三峡工程蓄水后荆江沙质河段河床演变及对航道的影响

分析了三峡工程蓄水以来荆江沙质河段不同类型河床的演变特性,预测计算了水库下游河床冲刷过程,进而探讨了河床演变趋势及其对航道的影响.资料分析表明,蓄水初期,上荆江深泓下切明显,但分汊放宽段航深不足问题突出;下荆江深泓冲淤相间,长顺直(微弯)河段的深槽过渡段下移,弯道进口处水流较分散,致使航槽不稳定.基于数学模型计算结果预测,蓄水5—10年,太平口—藕池口河段发生强烈冲刷,分汊放宽段中枯水河槽更宽浅,致使航道条件恶化,而且,支汊发展会影响主汊的通航条件;藕池口以下处于冲刷初期,过渡段浅滩碍航与否主要与退水过程有关,但弯道发展将使航槽位置发生变动.蓄水15—20年,藕池口以上冲刷基本完成,上荆江微弯分汊河型趋于稳定;藕池口以下发生强烈冲刷,过渡段浅滩高程降低,有利于航深的增加,弯道可能出现局部撇弯,致使航槽移位.     

三峡建库后下荆江连续急弯河段冲淤时空分布及其影响因素

利用熊家洲-城陵矶河段2002～2018年5个年份的实测地形、监利站水沙数据分4个时段研究了下荆江连续急弯河段整体冲淤特征、弯道段与顺直过渡段等不同区域冲淤变化时空差异及其影响因素.结果表明：三峡建库后熊家洲-城陵矶河段年均冲刷厚度0.1m/a, 2002～2006年为滩冲槽淤,2006～2013年为滩淤槽冲,2013年以来为滩槽均冲.从空间变化看,八姓洲西侧顺直过渡段冲刷最大,为0.21m/a.顺直过渡段年均冲刷厚度大于弯道段,且弯道段及顺直过渡段冲刷强度均沿程减弱.来沙量减小和年内流量过程变化是冲淤时间差异的主因,流量过程变化的作用在2013年后增强.河道初始滩槽格局是冲淤空间差异性的关键因素,八姓洲西侧顺直过渡段较长且断面宽深比较大为深泓线摆动提供了较充足空间,而七弓岭、观音洲等弯道和江湖汇流区出口段深槽的长期稳定存在有助于归顺上游河段主流变化.研究成果将加深对冲刷条件下天然连续急弯河道演变规律的认识,为下荆江尾闾段河势控制以及保障防洪、通航安全提供科学依据.     

新水沙条件下荆江河段强冲刷响应研究

三峡工程运用后,坝下游荆江河段水沙条件重新分配,其河床进入剧烈冲刷状态,揭示其河床响应综合特征可进一步丰富水库下游河床演变规律.本文通过原型观测数据对比分析,阐述了荆江河段水沙重分配特性,多方面揭示出河段的强冲刷响应特征.研究结果表明:三峡工程运用带来了坝下游荆江河段水量过程上的重分配,沙量区域上及过程上的重分配,从而激发其河床的高强度冲刷响应,其中既有枯水位下降、断面窄深化、床沙粗化等常规响应,也有上荆江分汊河段"支汊冲刷发展"、下荆江急弯河段"凸冲凹淤"等异常响应.     

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.     

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．     

黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

针对宁蒙河段近期水沙问题,以水力学及河流泥沙动力学为基础,研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标.利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料,系统分析了河段水沙变化特性,点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系,计算了不同河段河道临界冲淤条件.结果表明:宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡,青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势,石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大,内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点;当平均流量小于1 000 m3/s时,宁蒙河道发生淤积,随着流量的增大,宁蒙河道处于冲刷的状态;当进口站含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段基本表现为冲刷状态,当含沙量大于7 kg/m3时,宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.003 4 kg·s/m~6,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.004 5 kg·s/m~6,内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道.     

