Một khung mới để mô hình hóa sự di chuyển của các con sông uốn khúc

Earth Surface Processes and Landforms - Tập 36 Số 1 - Trang 70-86 - 2011
Gary Parker1, Yasuyuki Shimizu2, Gregory V. Wilkerson3, E. Eke4, Jorge D. Abad4, J. W. Lauer5, Paola Cianfarra6, W. E. Dietrich7, Vaughan R. Voller8
1Department of Civil & Environmental Engineering and Department of Geology, University of Illinois, Urbana, USA
2Hokkaido University
3southern illinois university
4University of Illinois at Urbana Champaign
5(Seattle University)
6Department of Geology and Geophysics and St Anthony Falls Laboratory, University of Minnesota, Minneapolis, USA
7University of California at Berkeley
8Department of Civil Engineering and St. Anthony Falls Laboratory, University of Minnesota, Minneapolis, USA

Tóm tắt

Tóm tắtNhiều mô hình di chuyển của các khúc sông uốn khúc dựa trên một hình thức đơn giản, trong đó bờ sông bị xói mòn bị cắt lùi với tốc độ được xác định bởi dòng chảy, và bờ sông lắng đọng sau đó di chuyển thụ động để duy trì chiều rộng kênh đầy nước không đổi. Trong nghiên cứu này, một mô hình mới được trình bày, trong đó các mối quan hệ riêng biệt được phát triển cho việc di chuyển của bờ sông xói mòn và bờ sông lắng đọng. Giả định rằng bờ sông xói mòn bao gồm một lớp trầm tích hạt mịn có độ kết dính và/hoặc có rễ cây dày đặc, nằm dưới một lớp cát và/hoặc sỏi hoàn toàn không kết dính. Sau khi lớp không kết dính bị xói mòn, lớp kết dính bị thất bại theo hình thức các khối lún, chúng bảo vệ lớp không kết dính và do đó làm giảm tốc độ xói mòn. Nếu vật liệu của khối lún phân hủy hoặc bị cuốn trôi bởi nước, sự bảo vệ mà nó cung cấp cho lớp không kết dính giảm và xói mòn bờ lại được phục hồi. Tuy nhiên, việc phục hồi xói mòn bờ làm tái sinh lớp bảo vệ của khối lún. Ở bờ sông lắng đọng, giả định rằng tất cả các trầm tích được vận chuyển tới rìa của thảm thực vật do thành phần ngang của việc vận chuyển trầm tích được giữ lại bởi thảm thực vật xung quanh, mà không bị loại bỏ bởi các trận lũ kế tiếp. Các phương trình riêng biệt mô tả sự di chuyển của bờ sông xói mòn và bờ sông lắng đọng được liên kết với một công thức động lực hình thái chuẩn để phát triển dòng chảy và đáy sông trong khu vực trung tâm của kênh. Trong mô hình này, sông phát triển để duy trì chiều rộng bờ đầy nước gần như không đổi khi nó chỉ di chuyển trong giới hạn mà bờ sông xói mòn và bờ sông lắng đọng 'trò chuyện' với nhau qua môi trường của động lực học hình thái ở khu vực trung tâm kênh. Mô hình cho phép cả hai (a) sự di chuyển mà xói mòn làm rộng kênh, ép buộc lắng đọng ở bờ đối diện, và (b) sự di chuyển mà lắng đọng làm hẹp kênh, ép buộc xói mòn ở bờ đối diện. Bản quyền © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1016/j.cageo.2005.05.006

10.1002/hyp.6697

AckersP CharltonFG.1970.Meandering of small streams in alluvium. Report No. INT 77 Hydraulics Research Station Wallingford UK.

AndersonAG ParkerG WoodA.1975.The flow and stability characteristics of alluvial river channels. Report No. 157 St. Anthony Falls Laboratory University of Minnesota USA.

10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:9(881)

10.1061/(ASCE)0733-9429(1998)124:9(903)

Beck SM, 1984, Proceedings, River Meandering, Rivers '83, 932

BeckSM.1988.Computer‐simulated deformation of meandering river patterns. PhD thesis University of Minnesota.

Blondeaux P, 1985, A unified bar‐bend theory of river meanders, Journal of Fluid Mechanics, 112, 363

10.1073/pnas.0909417106

BrownlieWR.1981.Prediction of flow depth and sediment discharge in open channels. Report No. KH‐R‐43A W. M. Keck Laboratory of Hydraulics and Water Resources California Institute of Technology Pasadena CA.

Camporeale C, 2007, Hierarchy of models for meandering rivers and related morphodynamic processes, Reviews of Geophysics, 45, 1

10.1029/2006WR005621

Carson MA, 1972, Hillslope Form and Process

Chen D, 2005, Modeling width adjustment in meandering channels, Journal of Hydrology, 321, 59

CrosatoA.1990.Simulation of meandering river processes. Report No. 90‐3 Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering Delft University of Technology ISSN 0169‐6548.

10.1029/2006WR005087

10.1061/(ASCE)0733-9429(1996)122:4(184)

10.1061/(ASCE)0733-9429(1996)122:4(194)

Darby SE, 2007, Coupled simulations of fluvial erosion and mass wasting for cohesive river banks, Journal of Geophysical Research, Earth Surface, 112

DietrichWE.1982.Flow boundary shear stress and sediment transport in a river meander. PhD dissertation University of Washington Seattle.

