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河床结构对推移质运动及下切河流影响的试验研究

余国安  
【摘要】: 本文以我国西南山区小江支流吊嘎河为对象,通过野外观测和试验研究了山区河流推移质运动规律和河床结构对推移质运动的影响;以人工阶梯-深潭系统作为典型河床结构,研究了其对下切河流微地貌、水力特性及生态的影响。 采用子-母槽坑测法测量推移质输沙率。设计制作推移质运动观测和视频采集装置研究河床结构不同发育条件下山区河流推移质运动规律。设计制作床面结构测量装置,实现河床结构发育程度参数SP的测量和量化,为分析河床结构发育程度与推移质运动之间的关系提供了基础。 山区河流推移质输沙率在相同水流条件下可能相差数百到上千倍,一般汛前比第一次洪水后大,在输沙率-水流强度关系图上呈顺时针“绳套型”,其主要原因是汛前和汛期第一次洪水后来沙条件明显不同。来沙条件的不同也会使输沙量呈现显著的年际差异。山区河流推移质运动与河床结构的发育程度有密切关系,河床结构发育良好时,推移质输沙强度低,跃移运动是推移质输沙的主体;无河床结构条件下,滚动(间或滑动)和跃移输沙均为推移质输沙的主要方式;如果水流和来沙强度达到一定限值,可能发生层移质运动,此时滚动(滑动)输沙超越跃移输沙成为主要推移质输沙方式。推移质输沙和河床结构均消耗水流能量,两者相互制约,是一对矛盾统一体。对同一河段,在同等水流条件下,推移质输沙率和河床结构发育程度系数在对数坐标系下成线性负相关关系。 野外试验表明,人工阶梯-深潭系统在稳定河床,改善河流生态上作用显著。人工阶梯-深潭系统布置后,吊嘎河试验段河床结构发育程度明显上升,推移质泥沙起动受到抑制,同时蓄积部分上游来沙,因而河床下切趋势得到有效控制。不同底质、流速和水深环境交替出现,在空间层次上塑造了多样性的水生环境,栖息地多样性指数从试验前的11上升到九个月后的42。随着水生栖息地环境提升,底栖生物密度和物种丰度分别从61.5个/m2、17种上升到5217个/m2、22种,水生生态明显改善。吊嘎河野外试验的已有结果表明,人工阶梯-深潭系统是一个值得继续探索的方法,对我国山区下切河流的治理具有参考作用。


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1 余国安;河床结构对推移质运动及下切河流影响的试验研究[D];清华大学;2009年
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