Đặc điểm nhám vĩ mô và sự biến thiên trong hệ số kháng dòng trung bình theo đoạn của các dòng suối núi dốc

Water Resources Research - Tập 48 Số 12 - 2012
Matías Nitsche1, Dieter Rickenmann1, James W. Kirchner1, Jens M. Turowski1, Alexandre Badoux1
1Mountain Hydrology and Mass Movements, WSL Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research,Birmensdorf,Switzerland

Tóm tắt

Các dòng suối núi dốc thường có đặc điểm nhám vĩ mô với các yếu tố như đá tảng lớn không di chuyển hoặc các hình dạng đáy trải rộng như chuỗi bậc hồ. Các tác động của nhám vĩ mô đối với kháng lực và tốc độ dòng chảy vẫn chưa được hiểu rõ và chưa xác định được các thông số hiện trường phù hợp để đại diện cho nhám vĩ mô trong các phương trình tốc độ dòng chảy. Do đó, việc dự đoán tốc độ dòng chảy trong các dòng suối thô và dốc vẫn là một thách thức. Chúng tôi đã đo tốc độ dòng chảy và một số tham số nhám vĩ mô, cụ thể là nồng độ đá tảng, đường kính và độ nhô của đá tảng, cũng như độ nhám của các hồ sơ dòng chảy dọc tại sáu đoạn của các dòng suối núi dốc với các hình thái đáy phẳng/riffle, chuỗi bậc hồ và thác nước. Các biến thể giữa các địa điểm về kháng lực dòng chảy có thể được giải thích phần lớn thông qua việc chuẩn hóa không chiều bởi lưu lượng và tốc độ dòng chảy sử dụng độ dốc của kênh và một chiều dài nhám đặc trưng. Sử dụng bất kỳ một trong các tham số nhám của chúng tôi như là chiều dài nhám đặc trưng, việc chuẩn hóa này dẫn đến sự sụp đổ về mức độ tương tự của toàn bộ bộ dữ liệu. Sự khác biệt còn lại trong kháng lực dòng chảy giữa các dòng suối liên quan đến các thước đo vô chiều của nhám vĩ mô mô tả nồng độ của đá tảng hoặc mật độ bậc trong một đoạn. Nồng độ đá tảng là thước đo tốt nhất mô tả dữ liệu và được sử dụng trong một phương trình hồi quy đơn giản cho tốc độ dòng chảy. Các dự đoán thu được tốt hơn so với các dự đoán bằng phương trình công suất biến đổi được đề xuất bởi Ferguson. Mặc dù hồi quy có thể không có ý nghĩa thống kê, nhưng các xu hướng quan sát được gợi ý rằng nồng độ đá tảng một phần giải thích biến thể còn lại giữa các địa điểm về kháng lực dòng chảy.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1080/00221680309499971

10.1029/94WR00553

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

Bezinge A., 1999, Val de Zermatt GD—Prise d'eau du glacier du Gorner, tech. rep.

Bray D. I., 1979, Estimating average velocity in gravel‐bed rivers, J. Hydraul. Div., 105, 1103, 10.1061/JYCEAJ.0005270

10.1002/esp.1590

10.1016/S0169-555X(03)00136-3

10.1191/0309133305pp449ra

10.1029/2006WR005037

10.1016/j.jhydrol.2007.03.021

10.1029/2008WR007259

10.1029/2009WR008134

10.1007/BFb0011181

10.1016/j.gloplacha.2009.05.004

Fehr R., 1987, Einfache bestimmung der korngrössenverteilung von geschiebematerial, Schweizer Ingenieur Architekt, 105, 1004

10.1029/2006WR005422

Foster I. D. L., 2000, Tracers in Geomorphology

GSF, 1978, Jahresbericht, Institut für Hydrologie des Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit gsf

10.1111/j.1752-1688.2005.tb03774.x

Hey R. D., 1979, Flow resistance in gravel‐bed rivers, J. Hydraul. Div., 105, 365, 10.1061/JYCEAJ.0005178

Kilpatrick F. A., 1989, Measurement of time of travel and dispersion in streams by dye tracing

10.1002/esp.1602

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

10.1002/9780470747148

Lepp L. R., 1993, Channel erosion in steep gradient, gravel‐paved streams, Bull. Assoc. Eng. Geol., 30, 443

10.1029/2001WR001238

10.2307/3673667

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

10.1029/2008JF001144

10.1029/2011WR010645

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

10.1002/esp.1682

Rickenmann D.(1994) An alternative equation for the mean velocity in gravel‐bed rivers and mountain torrents paper presented at Hydraulic Engineering ‘94 American Society of Civil Engineers Buffalo NY.

Rickenmann D., 1996, Fliessgeschwindigkeit in wildbächen und gebirgsflüssen, Wasser Energie Luft, 88, 298

10.1029/2010WR009793

10.1002/Esp.387

Schnegg P.‐A., 2003, 8th International Congress of the Brazilian Geophysical Society

Schnegg P.‐A., 1997, 6th Conference on Limestone Hydrology and Fissured Media, 4

10.1061/(ASCE)0733-9429(2002)128:6(568)

Smart G., 2004, Measurement and analysis of alluvial bed roughness, J. Hydraul. Res., 42, 227

Thompson S. M., 1979, Hydraulics of a Large Channel Paved With Boulders, 341

10.1002/esp.1855

10.1061/(ASCE)0733-9429(2004)130:11(1119)

Weingartner R., 1992, Hydrological Atlas of Switzerland

Weingartner R., 1992, Hydrological Atlas of Switzerland

Whittaker J. G., 1986, 9th Australasian Fluid Mechanics Conference

10.1061/JYCEAJ.0005873

Whittaker J. G., 1988, Riverbed stabilisation with placed blocks

10.1029/2005WR004278

Yager E. M.(2006) Prediction of sediment transport in steep rough streams Ph.D. thesis 232 pp University of California Berkeley Berkeley.

10.1029/2006WR005432

10.1029/2011WR010829

10.1016/j.jhydrol.2011.12.031

10.1029/2009WR007913

10.1016/j.geomorph.2008.04.009

Thông tin
Thông tin xuất bản

Water Resources Research

Tập 48 Số 12

Thông tin tác giả