有限控制边界下游荡型河道调整机理

In nature, the wandering river is one of the most common river patterns. Nowadays, all the studied and described wandering rivers in the fluvial process are about the natural ones. However, the more the rivers are developed, the more river regulation engineering would be built. So, there is an urgent need for us to have an in-depth understanding of wandering rivers fluvial process laws within the partly controlled boundaries. Using multiple research tools and taking the lower Yellow River as the research object, firstly, the proposed project will fix the river control works in the bend on one-sided river, analyze the change laws of the river section geometric morphology of the bend concave bank and the channels without control and put forward the mechanism how the partly controlled boundaries effect the river geometric morphology. Secondly, by changing the works layout density, the wandering river adjustment mechanism within different controlled boundaries will be revealed. Finally, on the basis of the alluvial river linear theory established by Huang, the proposed project will build and test the alluvial river linear theory adapted to the wandering rivers and will predict the adjustment trend of the lower Yellow River wandering channels. The proposed project is not only helpful to deepen the understanding of wandering rivers fluvial process, but also is of significant theoretical practical values in prediction of river channel adjustment trend and the development of river regulation.

游荡型河流是天然河流中常见的河型，现有的河床演变学所研究和描述的对象多为天然的游荡型河道。然而，随着河流开发程度的增强，对河道具有约束作用的工程越修越多，工程实践已迫切需要对有限控制边界作用下游荡型河道的演变规律有深入的认识。本项目拟采用试验模拟、实测资料分析和理论研究相结合的手段，以黄河下游游荡型河道为对象，首先在河流单侧弯道固定控导工程，分析弯道凹岸处及出流后自由段河道断面几何形态变化规律，提出有限控制边界下水沙对河道几何形态调整的影响机制；其次，通过改变工程布置密度，揭示不同控制边界条件下游荡型河道的调整机理；最后，借鉴黄河清建立的冲积河流线性理论的方法，建立并检验适应于游荡型河道的冲积河道线性理论，并对黄河下游游荡型河道的调整趋势进行预测。研究不但有助于加深对游荡型河道河床演变规律的认识，而且对于河道调整趋势预测、河道整治开展等具有重要的理论意义和实用价值。

游荡型河流是天然河流中常见的河型，现有的河床演变学所研究和描述的对象多为天然的游荡型河道。然而，随着河流开发程度的增强，对河道具有约束作用的工程越修越多，工程实践已迫切需要对有限控制边界作用下游荡型河道的演变规律有深入的认识。在国家自然科学基金的资助下，本项目拟采用试验模拟、实测资料分析和理论研究相结合的手段，以黄河下游游荡型河道为对象，开展有限控制边界下游荡型河道调整机理研究,主要取得成果如下：.（1）分析了游荡型河道调整规律，认为工程密度比较小时，河势演变比较复杂，主流线摆动幅度大。工程密度达到46%以上时，特定断面主流的摆动幅度明显减小，但是工程控制差的河段主流摆动幅度仍然很大，畸形河势、畸形河湾的出现增多。工程密度达到90%以上时，河势基本稳定，畸形河势出现减少。.（2）检验了冲积性河流线性理论，认为断面格外宽浅、断面形态变化以及有限控制边界会强化河道调整的非线性，后两者甚至使得河流达到静止平衡状态时断面调整与床质输移不再具有线性特征，导致河相关系不同程度地偏离天然河流的统计平均值。.（3）提出了判别河势摆动临界状态指标表达式，当η大于1时河槽稳定，而η小于1时河槽将发生游荡摆动。同时得出河道稳定状态下的横比降与纵比降之比一般小于2，处于临界摆动状态河道纵比降与横比降比值介于2至4之间。.（4）提出工程密度的增大能够有效地控制游荡性河道的河势摆动,工程密度达到90%以上时，通过适当下延潜坝，既保证排洪河宽，又能够很好的控制河势的游荡范围。.项目发表论文19篇，出版专著2部，授权国家发明专利3项；培养研究生10名，参加国际国内学术会议16人次，3人获得省部级人才称号，形成了一支从事河床演变的高水平研究团队。项目成果已应用于黄河下游河道综合治理可研中，为河道整治工程布局提供了理论支撑。