近期界牌河段河床调整及其对航道条件的影响

三峡水库蓄水运行后长江中游界牌河段河床冲刷剧烈,河床形态相应调整.基于实测水沙、断面地形及遥感影像等资料,采用河段平均的统计分析方法及一维水动力学模型,分析了界牌段河床平面及断面形态的变化过程,主要包括洲滩变形及深泓摆动、平滩河槽形态调整及其对前期水沙条件的响应、枯水期南门洲汊道分流比调整及其对宽深比的影响.平面变形结果表明:新河脑以下新洲洲体冲刷剧烈,洲体呈左摆趋势;南门洲有小幅度冲刷,洲体面积较2001年减小4.3%;石码头—赤壁山段于2006年出现长约2.16km的心滩,河型有由单一段边滩转化为分汊段趋势;近期界牌段深泓摆动剧烈,河段尺度的平均深泓摆幅达45.72m/a(2003～2016年).断面变形结果表明:受大规模护岸工程控制,近期界牌河段的平滩河宽整体保持稳定,河床以冲深下切为主,河段平滩水深累计增加1.4m,河段平滩面积增大约9.4%,且二者的调整均受前期水沙条件控制;枯水期南门洲汊道分流比变化剧烈,右汊分流比由2003年的39.04%增至2016年的83.95%,相应枯水河槽宽深比由2003年的5.41减至2016年的3.04,故三峡工程运用后南门洲汊道主支汊发生易位,右汊航道条件改善,且枯水期分流比对河槽宽深比影响显著,二者基本呈负相关.本研究定量地分析了三峡工程运用后界牌河段平面形态的调整特点,以及平滩与枯水河槽的变化规律,研究成果有助于解决该河段的防洪及航运问题.     

三峡水库蓄水后荆江三口分流比估算

笔者根据近50年来的实测资料,分析了三口分流比变化的原因．在1955-1990年期间三口分流比递减,主要原因是荆江河段水位下降以及三口口门淤积;而在1990-2004年期间三口分流比基本变化不大,主要原因是荆江河段水位以及三口口门冲淤均变化不大、三峡蓄水以后,长江干流含沙量将会大幅度减少,笔者结合三峡蓄水以来的实测数据预测了蓄水20年后荆江河段的水位变化．在此基础上,计算了三口口门冲刷深度以及分流比的变化．结果表明,荆江河段中、高水位下降幅度有限,三口口门河床高程下降幅度较大,因而三口分流比将不会减少．     

三峡水库蓄水后长江中游分汊河道演变机理及趋势

长江中游宜昌-湖口河段分汊河型分布广泛,涵盖了顺直分汊、微弯分汊及鹅头型分汊3种类型.本文依据三峡水库蓄水以来大量原型观测资料,总结归纳了长江中游各分汊河段的演变特征及其内在机理,并初步预测了其发展趋势.研究结果表明,三峡水库蓄水后,沙量大幅减少,同时局部河床边界条件发生变化,长江中游分汊河段普遍出现支汊冲刷发展、中低滩冲刷变形、高滩滩缘崩退等演变现象.伴随着三峡水库调度方式的不断优化,加之河床冲刷下造床质输移水平的沿程恢复,以及大量航道整治工程的作用,城陵矶以下分汊河段稳定性将优于荆江河段.     

黄河下游防洪减淤对洪水水沙搭配的要求

本文总结了以往对黄河下游河道冲淤临界条件的研究情况，分析了下游河道淤积严重的水沙搭配情况；利用1960～1999年422场洪水资料建立了黄河下游4个河段洪水排沙比综合水沙与边界系数的关系，该系数包括流量、含沙量、洪峰流量变幅、洪水沿程衰减系数、洪水历时、早滩流量、前期累积淤特别是等因素；利用4个河段的冲淤临界条件勾画出了4个河段洪水冲淤调整与来水来沙搭配之间的关系；被关系可为小浪底水库调度决策以及黄河下游治理提供参考。     

近期长江口南槽河道滩槽冲刷及驱动因素分析

河口地形演化关系到航运通畅、生态保护以及近岸工程的安全性,也是地貌学和工程学关注的热点.2011～2017年间利用单波束测深系统对长江口南槽、南汇边滩北岸和九段沙南岸进行高精度监测,并结合水沙数据和周围工程的建设情况分析其冲淤格局和驱动因素.结果表明:(1)南汇东滩围垦后沿岸基本呈局部冲刷态势,南槽河道、江亚北槽冲刷明显,南汇南滩和江亚南沙淤积;(2)长江上游输沙对-5m深河槽地形演化有较为明显的影响,工程建设对岸滩0m和-2m深岸滩影响较为明显;(3)三峡大坝、深水航道整治工程、南槽航道疏浚、南汇东滩围垦工程等都是导致冲刷的原因,其中南汇东滩围垦对涨潮流的挤压作用是导致九段沙南岸冲刷的主要原因;(4)人类活动可对南槽河道滩槽的演化格局有较为重要的影响,滩涂岸线的固定制约了河槽的摆动,但也加剧了局部岸坡的冲刷,未来应注意九段沙南岸和江亚南沙湿地的监测与保护.     

