淺談河流動力學(xué)在河流泥沙研究中的應(yīng)用及發(fā)展
本文關(guān)鍵詞:河流動力學(xué),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
摘 要:河流動力學(xué)是一門新興的學(xué)科,其在河流泥沙的研究中發(fā)揮著重要的作用,本文對河流動力學(xué)在河流泥沙研究中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹,還對這一學(xué)科的發(fā)展進(jìn)行了探討,希望可以擴(kuò)大河流動力學(xué)的應(yīng)用范圍。在河流泥沙研究中,需要分析泥沙運(yùn)動情況、河床演變情況,還要對比河床的變形程度,利用河流動力學(xué)理念,可以解決傳統(tǒng)理念無法解釋的現(xiàn)象,可以針對河流的運(yùn)動情況,采用動態(tài)分析的方法進(jìn)行研究,可以對河流泥沙進(jìn)行定性分析。
關(guān)鍵詞:河流動力學(xué);河流泥沙;研究;應(yīng)用;發(fā)展
河流動力學(xué)是一種新的研究方式,其采用的動態(tài)研究的理論,可以針對河流的運(yùn)動特點(diǎn),對河流泥沙的運(yùn)動情況以及河床的變形情況進(jìn)行分析與研究,這一學(xué)科尊重河流的運(yùn)動規(guī)律,具有客觀性的特點(diǎn),有著良好的應(yīng)用前景。
1 河流動力學(xué)的確立
河流動力學(xué)是一門新興的學(xué)科,其是社會不斷發(fā)展的產(chǎn)物,有著較強(qiáng)的先進(jìn)性,河流動力學(xué)是在河流運(yùn)動規(guī)律的研究基礎(chǔ)上提出的。河流是人類生存不可缺少的資源,對人類的繁衍有著重要影響,河流對人們的生活以及社會的發(fā)展有著積極的影響,但是河流的運(yùn)動有所也有著破壞性,會產(chǎn)生不利的影響。河流動力學(xué)是相關(guān)研究人員與河流不斷接觸,對河流泥沙進(jìn)行定性分析后提出的,是對河流泥沙運(yùn)動規(guī)律的客觀認(rèn)識。河流的水勢有著緩急之分,河流的水勢比較緩時,容易出現(xiàn)泥沙堆積、泥沙過于飽和的問題,而河流的水勢比較湍急時,會出現(xiàn)沙刷現(xiàn)象,會使河的深度大大增加。如果河流中的泥沙比較多,會造成河流比較渾濁,這會影響人們對河流的正常使用,泥沙對人類社會有著利弊影響,在研究的過程中,要合理利用泥沙,做好河流的治理工作,加強(qiáng)水利工程的建設(shè),這樣才能提高人們的生活質(zhì)量,才能促進(jìn)河流動力學(xué)更好的推廣與發(fā)展。
2 河流動力學(xué)在河流泥沙研究中的應(yīng)用與發(fā)展
2.1 泥沙運(yùn)動對河流的影響
河流中存在一定量的泥沙,泥沙的含量影響著河流的清澈程度,河流是在水流與河床長期作用下形成的,其同時會反作用于河床,而且會導(dǎo)致河床出現(xiàn)變形情況,河床會影響水流的結(jié)構(gòu),也會影響河流的速度,二者具有相互影響、相互滲透的關(guān)系。泥沙是水流與河床相互作用的產(chǎn)物,其也是泥沙運(yùn)動下的產(chǎn)物,河流的流淌速度與泥沙的形成有著較大的關(guān)系。水流挾沙較小時,將從河床獲取泥沙達(dá)到飽和含沙量,從而使河床沖刷下降;當(dāng)水流夾帶泥沙過多,將沉淀部分泥沙,使水流達(dá)到飽和含沙量。從而使河床淤積抬高。因此,泥沙有時是河床的組成部分,有時又是水流的組成部分,在他們的運(yùn)動過程中,矛盾的兩個方面相互轉(zhuǎn)化,從而進(jìn)一步推動矛盾的變化和發(fā)展。
2.2 泥沙沖淤變化影響分析
