基于河段单元尺度长江中游河床形态调整过程及差异性研究

三峡水库对坝下游河道调整的影响已初步显现,利用1987~2014年长江中游原型观测资料,以河段作为研究单元,探讨了三峡水库蓄水后坝下游河床形态调整时空差异性及成因,研究表明:(1)坝下游河床整体为冲刷趋势,且主冲刷带下移约80km,175m蓄水以来宜昌—枝城及下荆江河段冲刷强度减弱,上荆江、城陵矶—湖口河段增强;(2)宜昌—城陵矶河段冲刷集中在枯水河槽,且集中程度增加,低滩和高滩冲刷所占比例减小;(3)城陵矶—汉口河段由试验性蓄水前的"冲槽淤滩"转为试验性蓄水后的"滩槽均冲",汉口—湖口河段蓄水前为"冲槽淤滩",蓄水初期深槽和低滩冲刷,高滩淤积,试验性蓄水期后为深槽冲刷,高、低滩均略有淤积;(4)试验性蓄水后坝下游中枯水历时增长,冲刷集中在枯水河槽,滩地因高水历时减少和航道整治工程等作用,冲刷速率减小或略有淤积;(5)砂卵石河段断面调整以深蚀为主,砂卵石—沙质过渡段深蚀过程中伴随横向展宽,沙质河段整体为深蚀趋势,伴随边心滩冲淤调整,其展宽、束窄均有发生.     

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.     

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.     

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.     

黄河口尾闾河道横断面形态调整及其与水沙过程的响应关系

为治理尾闾河道萎缩提供技术支撑,采用实测资料分析与理论探讨相结合的方法,研究了尾闾河道断面形态变化及其与水沙过程的响应关系.结果表明,1986年后,黄河口水沙过程变异,尾闾河道平滩流量和平滩面积大幅度减小,平滩宽深比有所增大,断面形态变的宽浅;2002年后,小浪底水库调水调沙运用,尾闾河道萎缩有所恢复,平滩流量和平滩面...     

上荆江沙市河段河床横断面形态的调整规律

为研究冲积河流河床形态对水沙条件的响应调整规律,基于河床演变的滞后响应原理,对上荆江沙市河段河床横断面形态的调整过程进行研究。运用Morlet小波方法分析了沙市河段1956—2011年水沙序列的多时间尺度规律,采用滑动平均法拟合了流量、含沙量与断面面积的单一幂指数函数关系。结果表明,上荆江沙市河段河床横断面形态对水沙条件的响应存在滞后性,其河床形态的调整受到包括当前时段在内的前期水沙条件的共同影响。建立了水沙序列分时段的断面面积计算模型,模拟结果显示,河床横断面面积的变化情况与实际情况较接近,断面面积计算值与实测值的相关系数R~2=0.85,模拟精度较好,分时段计算模型可以较好地模拟上荆江沙市河段河床横断面形态的调整规律。     

黄河小北干流河段持续淤积期深泓摆动特点及影响因素

黄河小北干流河床横向摆动剧烈,研究其深泓摆动特点及影响因素对认识游荡型河流河床演变规律和河道整治规划具有重要意义.本文基于小北干流河段持续淤积期25个断面汛后实测地形资料,研究了该河段深泓摆动方向和摆动宽度的变化特点,并定量揭示了来水来沙条件、下游侵蚀基准面及河床边界条件对深泓摆动强度的影响作用.研究结果表明：小北干流河段深泓摆动方向具有往复性,摆动宽度沿程差异较大,龙门-庙前河段深泓摆动宽度大于中段和下段;上游前期4a平均含沙量和下游潼关高程的变化是影响小北干流河段持续淤积期深泓摆动强度的关键因子;建立了小北干流河段深泓摆动强度的经验公式并进行验证,用公式得到的计算值与实测值的变化趋势基本吻合.     

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.     

长江新济洲汊道演变与整治

在分析长江新济洲汊道段河床演变特点及发展趋势的基础上,通过模型试验对整治方案进行了研究,结合长江中下游分汊河道整治原则,认为长江新济洲汊道段的整治采用中汊封堵方案,虽然对新生洲、新济洲左右汊分流条件稍有影响,但有利于新济洲河段向稳定的双分汊河道发展.     

