Đánh giá sức cản dòng chảy trong các dòng sông có đáy sỏi qua một tập dữ liệu hiện trường lớn

Water Resources Research - Tập 47 Số 7 - 2011
Dieter Rickenmann1, Alain Recking2
1Swiss Federal Research Institute WSL, Birmensdorf, Switzerland
2UR Erosion Torrentielle Neige Avalanches Cemagref Saint‐Martin‐d'Hères France

Tóm tắt

Một tập dữ liệu gồm 2890 phép đo thực địa đã được sử dụng để kiểm tra khả năng của một số phương trình sức cản dòng chảy thông thường dự đoán vận tốc dòng chảy trung bình trong các dòng sông có đáy sỏi khi không sử dụng hiệu chỉnh. Các thử nghiệm được thực hiện với cả độ sâu dòng chảy và lưu lượng như là đầu vào, vì lưu lượng có thể là một chỉ số đáng tin cậy hơn về điều kiện dòng chảy trong trường hợp dòng chảy nông. Nói chung, những dự đoán tốt hơn đạt được khi sử dụng lưu lượng dòng chảy làm đầu vào. Kết quả cho thấy phương trình Manning-Strickler và Keulegan có sự không nhất quán đáng kể với vận tốc dòng chảy thực đo khi độ sâu dòng chảy nhỏ hơn 10 lần đường kính hạt đặc trưng. Hầu hết các phương trình thể hiện một độ lệch hệ thống nào đó đối với độ sâu dòng chảy tương đối nhỏ. Việc sử dụng các định nghĩa mới cho các biến vô chiều theo các phương trình hình học thủy lực không chiều cho phép phát triển một phương trình sức cản dòng chảy mới. Hiệu suất tổng thể tốt nhất được đạt được bằng cách tiếp cận Ferguson, kết hợp hai phương trình sức cản dòng chảy dạng quy luật sức mạnh khác nhau cho dòng chảy sâu và nông. Để sử dụng phương pháp này với lưu lượng dòng chảy làm đầu vào, một phương trình khớp logarithmic theo các biến vô chiều mới được đề xuất. Đối với các miền độ gồ ghề trung bình và lớn, dữ liệu hiện trường cho thấy một sự gia tăng đáng kể trong sức cản dòng chảy so với miền độ gồ ghề nhỏ. Phương pháp Ferguson được sử dụng để thảo luận về tầm quan trọng của việc phân chia sức cản dòng chảy cho các tính toán vận chuyển tải trọng đáy trong điều kiện dòng chảy có độ gồ ghề trung bình và lớn trong các dòng suối đáy sỏi, cuội và tảng lớn tự nhiên.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1080/00221680309499971

10.2307/1551881

10.1029/94WR00553

Badoux A., 2008, Berechnungen zum Geschiebetransport während der Hochwasser 1993 und 2000 im Wallis, Wasser Energie Luft, 100, 217

Barnes H. H., 1967, Roughness characteristics of natural channels, U.S. Geol. Surv. Water Supply Pap., 1849

Bathurst J. C., 1978, Flow resistance of large‐scale roughness, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 104, 1587

10.1061/(ASCE)0733-9429(1985)111:4(625)

10.1016/S0022-1694(02)00191-9

Bathurst J. C., 1981, Resistance equation for large‐scale roughness, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 107, 1593

10.1080/00221687609499676

10.1080/02626667909491869

Bray D. I., 1979, Estimating average velocity in gravel‐bed rivers, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 105, 1103

10.1029/2006WR005727

10.1061/(ASCE)0733-9429(2005)131:12(1050)

10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:11(1402)

Carson M. A., 1987, Bedload transport in gravel channels, J. Hydrol. N. Z., 26

M. Chiari 2008 Inst. für Alp. Naturgefahren Univ. für Bodenkultur Wien Vienna

10.1002/esp.2108

10.1080/00221681003704087

Church M., 1983, Catalogue of Alluvial River Channel Regime Data

10.1029/2006WR005037

10.1061/(ASCE)0733-9429(1988)114:8(861)

10.1016/j.jhydrol.2007.03.021

10.1029/2008WR007259

Coon W. F., 1998, Estimation of roughness coefficients for natural stream channels with vegetated banks, U.S. Geol. Surv. Water Supply Pap., 2441