三盛公水库运用对下游河道输沙的影响

通过建立一维水沙数学模型,分析了不同下泄流量与含沙量条件下三盛公水库下游河道的水沙输移规律,统计了河道的含沙量、累计冲淤量和河段沿程冲淤量,并计算了河道单位长度冲淤量,定量分析了不同河段的冲淤特点。结果表明：流量相同的条件下,进口含沙量越大,河道沿程淤积量和累计淤积量越大,但水库下游100km后水体含沙量逐渐趋于一致,与进口含沙量无关;水库的下泄流量和含沙量对下游河道的冲刷和淤积影响明显,下泄含沙量不大于3kg/m3时,下游河道以冲刷为主;水库至三湖河口河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响明显,该河段冲淤平衡来沙系数在0.004kg·s/m6附近。     

闽江竹岐至侯官河段河床演变规律与整治初探

近年来,竹岐至侯官河段冲淤变化快,局部河段流态恶化,时有船舶搁浅,甚至出现翻船事故,航道整治迫在眉睫,本文根据大量实测的水文、泥沙和地形资料,分析该河段近年来的演变规律和影响因素,发现受水电站泄水、采沙和特殊水文年水文动力因素等综合影响,该河段总体演变趋势是冲刷,但浅滩淤积,且整治建筑物对河床冲淤有较大影响,在此基础上,从水流动力基本理论出发,用二维数值模拟方法,进一步研究整治建筑物对流场的影响,揭示了局部河段流态恶化的原因,提出修建N18坝束水归槽,修建S15坝调整局部河段流场改善流态的整治方案,模拟计算表明,这一措施效果良好,研究成果可供工程实践参考。     

近30年黄河下游游荡段平滩面积及流量变化特点

上游水库蓄水拦沙运用会引起坝下游河流水沙条件的改变,导致坝下游平滩河槽形态与过流能力发生调整,给防洪规划、滩岸土地利用等带来了一系列影响.利用黄河下游游荡段1986～2016年水沙及断面地形等实测资料,分析了小浪底水库运用前后断面及河段尺度平滩面积及流量的变化特点,建立了河段平滩面积及流量与水沙条件的经验关系.计算结果表明:1986～2016年,游荡段平滩面积及流量总体均呈现出先逐渐减小再增加的趋势;综合考虑汛期及非汛期水沙条件对河床形态及过流能力调整的重要影响,游荡段平滩面积及流量:(1)与前期4年等权重平均的汛期及非汛期水流冲刷强度之间拟合关系较好,决定系数R~2分别为0. 926和0. 901;(2)与汛期及非汛期的水沙条件均呈正相关关系,其中平滩面积对汛期平均水流冲刷强度的变化更为显著,而平滩流量对汛期与非汛期平均水流冲刷强度变化都较为明显;(3)与前期4年非等权重的汛期及非汛期水流冲刷强度之间拟合关系也较好,R~2分别为0. 929和0. 906;(4)与非等权重计算相比,等权重计算的经验关系式已经达到一个较高的精度,且计算过程简便,因此便于实际应用.     

葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水文水力特性的影响

根据葛洲坝水库蓄水前后宜昌水文站水文实测资料,分析了葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水位-流量关系、断面形状和水位变化规律的影响.结果表明,葛洲坝水库蓄水后,宜昌河段水文水力特征变化符合惯性区理论,洪水波运动形式发生变化,坝前水流流速降低,水流挟沙能力和推移力下降,水库淤积现象加重,下泄水流中的含沙量下降,宜昌河段推移质输入减少,下泄水流对河道的冲刷能力增强,原有的冲淤平衡被打破,河床质变粗,断面形状不断变化,宜昌河段河床下切、水流能量增大、流速增大,同流量情况下的水位较天然河道有所下降.     

近50年伶仃洋滩槽冲淤变化趋势分析

伶仃洋河口湾是珠江口最大的河口复合体,其滩槽演变趋势对珠江三角洲防洪排涝、伶仃洋出海航道的维护、河口整治以及滩涂资源的开发利用等有重大影响.通过选取1953、1964、1974、1989、1998年海图进行对比,分析了伶仃洋近五十年来的滩槽冲淤变化情况,分析结果表明,伶仃洋的淤积是一种必然趋势,无论是水域面积还是容积均在减少,但各个滩槽不同水深的变化是不一样的,表现出"浅滩愈浅、深槽愈深"的特点.文章最后分析了伶仃洋滩槽冲於变化的成因.     

