Đánh giá sức cản dòng chảy trong các dòng sông có đáy sỏi qua một tập dữ liệu hiện trường lớn
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
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
Bathurst J. C., 1981, Resistance equation for large‐scale roughness, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 107, 1593
Bray D. I., 1979, Estimating average velocity in gravel‐bed rivers, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 105, 1103
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
Church M., 1983, Catalogue of Alluvial River Channel Regime Data
Coon W. F., 1998, Estimation of roughness coefficients for natural stream channels with vegetated banks, U.S. Geol. Surv. Water Supply Pap., 2441
Dietrich A., 1997, Velocity field and resistance of flow over rough surfaces with large and small relative submergence, Int. J. Sed. Res., 12, 21
Gomez B., 1988, U.S. Geol. Surv. Open File Rep., 88
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
Higginson N. N. J., 1988, Proceedings of the International Conference on River Regime, 251
Jäggi M., 1984, Abflussberechnung in kiesführenden Flüssen, Wasserwirtschaft, 74, 263
Kellerhals R., 1970, Runoff routing through steep natural channels, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 96, 2201
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
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.
Millar R. G., 1994, Hydraulic Engineering '94, 717
R. A. Mussetter 1989 Colo. State Univ. Fort Collins
Palt S. M., 2001, Mitt.
Parker G., 1980, Bar resistance of gravel‐bed streams, J. Hydraul. Div. Am. Soc. Civ. Eng., 106, 1559
Rickenmann D., 1990, Mitt.
Rickenmann D., 1994, Hydraulic Engineering '94, 672
Rickenmann D., 1996, Fliessgeschwindigkeit in Wildbächen und Gebirgsflüssen, Wasser Energie Luft, 88, 298
Rickenmann D., 2005, Mitt., 107
Rickenmann D., 2011, Gravel Bed Rivers: Processes, Tools, Environment
Rickenmann D., 2006, River Flow, 843
G. W. Samide 1971 Univ. of Alberta Edmonton Alberta Canada
Smart G. M., 1983, Mitt., 89
Strickler K., 1923, Mitt.
J. Wargadalam 1993 Colo. State Univ. Fort Collins
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