10.1016/S0169‐555X(02)00333‐1

10.1016/S0341-8162(99)00017-X

10.1029/2009WR008134

10.1002/esp.2023

10.1029/2010WR009540

Dietrich A., 1997, Velocity field and resistance of flow over rough surfaces with large and small relative submergence, Int. J. Sed. Res., 12, 21

10.1061/TACEAT.0006666

10.1029/2006WR005422

10.1002/esp.2091

Gomez B., 1988, U.S. Geol. Surv. Open File Rep., 88

10.1029/WR025i006p01161

10.1002/esp.3290110506

Griffiths G., 1981, Flow resistance in coarse gravel bed rivers, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 107, 899

Hey R. D., 1979, Flow resistance in gravel bed rivers, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 105, 365

10.1061/(ASCE)0733-9429(1986)112:8(671)

Higginson N. N. J., 1988, Proceedings of the International Conference on River Regime, 251

Jäggi M., 1984, Abflussberechnung in kiesführenden Flüssen, Wasserwirtschaft, 74, 263

10.1061/(ASCE)0733-9429(1984)110:11(1519)

Kellerhals R., 1970, Runoff routing through steep natural channels, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 96, 2201

10.6028/jres.021.039

10.1029/2007JF000831

10.1016/S0169-555X(02)00054-5

10.1002/esp.239

10.1029/2003WR002961

10.1073/pnas.73.4.1000

10.1073/pnas.74.7.2644

Leopold L. B., 1997, Bedload and river hydraulics—Inferences from the East Fork River, Wyoming, U.S. Geol. Surv. Prof. Pap., 1583

Lepp L. R., 1993, Channel erosion in steep gradient, gravel‐paved streams, Bull. Assoc. Eng. Geol., 4, 443

Limerinos J. T., 1970, Determination of the Manning coefficient from measured bed roughness in natural channels, U.S. Geol. Surv. Water Supply Pap., 1898

10.1029/2001WR001238

10.2307/3673667

Meyer‐Peter E. andR.Müller(1948) Formulas for bedload transport in Proceedings of the 2nd Meeting of the International Association of Hydraulic Structures Research Stockholm Sweden pp.39–64 Int. Assoc. Hydraul. Res. Delft Netherlands.

10.1080/00221686.1999.9628249

Millar R. G., 1994, Hydraulic Engineering '94, 717

10.1130/0016-7606(1997)109<0596:CRMIMD>2.3.CO;2

R. A. Mussetter 1989 Colo. State Univ. Fort Collins

10.1061/(ASCE)0733-9429(2001)127:2(123)

10.1061/(ASCE)0733-9429(2004)130:10(1036)

10.1002/hyp.6163

Palt S. M., 2001, Mitt.

10.1061/(ASCE)0733-9429(2006)132:6(545)

Parker G., 1980, Bar resistance of gravel‐bed streams, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 106, 1559

10.1016/0022-1694(88)90004-2

10.1029/2009WR008007

10.1029/2007WR006219

10.1002/esp.1682

10.1002/esp.3290200910

Rickenmann D., 1990, Mitt.

10.1061/(ASCE)0733-9429(1991)117:11(1419)

Rickenmann D., 1994, Hydraulic Engineering '94, 672

Rickenmann D., 1996, Fliessgeschwindigkeit in Wildbächen und Gebirgsflüssen, Wasser Energie Luft, 88, 298

10.1029/2001WR000319

Rickenmann D., 2005, Mitt., 107

Rickenmann D., 2011, Gravel Bed Rivers: Processes, Tools, Environment

10.1002/hyp.7536

Rickenmann D., 2006, River Flow, 843

10.1002/esp.387

G. W. Samide 1971 Univ. of Alberta Edmonton Alberta Canada

Smart G. M., 1983, Mitt., 89

Strickler K., 1923, Mitt.

10.1061/(ASCE)0733-9429(1985)111:4(612)

10.1007/BFb0011185

10.1002/esp.1855

10.1080/00221689309498862

J. Wargadalam 1993 Colo. State Univ. Fort Collins

10.1029/90WR02770

10.1029/2005WR004278

Williams G. P., 1989, Measured total sediment loads (suspended loads and bedloads) for 93 United States streams, U.S. Geol. Surv. Open File Rep., 89, 10.3133/ofr8967

10.1016/j.jhydrol.2004.06.006

10.1061/(ASCE)0733-9429(2006)132:11(1159)

10.1029/2006WR005432

10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:1(20)

10.1029/2009WR007913

Thông tin
Thông tin xuất bản

Water Resources Research

Tập 47 Số 7

Thông tin tác giả