三峡工程对葛洲坝枢纽下游近坝段水位与航道影响研究

根据实测地形和水文泥沙资料,分析了葛洲坝枢纽运用后宜昌河段的河床冲淤变化、推移质和床沙的粗化以及枯水位的变化。由数学模型计算和物理模型试验成果,预测了三峡工程施工期及初期运用阶段葛洲坝枢纽近坝段水位下降及对通航的影响。     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟.模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证.结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究.     

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究。     

三峡建库后荆江三口分流的变化

根据近50年来的实测资料,分析了三口分流变化的原因,得到了影响三口分流最主要的因素是荆江河段水位变化以及三口分流洪道冲淤变化,而近期造成这些变化的主要原因是长江干流水沙变化.其中,在1955-1990年期间,荆江河段水位下降、三口分流洪道淤积导致三口分流比急剧递减;1990年至蓄水前,荆江河段水位、三口分流洪道冲淤均变化不大,三口分流比也基本变化不大.三峡蓄水以后,长江干流含沙量将会大幅度地减少,本文结合三峡水库下泄水沙过程及下游河道冲刷的研究成果,估算了三峡水库运行20年后三口分流洪道的冲刷深度以及分流比变化.结果表明:三峡建库20年后,荆江河段中、高水位下降幅度有限,三口分流洪道河床高程下降幅度较大,因而三口分流比将不会减少.     

葛洲坝下游局部卡口对宜昌枯水水位影响的初步分析

宜昌枯水水位的变化直接关系到葛洲坝船闸能否正常运行．三峡蓄水以来，虽然宜昌以下河段发生了较大幅度的）中刷，但枯水时期同流量下宜昌水位并未出现明显降幅，引起众多专家学者与部门的高度重视．目前，对于其维持稳定的机理尚不十分明确．本文通过分析葛洲坝下游卡口河段的几何特性、冲淤特性及阻力特性，并利用一维数学模型进行计算分析，初步认为卡口河段的控制性作用对宜昌枯水水位的稳定具有重要的影响．     

三峡水库建成后对长江河床演变的影响

长江三峡水库是特大型水库.长江三峡水利枢纽建成后,由于水动力条件改变,引起水库上、下河段河流地貌发育过程的一系列变化,对环境产生如下冲击和影响:①基准面抬高,流入水库各条支流在入库河口区及以下区域迅速产生水下淤积,形成河口拦门沙和水下三角洲.②水库上游河道发生变形.水库蓄水后引起库岸变形,这种库岸变形可能延续几十年的时间,影响到库岸的稳定性、水库库区附近淹没浸没以及水库渗漏等.水库运营时清水下泄,引起水库下游河床冲刷以及下游河道变形,受影响最大的是武汉及其以上荆江河段.根据三峡库区的实际情况,认为影响最大、最应该立项和进行综合研究的问题有3个方面:第一,入库河流河口地区的水下淤积问题;第二,水库运营过程中引起的库岸变形及库岸的稳定性问题;第三,水库下游清水下泄河床重新调整时,对下游荆江等河道的影响.     

库区交汇河段淤积沙坝形成的水动力试验研究

通过典型库区交汇河段模型试验研究了在汇流比与坝前水位影响下,断面平均流速和水流挟沙力的沿程变化规律,阐释干流淤积沙坝的形成机理及汇流比与淤积沙坝分布的关系.结果表明:水流由干支流向交汇区下游运行过程中,断面平均流速与水流挟沙力均存在由增到减的转折点,转折点位于干流交汇区内;当汇流比大于0.56时,从支流河道到交汇区下游挟沙力出现了骤降.水流挟沙力的不均匀变化导致了干流淤积沙坝的出现,汇流比的大小则决定了淤积沙坝形成的部位.随着坝前水位的升高,交汇河段淹没程度增大,交汇区内的转折随之弱化.     

三峡近坝段枯水位降幅的时空分异性及成因

以宜昌至江口河段内布置的十余个枯水位监测点近十年来的观测值、历年河床地形资料以及数学模型相结合,归纳了河段内枯水位降幅的时空分布规律,分区间讨论了地貌、河型、河床组成、前期人类行为等因素对河床和枯水位调整过程的影响.分析结果表明:三峡水库蓄水后河床调整是特殊环境下河道对悬移质来沙量减少的综合响应,各区间之间调整方式具有明显的空间差异,不同时期调整幅度具有非线性发展特征.宜都以上区间内枯水位降幅在2008年附近发生突变,是由床面粗化进程逐渐趋缓所致;宜都附近枯水位降幅最大、枝城至陈二口附近枯水位降幅最小,枝城上下游水位流量关系变化存在明显差异,均是由深蚀和侧蚀两种变形分别在枝城上下游河段居主导地位所致.河段内枯水位下降规律和成因的分区间差异性,是由河道的固有属性决定,在趋势预测和河道治理中均需重视.     