在天然條件下,河流永遠(yuǎn)處于不斷發(fā)展變化之中,如沖積平原河流中的彎曲河段,由于河身外形彎曲,迫使水流作曲線運(yùn)動。表層水體因流速大,受到離心力大,底層水體流速小,受到的離心力小,因此表層含沙量較小的清水流向凹岸,使凹岸發(fā)生沖刷;而含沙量較多的底層水流,則流向凸岸,使凸岸淤積。由于水流長期作用,,凹岸不斷崩塌后退,凸岸不斷淤積前進(jìn),使河流越來越彎,形成很大的河環(huán),在大洪水期間,水流沖開河環(huán)頸部,出現(xiàn)裁彎曲直。彎曲河段暫時變成了微彎河段,如果沒有人工控制,它將在新的基礎(chǔ)上,重復(fù)上述河流由微彎發(fā)展到河環(huán)直至裁彎曲直,如此而永無休止。又如分叉河段,由兩個或多個岔道組成,在多年的河床演變中,一個岔道走向衰退,而另一個岔道則走向發(fā)展。走向發(fā)展的岔道,經(jīng)過若干年的演變后,由于河道加長或口門地形發(fā)生變化,也可能由發(fā)展轉(zhuǎn)向衰退;而另一只岔道則可能由衰退轉(zhuǎn)向發(fā)展?傊S著時間的推移,在水流的作用下各岔道處于不停的興衰交替發(fā)展變化之中?梢哉f,上述彎道、岔道的多年演變規(guī)律對于我們水文、水利、航運(yùn)部門建站、選址、修建水工建筑物、選擇取水口等都非常重要。例如,有些淺灘經(jīng)過多年沽水期觀測都能保證通航,水深基本上沒有什么變化,而實(shí)際上,在一個水文年中,該淺灘卻在作周期性的沖淤變化,即洪水期發(fā)生泥沙淤積,洪水下降期發(fā)生沖刷。至枯水期又將洪水期的淤積沖走,從而維持了航深,也有的淺灘到枯水期因不能全部沖走洪水期的淤積而使航道水深不足,影響航行。
2.3 泥沙沖淤變化受人類活動影響分析
在河流上修建水利樞紐,可以發(fā)電、灌溉、防洪、美化水環(huán)境,但有時也會帶來不利的影響,像修建長江三峽水利樞紐,在大壩上游很長的水庫區(qū),使庫區(qū)回水變動段的下游內(nèi)的險灘全部被淹沒,航深增加,航行條件得到改善。但是,在回水變動區(qū)內(nèi)泥沙會大量淤積,使枯水期航深變淺,妨礙航行,同時,碼頭、取水口、支流河口等被淤淺甚至被淤塞。在大壩下游,由于水庫的調(diào)節(jié)作用,增加了枯水流量,提高了枯水航深,這是有利的一面。但也存在很多不利的方面,例如上流進(jìn)入水庫的是渾水,當(dāng)泥沙大量沉積于水庫后變成了清水。水庫下泄清水將沖刷河床。葛洲壩樞紐建成以來,壩下較長河段都發(fā)生沖刷,河床下切,水位下降。而一些大中型水庫、水電站多擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)下泄流量時增時減,使下游水深也時大時小,對水文、水利、航運(yùn)部門影響較大。
2.4 沖淤變化對水利工程規(guī)劃、設(shè)計影響分析
由于河流動力學(xué)所研究的對象是邊界條件復(fù)雜、而且在不斷變化中的河流,影響演變的因素眾多,很多問題不易得出數(shù)學(xué)分析解,有些問題的解決甚至無一定成規(guī)可循。水利工程、港口和航道工程在規(guī)劃設(shè)計選址時,首先要把河道、港口、碼頭、航道布置在河床穩(wěn)定、水深足夠、水流條件較好的地方,以保證工程在設(shè)計水文年內(nèi)能良好的運(yùn)行。為了合理利用和治理河流,在河流沿岸修建水工建筑物時,必須認(rèn)識和掌握河流運(yùn)動的客觀規(guī)律,并對今后的發(fā)展趨勢作出定性和定量的預(yù)測和考量。
結(jié)束語
綜上所述,河流動力學(xué)是一門先進(jìn)的學(xué)科,其在河流泥沙的研究中有著廣泛的應(yīng)用,而且收到了良好的應(yīng)用效果,可以使研究人員更加了解河流泥沙的性質(zhì),可以是人員對河流泥沙更好的利用。河流有著不斷變化的特點(diǎn),其有著動態(tài)變化的規(guī)律,在研究的過程中,要掌握河流、河床變化的規(guī)律。應(yīng)用河流動力學(xué)理論,可以更好的分析出河流運(yùn)動情況、河床演變以及變形情況,研究人員需要做好實(shí)地考察工作,要收集與整理觀測的資料,還要利用相關(guān)計算公式做好何工模型的優(yōu)化工作,這樣才能真正治理好我國河流泥沙問題。
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作者簡介:李波,身份證號:45222519750509001X。
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本文編號:277658
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