丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟

用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,也会因丁坝影响范围内的水沙结构和河床形态改变而造成水生生物栖息地的适宜性变化。常用的水生生物栖息地模拟模型(River 2D)因缺乏泥沙(推移质和悬移质)运动和河床变化模块,难以直接用来评价丁坝对栖息地的影响。为此,以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用水沙耦合的二维浅水模型,结合河道内流量增加法(IFIM)构建栖息地模拟模型。分析双丁坝在不同间距时,河道水沙运动结构、水生生物栖息地适宜性指数分布(HSI)和栖息地加权可用面积(WUA)的变化规律;同时从模拟成果中进一步得到能使WUA值有所提升的最佳丁坝间距,为航道建设或河道生态修复提供一定借鉴。     

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。     

双丁坝合理间距的试验研究

桩式透水丁坝群是一种新型结构丁坝,目前在河道整治工程中大量运用。为探讨工程设计中前二座丁坝的间距布设问题,对前二座丁坝的设计间距、透水率、坝长等因素进行了动床模型试验,运用Surfer8.0软件绘制河床地形图和三维效果图,分析结果表明:双丁坝比单个丁坝运用条件下能更好地控制河道整治线,同时第2座丁坝也会产生弱于第1座丁坝的横向和纵向冲刷槽;丁坝间距的确定原则为坝后不冲、主流不淤和坝体自身稳定。经试验观测和原型验证,推荐顺直河道的合理间距为1.5~2.5倍坝长。     

弯曲河道对改善水生生物栖息地研究进展

从保护生物学来看,保护生物多样性最有效的办法是保护生境.天然弯曲河道独特的水沙特性能够创造出丰富多样的生境,可为各种水生生物提供良好的栖息场所.若能充分利用弯道水流特征,尤其是利用其对河床形态的改变作用,就能创造出多样的生境,从而达到保护或恢复受损河道水生生物多样性的作用.然而,有关弯道水流的研究大多集中在弯道水流结构、泥沙运动与河床变形等方面,系统研究弯道对水生生物栖息的改善或恢复的并不多.为此,首先系统梳理了国内外关于弯道水流在水流结构、泥沙运动与河床变形和水生生物栖息地修复以及相关数值模拟等方面的研究进展;其次,基于利用弯道水流改善水生生物栖息地机理研究方面的不足,提出了今后在弯曲河道栖息地修复方面应开展的研究重点和方向.     

桩柱式双丁坝局部水流结构及冲淤规律的试验研究

桩式透水丁坝是一种新型河道及航道整治建筑物,本文针对桩式透水丁坝群中对水流影响最大的前2座丁坝分别进行定床和动床模型试验,在前人研究的基础上,主要分析透水率的变化对双丁坝流场分布的影响规律,并运用Surfer软件绘制了河床地形图,探讨透水率变化对双丁坝局部冲淤的影响规律,发现第2座丁坝坝根附近的横向冲槽、坝头冲刷深度和坝后淤积体在发生程度上均弱于第1座丁坝;随透水率的增大,2座丁坝的坝头最大冲刷深度均减小,同时两坝间的淤积作用也减弱,不利于护岸促淤,推荐透水率为30%。     

整治工程影响下大清河航道水流泥沙冲淤分析

基于实测资料对大清河航道的水动力及泥沙特征进行了分析,从水流连续性方程,泥沙运动方程出发,建立了水动力泥沙二维数学模型,在此基础上对典型水沙条件下河道内水流、泥沙运动、航道选线及淤积预测进行了模拟研究。重点分析了工程整治后河道内流态、地形变化对航道冲淤的影响,对航道整治工程进行了评价。研究表明,大清河泥沙运动主要受径流携带的泥沙,河道地形影响,航道工程整治后仍保持上冲下淤的态势,水流归槽效应是航道主槽淤积的主要因素。     

汉江红山头至雅口河段航道整治模型试验研究

汉江红山头至雅口河段,河床宽浅,滩槽多变,具有游荡性河道持征,目前国内外整治这种航道尚无经验.为此,笔音进行了模型试验研究.从模型中得出的整治线型态、尺度和丁坝布置,可以保证航道达到设计标准.在模型试验技术上:采用了分三段模型试验;取得了大面积散乱洲滩动床模型验证的相似;首次采用CCA防腐处理木屑模型沙的新方法,研制了模型自动集中控制和数据采集处理系统等.     