山区河流河床结构对推移质输沙率的影响

河床结构是山区河流河床在洪水过程中达到较强阻力及较高河床稳定性时床面大颗粒的组合,对山区河流的推移质输沙起重要影响．引入河床结构强度S对山区河流河床结构进行定量化研究,使用河床结构测量设备对河床强度进行测量,采用类似于坑测法的子母双槽进行推移质输沙率实测,对云南小江流域的15条主要支流河床结构及推移质输沙进行野外实测,发现推移质输沙强度至少受单宽水流能量与河床结构发育程度共同影响,在同等级水流能量条件下,河床结构的发育程度越高的河流（或河段）其推移质输沙强度越小,河床强度值越小的河流（或河段）推移质输沙强度越大．单宽水流能量小于50kg／（m·S）、河床结构强度大于0.35时,推移质输沙率接近零．     

三峡蓄水后城陵矶水位变化初步研究

近50年实测水沙资料分析表明,城陵矶水位变化取决于螺山-汉口河段冲淤量．三峡蓄水后,螺山-汉口河段冲淤量又取决于宜昌下泄和宜昌-城陵矶河段冲起的粗沙量（d〉0．085mm）及汉口（扣除汉江）粗沙输沙量．通过估算三峡蓄水后宜昌-城陵矶河段粗沙冲刷量和汉口（扣除汉江）粗沙输沙量,表明螺山-汉口河段最大冲刷约9．5×10^8t,螺山流量为10000-60000m^3／s时,城陵矶水位下降约1．26-0.32m,并且随着螺山流量的增大,城陵矶水位下降幅度减小．     

葛洲坝水利枢纽下游近坝段二维水沙数值模拟

针对长江中游葛洲坝水利枢纽下游近坝段卵石夹沙河床级配分布宽等特点,应用非均匀悬沙、底沙二维数学模型,考虑底沙的不平衡输移及冲淤过程中床沙的级配调整问题,对计算中的关键环节如卵石夹沙河床水流的有效挟沙能力、非均匀沙起动概率及非均匀沙推移质输沙率的计算提出了处理方法,利用水文、泥沙及河床变形资料对该方法进行了葛洲坝水利枢纽运行后、1998年洪水前后及三峡工程运行后水面线、流速分布及冲淤过程的验证.结果表明,该方法可以应用于三峡工程运行初期河床演变预测研究.     

人类活动对长江泥沙特性的影响

随着长江流域水资源开发利用程度的提高,长江泥沙特性在一定程度上也发生了变化.为分析水资源开发利用对长江泥沙特性的影响,以长江万县、宜昌、汉口、大通、白河、仙桃6个水文站为研究对象,以丹江口、葛洲坝及三峡水库关闸蓄水时间划分研究阶段,利用各站近50 a的日含沙量资料对比分析了各研究阶段长江年、汛期、非汛期、月输沙量变化特性.结果表明,不同历时的输沙量均呈显著减少趋势.该研究成果为评价人类活动对长江生态系统健康与稳定性的影响提供了参考.     

龙穴南航道整治工程对潮流泥沙影响的模拟

建立了覆盖珠江河口河网区与口外海滨区的大范围整体平面二维水沙数学模型,模拟计算了珠江河口的水沙空间分布特征。利用近期伶仃洋水域实测水文资料进行了验证,验证结果表明模型能够较好地模拟珠江口的潮流泥沙运动。在此基础上,通过局部加密,模拟了龙穴南航道整治工程实施前后潮流泥沙运动过程变化,计算并分析了工程实施对周边水域水动力条件的影响和航道沿程的水流条件变化以及航槽泥沙回淤状况等。研究结果表明:龙穴南水道内,潮流为西北-东南方向往复流;整治工程后,上段流速略有增大,下段流速略有减小,但总体流速变化较小。泥沙回淤预测结果显示,出海口以上航道有冲有淤,以淤积为主,平均淤积强度为0.12 m/a;出海口航道整体处于淤积状态,平均淤积强度为0.64 m/a。     

三峡水库蓄水前后皇华城河段水流条件变化及泥沙冲淤分析

皇华城河段位于三峡水库常年回水区,下距三峡大坝354 km。河段平面形态呈"S"形,天然时期呈汛淤枯冲、具有年际间平衡特性。受三峡水库蓄水影响,皇华城河段水位大幅抬升,流速变缓,河势发生较大改变,导致泥沙大量落淤,已成为库区淤积最严重的河段之一。根据实测地形、来水来沙资料,通过统计分析和数学模型相结合的方法,分析了研究河段蓄水前后水流条件变化及泥沙冲淤特性,以及水力学条件变化与泥沙淤积的统计关系,初步预测了河段泥沙淤积的发展趋势。     

