单个阶梯-深潭破坏的力学模型

摘要：

阶梯-深潭系统是山区河流广泛分布的重要河床结构，其破坏机理对于认识山区河流稳定性及河床演变具有重要意义。针对单个阶梯-深潭，以关键石块为研究对象，综合考虑上游来水条件、下游冲刷和泥沙环境，建立单个阶梯稳定性的理论模型。基于理论模型，分析弱输沙条件下阶梯破坏的临界条件和失稳机制。结果表明：（1）河道比降、关键石块粒径、来流流量、下游冲刷和互锁作用是弱输沙条件下影响单个阶梯-深潭稳定性的关键因素。（2）来流恒定时阶梯下游冲刷降低阶梯稳定性。阶梯失稳临界流量随冲刷增强而减小，因此水流破坏作用表现为阶梯下游坡脚冲刷降低失稳临界流量，同时来流增加超过临界流量导致破坏。（3）互锁作用可有效提升阶梯稳定性，并在阶梯坡脚冲刷程度较大时明显提升失稳临界流量，这是阶梯在一般洪水中维持稳定的方式。

关键词：阶梯-深潭、稳定性、临界流量、冲刷

分类号：TV143(水利工程基础科学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51179089；“十二五”国家科技支撑计划资助项目2012BAB05B01；中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室开放基金20121457671；中国水利水电科学研究院科研专项防集1240

在线出版日期：2015-01-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1399-1409