三峡蓄水后新水沙条件下荆江河段整治建筑物损毁原因分析

荆江自古以来边界条件复杂,水患频发,是长江黄金水道重点整治河段之一。在三峡水库蓄水后,该河段受清水下泄影响,河床将发生更为敏感的冲淤变化,给航道整治带来了新的问题,使治理难度增大。围绕长江黄金水道建设,在全面调查分析三峡水库蓄水运行前后荆江河段水沙条件的变化情况,以及荆江河段各主要航道已建整治工程的损毁、运行情况的基础上,总结出新水沙条件下,荆江河段不同类型整治建筑物的损毁影响因素及其损毁原因。为进一步研究新水沙条件下荆江河段航道整治建筑物的稳定性与整治效果提供参考依据,为保障长江干线航道的通航水深、改善航行条件奠定理论基础。     

溪流大型底栖动物栖息地适合度模型的构建与河道内环境流量研究——以三峡库区香溪河为例

基于对香溪河河流生态系统的多年研究,以该流域河流大型底栖动物最优势类群四节蜉为指示生物,建立了我国大陆地区第一个基于长期的连续的野外现场实测数据的水生生物栖息地适合度模型（habitat suitability model,HSM）．为保护河流生态系统结构和功能的完整性,文中将河道内环境流量分为3个层次,即河道内最小需水量、最小环境流量和适宜环境流量,并利用水文法和加权可利用面积法（weighted usable area,WUA）分别构建了这3个层次的河道内环境流量的计算模型．结果表明：香溪河的最小需水量为Tennant法中描述为差或最小状态的流量（即0．615m^3·s^-1）,为保护河流生态系统健康、维系河道景观多样性,应将多年平均流量的42．91％（即2．639m^3·s^-1）作为研究地点的适宜环境流量．综合考虑水文和生物因素,从3个层次确定了河道内环境流量,可以为香溪河水资源的合理配置和综合管理提供技术支持,同时为较准确地计算河道内最小环境流量提供探索性研究．     

水库调节对下游鱼类栖息地适宜性的影响

水库运行引发的天然径流情势改变会对下游河道水生生物栖息地产生显著影响.以海南省万泉河流域牛路岭水库下游加积至河口河段为对象,选择区域内的典型经济鱼类(草鱼、鲢鱼、鳙鱼)作为目标物种,针对鱼类整个生命周期(洄游、产卵、幼鱼、成鱼)构建栖息地适宜性模型,耦合区域内的平面二维水动力模拟,计算并分析水库调节对目标物种不同生命阶段栖息地适宜性的影响特性.结果表明:水库现有运行方案对目标物种洄游较有利,对成鱼生长影响不大,但却显著削减了年内整体的产卵适宜面积,并使得大范围的幼鱼适宜栖息地消失.     

Construction of habitat suitability models （HSMs） for benthic macroinvertebrate and their applications to instream environmental flows： A case study in Xiangxi River of Three Gorges Reservior region, China

Based on a long-term ecological monitoring,the present study chose the most dominant benthic macroinvertebrate(Baetis spp.)as tar-get organisms in Xiangxi River,built the habitat suitability models(HSMs)for water depth,current velocity and substrate,respectively,which is the first aquatic organisms model for habitat suitability in the Chinese Mainland with a long-term consecutive in situ measurement.In order to protect the biointegrity and function of the river ecosystem,the theory system of instream environmental flow should be categorized into three hierarchies, namely minimum required instream flow(hydrological level),minimum instream environmental flow(bio-species level),and optimum instream environmental flow(ecosystem level).These three hierarchies of instream environmental flow models were then constructed with the hydropogical and seighted usable area(WUA)method.The results show that the minimum required instream flow of Yiangxi River calculated by the Tennant method(10% of the mean annual flow)was 0.615m3s-1;the minimum instream environmental flow accounted for 19.22% of the mean annual flow(namely 1.182m3s-1),which was the damaged river channel flow in the dry season;and 42.91% of the mean annual flow(namely 2.639m3s-1)should be viewed as the optimum instream environmental flow in order to protect the health of the river ecosystem,maintain the instream biodiversity,and reduce the impact of small hydropower stations nearby the Xiangxi River.We recommend that the hydrological and biological methods can help establish better instream environmental flow models and design best management practices for use in the small hydropower station project.     