大坝对宜昌段水文情势的影响

本文通过对宜昌站水文站1882-2009共128年的水文资料进行整理,采用最新版本的IHA软件（水文改变指标软件）,用RVA方法将1882-1969年做为河流未受扰动时间段,将1970-2009年作为由于建坝而产生的人为扰动时间段。通过对比分析得出葛洲坝和三峡大坝的相距建成使宜昌江段的水文状况的变法速度以及频率发生了一定的改变,每月平均生态流恢复目标见表4。八月份、十月份的流量数据超出了RVA边界范围。可以采用改变相应的水库调度方式,使宜昌江段的水文情势尽量的接近天然状态,减少人为的干扰。总的来说,大坝的修建对宜昌江段的水文情势有一定的改变,但从综合改变率指标反映改变幅度并不是很大,说明宜昌江段的水文情势总体情况良好,个别超出RVA范围的指标需要水资源管理部门引起重视,避免进一步的恶化。     

ADP-flow velocity profile to interpret hydromorphological features of China''''s Yangtze Three-Gorges valley

Land and sea are linked closely by large rivers throughrunoff and sediment discharging and biochemical materialtransferring into the sea[1?3]. The processes carried out byenergy exchange have been in a sensitive response toglobal change[4]. To study the mechanism of sediment transport in the river basin as to reflecting hydromor- phological and climatological controls is thus becoming vital for earth scientists, at present and in the near future since any change in fluvial landform is of a gre…     

分汊河道近底水流特性试验研究

近底水流结构是影响泥沙起动、床面变形以及航道整治建筑物稳定性的直接因素.以长江中游武汉天兴洲段这一典型分汊河道为原型,开展物理概化模型试验,通过对比纵横向测点的流速差异,分析分汊河道近底流速分布特性以及近底水流脉动变化规律.结果表明:河床地形对近底水流时均流速有一定的影响,分流区内时均流速沿横向分布较为均匀,而汊道段时均流速沿横向和纵向上分布均有波动,总体上河床高的地方流速大,且与测点处的水深呈负相关;脉动强度与该点处时均流速之比称为相对脉动强度.江心洲逆坡段的滩槽交界区域水流结构复杂,相对脉动强度大,在平直的滩顶段则是滩面处的相对脉动强度最大.     

人类活动对长江径流量特性的影响

随着长江流域水资源开发利用程度的提高以及全球气候的变化,长江径流特性在一定程度上发生了变化.为分析人类活动对长江径流特性的影响,以万县、宜昌、汉口、大通、白河、仙桃6个水文站为研究对象,以丹江口、葛洲坝及三峡水库关闸蓄水时间划分研究时段,利用各站近50 a的日流量资料对比分析了各研究时段长江年、汛期、非汛期、月径流量变化特性.结果表明,水库对河流径流量的影响与水库库容大小、水库运行方式以及测站与水库的距离远近有关.     

论黄河调水调沙

首先从7个方面论述了黄河调水调沙的理论根据和实践基础,包括黄河下游输沙能力表达、堆积性与洪峰期间的巨大输沙能力、河道的游荡多变与平衡趋向性、“多来多排”的根据及利用、“冲河南（段）,淤山东限）”及其相反、第二造床流量与平滩流量、下游排沙比与水库排沙比关系以及拦粗排细等．接着,根据6年来调水调沙的实践,阐述了5个方面的主要效益：加大了入海沙量;降低了洪水位;扩大了主槽和加大了平滩流量;增加了山东河段冲刷比例,没有发生“冲河南（段）,淤山东（段）”;改善了小浪底水库变动回水区淤积部位,促进了异重流和浑水水库排出．尤其是加大了平滩流量,其最小值从1800m^3／s加大到3500m^3／s．利用调水调沙,大幅度改善了900km的河道,这在世界治河史上是创举．最后,分析了黄河调水调沙的巨大潜力,若能充分发挥,有可能利用75％的来水,排走全部来沙．     

航道整治丁坝对城区中小河流鱼类栖息地的影响研究

用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,因其改变了河流流场、流速、水深、底质分布而造成水生生物栖息地变化。为探讨该种丁坝能否对栖息地有改善作用,基于河道内流量增量法(IFIM),以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用River 2D进行了鱼类栖息地的模拟。结果表明:不同丁坝及其组合方案下,鱼类栖息地加权可利用面积(WUA)均大于天然状况,即修建丁坝对改善城市河流水生生物栖息环境有利;同时从模拟成果中进一步分析得到在保证通航条件下WUA最大时所需要的生态流量及最佳丁坝布置方案。