山区河流河床波的动态传播与调整机理
批准号:
52079095
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郑珊
依托单位:
学科分类:
水力学与河流动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑珊
中文摘要
山区河流受来沙突增影响发生淤积,河床纵剖面相对其原始形态发生波状起伏,当泥沙离开这一河段时河床冲刷,纵剖面波形变化。大量泥沙输往下游,下游河床也发生先淤积后冲刷的演变过程,这种河床宏观波动像扰动一样向下游传播,称为河床波(bed wave或sediment slug/wave)。目前关于河床波动态传播与调整的物理机理尚不明确。本项目拟采用实测资料分析、水槽试验和理论研究的方法,结合河床演变的滞后响应模型,分析来沙突增影响下河床波的几何形态变化和动态传播特征,研究影响河床波耗散与迁移特性的驱动因子,探讨横向泥沙交换、深槽—浅滩形态及前期水沙条件等对河床波传播的影响,建立河床波耗散与迁移特征量与主要影响因子的定量关系,提出河床波传播的概化模式,建立模拟长时空尺度下的河床波传播的计算方法。研究成果可为流域侵蚀严重区域或震后河流的修复提供参考。
英文摘要
Massive sediment input to a gravel bed river often causes deposition and the channel longitudinal profile will form a wave compared to its initial shape. As the sediment moves downstream, erosion occurs and the downstream reaches show similar evolution processes, i.e. deposition first and erosion later, resulting in the deformation of the wave-shape of the longitudinal profile. This large scale wave-like fluctuation of channel bed evolves like a downstream moving disturbance, and is herein called bed wave (or sediment slug/wave). Thus far, the physical mechanism of bed wave is not clear. This project aims to study the bed wave by case studies, flume experiments, theoretical analysis, and the Delayed Response Model. We will analyze the characteristics of the geometry adjustment and dynamic propagation of the bed wave, identify the impact factors of the dispersion and translation of bed wave, investigate the impacts of lateral sediment exchange, pool-riffle and previous conditions on the bed wave movement, propose a generalized physical model and a calculation method for its long-term and large scale evolution. The research results may help inform river restoration in areas with severe basin erosion or post-earthquakes.
围绕河床波调整相关的强非平衡态河床演变过程,本项目选取国内外典型河道为研究对象,采用野外观测、理论分析和数值模拟等手段,开展河流输沙与形貌时空调整规律的研究,提出了基于非均匀沙的沙质河流床沙质公式,揭示了石亭江河道在汶川地震之后的冲淤演变规律,探讨了河道形貌调整与生态的关系;研究了美国图特河北汊对火山爆发来沙量激增的响应规律,揭示了河道发生“二次冲刷”的溯源迁移特征;揭示了三门峡水库冲淤重心变化及河床演变的滞后响应规律。在本项目的研究支持下,项目负责人及合作单位负责人共发表期刊论文14篇,其中SCI论文10篇,出版专著1部,申请专利3项,登记软件著作权2项,项目负责人获湖北省青年拔尖人才称号,获中国大坝学会自然科学进步奖一等奖一项、国际会议最佳论奖1项等奖项。
“城市河流防洪与生态修复”中英青年学者研讨会
-
批准号:--
-
项目类别:国际(地区)合作与交流项目
-
资助金额:15万元
-
批准年份:2019
-
负责人:郑珊
-
依托单位:
河床演变时间滞后与空间联动的耦合机理
-
批准号:51779183
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:60.0万元
-
批准年份:2017
-
负责人:郑珊
-
依托单位:
来水来沙与侵蚀基准面对河床演变的协同作用机制
-
批准号:51409193
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:郑珊
-
依托单位:
国内基金
海外基金