有近70％的险情发生在500～3000m3／s流量级。表面上看，流量大于3000m3／s时，发生险情的比率反而较低。这主要是由于黄河下游发生大流量的概率较低的缘故。采用正则化处理，即在同样发生概率的条件下比较发现，随河流流量的增大，整治工程出险次数和出险级别均大幅增加。     

论河流治理的方向

河流治理工程可以使人们更好地利用河流,产生经济效益,但同时也带来一些不利影响,严重时人们不得不考虑将河流重归“自然化”。随着越来越认识和尊重自然规律,人们发现只有通过河流综合管理,才能使河流利用、河床演变以及河流生态三个方面达到协调和统一。在总结国内外治河经验的基础上,提出了河流综合管理的概念和河流治理的方向。河流综合管理包括：对河流的上、中、下游及河口全盘考虑,统一规划,不因局部效益牺牲整体;在通过水资源利用、防洪和发电等取得经济效益的同时,尽量减少对水文过程、河床演变、环境与生态的不利影响。     

宾汉体泥浆湍流的统计特征及脉动频谱分布

本文根据水槽试验和统计分析,探讨了泥浆湍流的脉动流速概率密度分布和各阶矩,自相关系数及频谱分布。泥浆湍流底部为间歇湍流层,偏态系数为正,而强脉动层上部和扩散层偏态系数为负,说明紊动产生于强脉动层下部(y~+=3—10),由于间歇紊动,分布曲线出现双峰,泥浆湍流自相关系数R显著大于清水,R(t)曲线呈波状,说明流速的脉动部分来自规则的波动。泥浆湍流的频谱分布迥异于清水流。1Hz左右的低频脉动能量在清水湍流中为10—20％,泥浆湍流中则达40—50％,浓度很高(265kg/m~3)时高达70％,同时在2—20Hz的主频范围内,能谱密度G(n)在清水湍流中有关系G(n)-n~(-6-5),而泥浆湍流中则演变成G(n)n-~(-(2-7))。     

崩塌土流动化机理的实验研究

作者利用可调坡水槽进行了松散崩塌土与水流掺混并形成泥石流的实验，观测了崩塌土运动距离及泥石流的形成过程，建立了崩塌土流高比的计算公式。讨论了松散崩塌土流动化形成泥石流的临界条件，提出松散崩塌土在一定纵坡下形成泥石流的水流掺混机理。实验中发现了一定形状的块状崩塌土与饱和度较高的下垫层之间存在超载孔隙水压力，超载孔隙水压力减轻了块体自重达到减阻的作用。从而，可以解释块体在泥石流表面快速滑行的原因。     

用冲水毕托管系统量测高含沙水流的流速分布

高含沙水流的流速分布是较难量测的,特别是在压力管道输沙中更为困难。成都科技大学曾研制了一种超声多普勒流速仪来量测含沙水流的流速分布。我们用一个淹没小孔出流装置(图2)进行过率定。出流小孔直径4cm,仪器探头置于小孔出口2cm处的中央。率定箱内紊动强烈,下部泥沙基本均匀悬浮。率定结果表明,对于细颗粒(试验中用d-0.0045mm的花园口淤泥)泥浆,仪器读数(多普勒频)和实际流速的关系     

消能结构防治泥石流研究——以文家沟为例

阶梯-深潭系统作为一种新的消能结构在2009年用于文家沟滑坡体上新生沟谷的泥石流治理研究。阶梯-深潭系统在阶梯和水跃段耗散了水流大量的能量,使得水流中的能量减小到不足以触发泥石流,理论分析表明阶梯-深潭系统可以耗散水流三分之二的能量,即同样状况下触发泥石流的临界流量需增加三倍。阶梯-深潭系统使得水流阻力最大化,避免河床和岸坡遭受侵蚀。2009年的几次暴雨没有在文家沟引发泥石流。然而,2010年在沟内修筑了20道拦挡坝来代替阶梯-深潭系统,经过2010年8月暴雨后,20座拦挡坝全部被破坏。沟谷再次下切了50m。沟谷下切和侧蚀导致大量松散堆积物进入沟道形成泥石流,约450万m3冲出沟口,造成大量的房屋被埋以及14人死亡。比较两种防治方法可以看出,以消能为目的的阶梯-深潭系统对防治泥石流是成功的。拦挡坝在稳定的情况下可以减少边坡的垮塌,而阶梯-深潭系统还能够通过耗散水流能量稳定沟道,因此采用拦挡坝和阶梯-深潭系统相结合的方式来稳定滑坡体上的新生沟谷,并控制泥石流可能效果会更明显。     

冲积河流中沙洲形态统计分析

基于Google Earth卫星图像,选取长江、汉江、西江、湘江、黑龙江、密西西比河及额尔齐斯河中共计655个沙洲作为统计样本,分析了沙洲的面积与周长及最大长度与平均宽度的定量关系,探讨了沙洲形态与分汊比及沙洲平均宽度、面积、周长与河道宽度的关系。结果表明,沙洲面积与周长、河道宽度均呈幂函数关系,沙洲最大长度与平均宽度及沙洲平均宽度、周长与河道宽度均保持较强的线性相关,沙洲所处河道的分汊比一般保持在0.09~0.97之间。     

卵砾石淤积的沙洲发育机理

卵砾石的沙洲在山区河流的局部河段广泛发育。通过对沙洲平面形态的概化,推导菱形沙洲的沿程水头损失表达式。依据最小阻力原理,沙洲只有通过洲头淤积向上游生长的发育模式才能实现其沿程阻力达到最小。卵砾石淤积的沙洲洲头浅滩、边滩和洲尾浅滩的边坡泥沙颗粒临界起动的受力分析可知,洲头浅滩的推移质处在逆坡中最难起动,洲尾浅滩处在顺坡次之,两侧边滩沿水流方向最易起动,故洲头相对于洲尾更易于推移质停留与淤积。植被发育可促进沙洲前期发育和后期稳定,洲头一般堆积卵砾石的浅滩,洲头中部为草本植物,洲尾为灌木林覆盖,沙洲洲面的不同植被覆盖情况不仅揭示沙洲植被演替规律,而且验证沙洲向上游生长的发育模式。