河道汇流口水力特性对鱼类栖息地的影响

利用河道水流增量法（IFIM）研究了交汇河口汇流比、汇流口下游弗劳德数及汇流口下游宽深比这3个主要水力控制因素对鲤科鱼类及平鳍鳅科鱼类栖息地的影响．结果表明：在交汇河口,水力条件的变化对鲤科鱼类及平鳍鳅科鱼类适宜栖息地分布影响不大;随着汇流比增大,加权可用面积（WUA）逐渐减小;随着汇流口下游弗劳德数增大,WUA迅速减小;随着汇流口下游宽深比增大,WUA逐渐增大,且增幅很小、WIM可以给出鱼类适宜栖息地面积与各水力控制因素之间的定量关系,可为河流管理与决策提供支持．     

丁坝群间取水建筑物局部流场及其冲淤变形的试验研究

本文结合黄河宁夏某河段丁坝群间设置取水建筑物的工程实际,采用正态动床模型,研究了丁坝群掩蔽条件下取水建筑物附近的流场特性及其局部冲淤变形规律.研究表明,丁坝群间设置取水建筑物,其局部流态及冲淤变形主要受到丁坝间回流及坝后扩散主流的控导.现状条件下,取水建筑物前流态不受回流的影响,回淤泥沙不危及取水安全,而扩散主流顶冲取水建筑物,形成较大局部冲刷;设置上挑式淹没构筑物,可极大减轻局部冲刷,比较了几种上挑式减冲设施,得到了较优化的体型及上挑角;合理下延上丁坝可有效发挥丁坝对水流的控导作用,既可形成有利的取水态势,又可减小顶冲作用,有效缓解局部冲刷.研究成果可为类似的工程实际提供参考.     

长江江苏河段嘶马弯道崩岸与护岸研究

在总结前人研究的基础上，对长江江苏河段把弯道来水来沙，河床边界组成，弯道横向环流情况下的水沙运动和河床演变进行了分析，探讨了嘶马弯道崩岸坍江的原因，特点和工程防护措施，对弯道的稳定性运用钱宁公式进行了计算分析研究。结合嘶马河段护岸工程实践，对丁坝，沉排，平顺抛石等护岸形式进行总结比较，探求最佳护岸类型，进一步对长江扬中河段特别是嘶马弯道作出系统的整治规则。     

黄河流域底栖动物调查研究进展

底栖动物是水生态系统的重要组成部分之一,其群落结构和多样性对于监测水体的营养状况和维护水生生态系统的健康具有重要意义.黄河是中华民族的母亲河,是连接三江源、祁连山、汾渭平原、华北平原等一系列"生态高地"的巨型生态廊道,具有重要的生态功能.目前,黄河流域水生态环境监测主要以水质监测为主.受黄河特殊的水文条件和生境异质性等...     

引航道出口形态对泥沙淤积影响的数学模型研究

以位于灌河南岸、沟通灌河与通榆河的航运通道的响水船闸下游引航道为例，通过数学模型手段，研究引航道出口形态对泥沙淤积的影响．针对本河段除具有一般潮汐河段船闸引航道的淤积特性外，还由于引航道口门处有由鸡心岛阻隔形成东西两汊，而独具特性的状况．对4种方案进行模拟计算，结果表明引航道口门形态对引航道的泥沙淤积有较大的影响．     

嘉陵江取水口项目通航影响数值模拟研究

随着国民经济发展与基础设施的不断完善,在通航河道修建的取水项目工程日益增多,这些在通航河段的工程项目均会不可避免地对航道、通航条件产生一定影响。为了科学合理地制定项目实施方案,以嘉陵江某取水口项目为例,通过建立二维数模与分析实测资料,统计分析拟建工程前后附近水域流速、水位等方面的变化,论证拟建项目对于嘉陵江航道通航的影响。结果表明,拟建工程对工程河段过水面积影响较小,且埋于河床下,其结构阻水作用有限,河道流态、主流带位置改变较小;另外,考虑到该河段的河道组成及川江河床演变特点,可以预测该工程建成后,对工程河段附近泥沙冲淤变形、河床形态等无甚影响,亦不会对工程河段的河床演变规律及河势造成影响。     

黄河下游河道对水沙过程变异响应

 近年来黄河下游河道来水来沙量持续减少,河道演变特性发生变化,同时引起黄河下游河道的“小水大灾”、“横河”、“斜河”等问题。针对日趋严重的水灾问题,本文选取黄河下游典型站点分析黄河下游河道对水沙过程变异的响应,得到初步认识：一方面,由于黄河来水量减小,水流挟沙能力降低,致使黄河下游河槽持续淤积抬高、河槽变窄、河道过水断面变小,易引起“小水大灾”;另一方面,由于来水来沙量变异,黄河漫滩概率减小,使黄河下游河型发生缓慢的改变,引起河势变化,原有的部分工程措施因水流流路的改变被迫废弃,甚至产生负作用,形成水灾。