10.1029/WR019i005p01173

10.1029/WR020i010p01355

10.1061/(ASCE)0733-9429(1990)116:5(707)

10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:11(980)

10.1002/esp.1264

Dulal KP, 2010, Proceedings of River, Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM 2009, 627

10.1016/j.jher.2009.10.012

Engelund F, 1974, Flow and bed topography in channel bends, Journal of Hydraulic Research, 100, 1631

10.1029/2002WR001434

10.1017/S0022112003004737

Ferguson RI, 1984, Proceedings, River Meandering, Rivers '83 Conference, 942

10.1017/S0022112078000373

Friedkin JF, 1945, Benchmark Papers in Geology – River Morphology, 237

10.1130/0091-7613(1988)016<0752:RBCAMH>2.3.CO;2

10.1130/0016-7606(1991)103<1576:SASIME>2.3.CO;2

GarciaMH.2008.Sedimentation Engineering.ASCE Manual No. 110 American Society of Civil Engineers ISBN 10 # 0784408149 ISBN 13 # 978078440814.

10.1029/2000WR000203

HasegawaK.1977.Computer simulation of the gradual migration of meandering channels.Proceedings of the Hokkaido Branch Japan Society of Civil Engineering197–202(in Japanese).

10.2208/jscej1969.1981.316_37

10.1029/WM012p0215

10.2475/ajs.274.4.414

10.2208/jscej1969.1973.210_13

10.1111/1475-5661.00089

10.1029/WR020i011p01659

Howard AD, 1996, Floodplain Processes, 15

10.1017/S0022112081000451

10.1080/00221680509500380

10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:7(565)

10.1080/00221686.2007.9521814

Jin D, 1986, Proceedings, First International Geomorphology Conference, 680

JohannessonH ParkerG.1985.Computer simulated migration of meandering rivers in Minnesota. Project Report No. 242 University of Minnesota St. Anthony Falls Hydraulic Laboratory Minneapolis Minnesota.

10.1029/WM012p0181

Kean JW, 2006, Form drag in rivers due to small‐scale natural topographic features: 1. Regular sequences, Journal of Geophysical Research, 111

Kean JW, 2006, Form drag in rivers due to small‐scale natural topographic features: 2. Irregular sequences, Journal of Geophysical Research, 111

KochFG FlokstraC.1980.Bed level computations for curved alluvial channels.Proceedings XIXth Congress International Association for Hydraulic Research New Delhi India.

Kondo Y, 2009, Numerical computation of free meandering process of rivers considering effect of slump blocks and inner bank deposition, Hydraulic Engineering Proceedings, Japan Society of Civil Engineering, 53

10.1017/S002211209400114X

10.2208/jscej1969.1984.342_87

10.1002/hyp.273

10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:6(749)

10.1061/(ASCE)0733-9429(2008)134:7(905)

10.1016/j.geomorph.2007.08.003

Li L, 1993, Advances in Hydro‐science and Engineering, 2085

MooresRB.2002.Operation criteria for a movable bed flume in the hydraulics laboratory at the University of Wyoming. MS University of Wyoming Laramie.

10.1002/esp.3290200708

10.1002/(SICI)1099-1085(19980630)12:8<1357::AID-HYP619>3.0.CO;2-7

10.1016/S1464-1909(00)00088-5

10.1038/371054a0

10.1061/(ASCE)0733-9429(2000)126:4(243)

NeillCR.1968.A reexamination of the beginning of movement for coarse granular bed materials. Report INT 68 Hydraulics Research Station Wallingford England.

10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:2(134)

10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:2(151)

10.1029/WR011i004p00551

10.1017/S0022112078002505

ParkerG.1982.Stability of the channel of the Minnesota River near State Bridge No. 93 Minnesota. Project Report No. 205 St. Anthony Falls Hydraulic Laboratory University of Minnesota.

10.1017/S0022112082000767

10.1061/(ASCE)0733-9429(1983)109:10(1323)

10.1017/S0022112086001970

10.1029/2001WR001253

10.1111/j.1365-3091.2008.00962.x

PizzutoJE.1982.Channel‐forming processes of straight sand‐bed streams. PhD thesis University of Minnesota.

10.1002/esp.3290090302

10.1029/WR026i009p01971

10.1130/0016-7606(1994)106<1494:CATCDP>2.3.CO;2

10.1061/9780784408148.ch07

Rinaldi M, 2008, Gravel Bed Rivers VI, From Process Understanding to River Restoration, 213

10.1016/j.geomorph.2006.12.009

10.1130/0016-7606(1972)83[1755:ESOCP]2.0.CO;2

10.1017/S0022112006008925

10.1017/S0022112092003069

10.1017/S0022112001004281

Shields IA, 1936, Anwendung der ahnlichkeitmechanik und der turbulenzforschung auf die gescheibebewegung, Mitt. Preuss Ver.‐Anst., 26

SmartCC.1977.A statistical analysis of cave meanders. MS thesis Dept. of Geography University of Alberta Edmonton Canada.

10.1016/S0169-555X(98)00029-4

10.1029/96WR00998

10.1126/science.1184406

10.1126/science.271.5256.1710

10.1017/S0956792500004198

10.1130/G23260A.1

Thorne CR, 1982, Gravel‐bed Rivers, 227

10.1029/TR020i004p00644

10.1017/S0022112090000088

10.1080/00221689909498512

de Vries M, 1965, Proceedings of the 11th Congress, 381

WieleSM.1992.A computational investigation of bank erosion and midchannel bar formation in gravel‐bed rivers. PhD thesis University of Minnesota Minneapolis MN USA.

WolmanMG BrushLM.1961.Factors controlling the size and shape of stream channels in coarse noncohesive sands. Professional Paper US Geological Survey 282‐g.

Yasuda H, 2008, Proceedings, 8th International Conference on Hydro‐Science and Engineering

10.1201/b16998-131

10.1002/fld.622

10.1017/S002211200100427X

Thông tin
Thông tin xuất bản

Earth Surface Processes and Landforms

Tập 36 Số 1

70-86

Thông tin tác giả