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冲积河道的自我调整是多因素相互作用的复杂响应过程,河型成因机理及转化判别研究是河床演变学及河流动力学的基本问题之一。目前,河型成因理论及转化判别准则研究中得到的众多成果,尚有待于采用数理逻辑建立统一的体系和定量表达式。本文选用基于正交曲线坐标系的平面二维水沙动力学模型作为研究河型转化控制因素的手段,对基于水动力学模型、泥沙输运模型以及河道崩岸模块的平面二维数值模型进行如下改进。1)考虑了植被对流动阻力的影响:在前人研究成果的基础上,引入植被压力源项,修正水流动量守恒方程;2)改进了泥沙输运模型:进一步考虑泥沙分选、河床粗化、弯道二次流及河床结构的影响,并根据近底床沙质量守恒方程提出简化床沙级配调整计算方法;3)完善了河道崩岸模块:在已有粘性土崩岸的基础上,针对河湾形态对崩岸的影响提出新的非粘性土崩岸模拟方法,并增加简化混合土体崩岸模块,使其能模拟边滩形成,提高了计算效率。利用本文改进的二维水沙数值模型,分别模拟了Yen弯道水槽泥沙冲淤试验、Seal水槽下游细化试验及Friedkin室内弯曲小河塑造试验。模拟结果与试验观测吻合良好,表明可以采用该模型作为定量研究河型转化影响因素的手段。以该模型为基础,通过数值试验,分别模拟地球自转的柯氏力、水力比降、流量以及边岸抗冲强度对概化河道演变过程的影响;定量得到不同控制因素对概化河道形成及河型转化的影响程度。对模拟结果进行归纳,总结出了影响河型转化的主要控制因素。根据所得到的河型转化主控因素,选取适当的控制变量与状态参量,基于尖点突变模式,推求得到了河道状态的平衡方程式,并绘制出了3维坐标下的平衡曲面图。依据该平衡方程,选取相应的临界状态参数,对控制参平面进行2维投影,得到了河型判别准则的表达式。从河道稳定性的控制变量与状态参数出发,推导得到河流稳定性判别指标的表达式。采用100多条中小型天然河流、室内小河试验以及概化河道的数值模拟进行验证,结果表明:基于尖点突变模式所建立的河型判别准则及河道状态判别指标,可判定河段所处河型及状态,并对其调整方向作出预测。研究成果对于河道整治工程有一定的参考价值。