黄河口河道枯水演变的影响及措施

黄河下游自1986年以来,出现了历史上少见的枯水行河。黄河口20年来由于连续中小枯水系列引起河床逐年淤积抬高,主河槽萎缩,河道行洪能力降低,形成了“槽高、滩低、堤根洼”的二级悬河,对防洪的影响甚大。本文从以下几个方面进行分析黄河口河道变化对防洪的诸多不利影响,同时,对改善河道现状,进行河道整治及防洪抢险等方面的措施提出建议。     

三峡建坝后长江宜昌—汉口河段水沙与河床的应变

通过三峡建坝前后1950—2013年的水文、泥沙与2003年和2011年的实测河床底形资料对比,试图讨论长江中游宜昌—汉口河段水沙及河床地形等应变量对三峡建坝的响应,为人们理解河流水沙及河床冲淤对超大型水库应变的幅度提供具体案例.三峡建坝后,宜昌站和汉口站年均流量由建坝前的13 850 m3/s和22 650 m3/s(1950—2002)减少到建坝后的12 450m3/s和21 000 m3/s(2003—2013),分别减少10.1%和7.2%;年均输沙量由5.56亿t和4.02亿t(1950—2002)锐减至0.6亿t和1.5亿t(2003—2013),分别减少89.5%和62.2%;年均悬沙中值粒径则由35μm(1950—2002)和25μm(1955—1975)减少至4μm和15μm(2003—2010).同时,水流挟沙不饱和能力的增加,引起了河床的沿程冲刷及泥沙粗化,宜枝河段、荆江河段和城汉河段深泓处分别平均冲刷了3.7 m、1.5 m和0.4 m,在主槽刷深的同时,河道浅滩有不同程度的萎缩.三峡建坝已导致中游水沙及冲淤条件发生了巨大改变.     

顺直河型与分汊河型交界段洲滩演变及其对航道条件影响——以长江天兴洲河段为例

借助于天兴洲河段较为系统的年内与年际水沙输移、河床变形等方面原型观测资料,分析了顺直和分汊两种河型交界位置的洲滩和浅滩动态特征.近20年来洲滩形态比较表明,上游顺直河道内汉口边滩上低矮成型淤积体具有以5-6年为周期缓慢下移和突然上提的特性,从而导致汊道进口低滩冲淤具有周期性;近5年来断面流速、含沙量和床沙组成资料的统计表明,汊道进口主流位置在汛枯期左右摆动、漫滩横流强度不断转换,洲头低滩的冲淤强度与年际之间来流条件具有相关性.以上两种因素迭加作用之下,汊道进口的低滩形态不仅随年际之间来水来沙变化而波动,还会因上游顺直河段内成型淤积体上提下移的影响而周期性地淤长萎缩.这种复杂的动态调整特点,使航道条件以若干年为周期,交替呈现出优劣转换.在此结论基础上,可以推测三峡水库蓄水后水沙条件下,该类型汊道进口的航道条件可能趋于恶化.     

关于黄河中下游治理的意见

１．黄河下游的淤积大部分是由粒径大于０．０５毫米的粗泥沙造成的。粗泥沙的来量每年达到３—４亿吨，其中５０—６０％淤在河槽中。大部分粗泥沙来自黄河中游两个区域，从这些区域来的洪水造成了黄河下游的严重淤积。从１９５２到１９６０和１９６９到１９７８年间，来自这些区域的十三场洪水造成了 １０３场洪水产生的总淤积量的６０％。所以集中力量治理粗泥沙来源区是十分重要的。 ２．使水土保持工作获得一定的效果需要经历很长的时间。在这个过渡时期内，利用浑水灌溉和改良大堤内外的土地是一个减少黄河下游淤积的现实可行的措施。黄河下游的河床高出两岸，在大堤之外有大量盐碱化的洼地和沼泽地。用浑水来灌溉和改良这些土地是重要和有效的提高农业产量的方法。淤灌黄河中下游堤内的土地是更为有利的，因为这些土地中的相当一部分是人烟稀少的。由于滩地和河槽之间存在高差，当泥沙沉淀之后，清水可以自流回河。 ３．为了减低河槽抬升的速度，使泥沙淤积在有利的部位和充分发挥拦沙库容的作用，需要考虑下列调水调沙的措施： （１）为了增加水流的冲刷能力，非汛期的水库蓄水应集中泄放，在下游河道中产生人造洪峰。 （２）在保证大堤不决口的安全范围之内，允许滩地淹没，一般漫滩洪水不应用