淺談河流動(dòng)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(dòng)力學(xué),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
摘 要:河流動(dòng)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(duì)河流動(dòng)力學(xué)在河流泥沙研究中的應(yīng)用情況進(jìn)行介紹,還對(duì)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(dòng)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(dòng)情況、河床演變情況,還要對(duì)比河床的變形程度,利用河流動(dòng)力學(xué)理念,可以解決傳統(tǒng)理念無(wú)法解釋的現(xiàn)象,可以針對(duì)河流的運(yùn)動(dòng)情況,采用動(dòng)態(tài)分析的方法進(jìn)行研究,可以對(duì)河流泥沙進(jìn)行定性分析。
關(guān)鍵詞:河流動(dòng)力學(xué);河流泥沙;研究;應(yīng)用;發(fā)展
河流動(dòng)力學(xué)是一種新的研究方式,其采用的動(dòng)態(tài)研究的理論,可以針對(duì)河流的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),對(duì)河流泥沙的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)力學(xué)的確立
河流動(dòng)力學(xué)是一門新興的學(xué)科,其是社會(huì)不斷發(fā)展的產(chǎn)物,有著較強(qiáng)的先進(jìn)性,河流動(dòng)力學(xué)是在河流運(yùn)動(dòng)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(duì)人類的繁衍有著重要影響,河流對(duì)人們的生活以及社會(huì)的發(fā)展有著積極的影響,但是河流的運(yùn)動(dòng)有所也有著破壞性,會(huì)產(chǎn)生不利的影響。河流動(dòng)力學(xué)是相關(guān)研究人員與河流不斷接觸,對(duì)河流泥沙進(jìn)行定性分析后提出的,是對(duì)河流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的客觀認(rèn)識(shí)。河流的水勢(shì)有著緩急之分,河流的水勢(shì)比較緩時(shí),容易出現(xiàn)泥沙堆積、泥沙過(guò)于飽和的問(wèn)題,而河流的水勢(shì)比較湍急時(shí),會(huì)出現(xiàn)沙刷現(xiàn)象,會(huì)使河的深度大大增加。如果河流中的泥沙比較多,會(huì)造成河流比較渾濁,這會(huì)影響人們對(duì)河流的正常使用,泥沙對(duì)人類社會(huì)有著利弊影響,在研究的過(guò)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(dòng)力學(xué)更好的推廣與發(fā)展。
2 河流動(dòng)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(dòng)對(duì)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(zhǎng)期作用下形成的,其同時(shí)會(huì)反作用于河床,而且會(huì)導(dǎo)致河床出現(xiàn)變形情況,河床會(huì)影響水流的結(jié)構(gòu),也會(huì)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(dòng)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(shí),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(guò)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(shí)是河床的組成部分,有時(shí)又是水流的組成部分,在他們的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,矛盾的兩個(gè)方面相互轉(zhuǎn)化,從而進(jìn)一步推動(dòng)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(dòng)。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(zhǎng)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(lái)越彎,形成很大的河環(huán),在大洪水期間,水流沖開(kāi)河環(huán)頸部,出現(xiàn)裁彎曲直。彎曲河段暫時(shí)變成了微彎河段,如果沒(méi)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(wú)休止。又如分叉河段,由兩個(gè)或多個(gè)岔道組成,在多年的河床演變中,一個(gè)岔道走向衰退,而另一個(gè)岔道則走向發(fā)展。走向發(fā)展的岔道,經(jīng)過(guò)若干年的演變后,由于河道加長(zhǎng)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(shí)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(shuō),上述彎道、岔道的多年演變規(guī)律對(duì)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(guò)多年沽水期觀測(cè)都能保證通航,水深基本上沒(méi)有什么變化,而實(shí)際上,在一個(gè)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(dòng)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(shí)也會(huì)帶來(lái)不利的影響,像修建長(zhǎng)江三峽水利樞紐,在大壩上游很長(zhǎng)的水庫(kù)區(qū),使庫(kù)區(qū)回水變動(dòng)段的下游內(nèi)的險(xiǎn)灘全部被淹沒(méi),航深增加,航行條件得到改善。但是,在回水變動(dòng)區(qū)內(nèi)泥沙會(huì)大量淤積,使枯水期航深變淺,妨礙航行,同時(shí),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(kù)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(kù)的是渾水,當(dāng)泥沙大量沉積于水庫(kù)后變成了清水。水庫(kù)下泄清水將沖刷河床。葛洲壩樞紐建成以來(lái),壩下較長(zhǎng)河段都發(fā)生沖刷,河床下切,水位下降。而一些大中型水庫(kù)、水電站多擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)下泄流量時(shí)增時(shí)減,使下游水深也時(shí)大時(shí)小,對(duì)水文、水利、航運(yùn)部門影響較大。
2.4 沖淤變化對(duì)水利工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)影響分析
由于河流動(dòng)力學(xué)所研究的對(duì)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(wèn)題不易得出數(shù)學(xué)分析解,有些問(wèn)題的解決甚至無(wú)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(jì)選址時(shí),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(jì)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(shí),必須認(rèn)識(shí)和掌握河流運(yùn)動(dòng)的客觀規(guī)律,并對(duì)今后的發(fā)展趨勢(shì)作出定性和定量的預(yù)測(cè)和考量。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,河流動(dòng)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(duì)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(dòng)態(tài)變化的規(guī)律,在研究的過(guò)程中,要掌握河流、河床變化的規(guī)律。應(yīng)用河流動(dòng)力學(xué)理論,可以更好的分析出河流運(yùn)動(dòng)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(cè)的資料,還要利用相關(guān)計(jì)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(guó)河流泥沙問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
[1]代俊峰,方榮杰,郭純青,張紅艷.河流動(dòng)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與教學(xué)方法改革研究[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備,2011(36).
[2]方榮杰,代俊峰.《河流動(dòng)力學(xué)》課程教學(xué)改革的思考[J].中國(guó)校外教育,2010(S2).
[3]劉冠美.文明基因的解讀 水流動(dòng)力學(xué)的啟示[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)(社科版),2011(1).
[4]代俊峰,郭純青,方榮杰,張紅艷.體現(xiàn)巖溶地下河特色的河流動(dòng)力學(xué)教學(xué)內(nèi)容構(gòu)建[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2011(22).
作者簡(jiǎn)介:李波,身份證號(hào):45222519750509001X。
本文關(guān)鍵詞:河流動(dòng)力學(xué),由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào):277658
本文鏈接:http://sikaile.net/wenshubaike/dxkc/277658.html