黄河近口门河段演变情况与整治措施探讨

1996年汛前,黄河在清8附近进行人工出汊,至今已达12年。由于河道边界和水沙条件的影响,清6以下河段平面形态发生了较大变化,局部滩岸坍塌严重,极大威胁滩区油田开发建设和河口生态旅游规划的实施,建议建设清加7右岸防护工程、清加8断面到新滩浮桥上游局部裁弯取直和改建新滩浮桥,以此调整河道的平面形态,稳定清8汊河,确保河口新滩油田安全。     

闽江福州河段防洪整治研究

研究了闽江下游福州河段近年来河床变化对城市防洪安全的影响。根据历年大量水文、泥沙及河床地形及近两年大范围地形测量和水文测验资料进行数学、物理模型试验及演变分析,对福州河段南北港河床演变有了较全面的认识。北港窄深,分流比逐年增大。南港河床宽浅,从稳定性指标来看,具有游荡特性,枯水时断流。提出了闽江福州河段综合治理的原则,规划了能承受２００年一遇洪水的防洪岸线,以及控制北港分流的方案,为全面治理该河段     

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.     

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.     

游荡分汊型河流演变规律浅析

1游荡型河道演变的一般规律游荡型河流是河床宽浅,沙滩众多,洪水时汪洋一片,枯水时河汊密布、水流散乱．主流摆动不定,有时难以分辨主流所在,心滩变化莫测的一种河型。由于河床的形态变化,同时也决定了河道的游荡型。河床的变形可分为纵向和横向,纵向变形是指河床沿水流方向的变形,     

闽江南港洪塘大桥桥位河段特性分析

从水力、水文和泥沙条件、河道和断面形态、深泓线变化、河底高程变动、河道冲淤情况、上游水口水库蓄水和桥位河段内采砂等方面分析了洪塘大桥桥位河段的特性.结果显示,洪塘大桥桥位河段属于宽浅型不稳定变迁性河段     

长江河口南支河段的河槽演变

本文根据大量的水文测验资料和一百多年来的历史图件,分析了长江河口南支河段的动力特征和河槽演变的特性。南支河段属中潮河口中的中潮河段。它几乎承受全部的长江巨量径流下泄,潮汐作用也很重要,有涨落潮流路不一致的现象。南支河段河槽演变复杂。上承的徐六泾窄河段,是一个人工节点。南支上口因白茆沙分为南北水道,白茆沙区段属江心洲河型。下口进入南北港分流口摆荡范围,一百多年来经历了十分复杂的演变过程,是南支河段河槽演变中最为剧烈的地区。南支河道在横向上有巨大的扁担沙体把南支主槽和新桥水道分开,成为一个复式河槽。南支主槽目前是一个单一河槽,但它是一个复杂多变的区段,它既受白茆沙南北水道分流合流变化的影响,也受到南北港分流变化的影响,它北面的扁担沙是一个活动阴沙,只有它的南岸边滩一百多年来一直稳定,变化甚少。目前,南支主槽正处在演变剧烈的阶段。南北港分流口摆动于杨林口到吴淞口之间,摆动范围上下达26公里。分流口的演变是南支河段不能稳定的一个重要因素。经分析研究,我们认为分流口的位置以距离石头沙钢标10～12公里为宜,分流水道轴线与南支主泓之间的交角以50～60°较为有利。     

高含沙水流河床稳定性试验研究

利用过程响应模型试验原理,模拟了高含沙水流河道的形成过程,从平面、横断面和纵向变化3方面揭示了高含沙水流窄深河道的形成过程及河道形态特征。试验结果表明:在高含沙窄深河道形成初期,河道平面摆动剧烈,同时水流漫滩并大量淤积,河床抬高,主槽保持窄深形态;在后期,水流不漫滩和保持高含沙水流的条件下,这种单一窄深河道形态变化较小,在空间和时间上都能够相对稳定。     

韩江三河坝-潮州供水枢纽段河道冲淤规律及成因分析

以韩江三河坝-潮州供水枢纽段为研究对象,利用2002～2017年实测地形资料,分析了河道冲淤量及强度、断面及深泓变化,基于河段区间泥沙输移平衡关系,结合河道采砂情况,确定了引起河道冲淤的主控因素。研究表明:①韩江三河坝-潮州供水枢纽段深泓整体为下切趋势,2002～2017年期间三河坝-高陂枢纽、高陂枢纽-东山枢纽及东山枢纽-潮州供水枢纽河段平均下切分别为1.92 m、1.15 m和5.38 m;②2002～2008年期间韩江三河坝-东山枢纽河段略有淤积,2008～2017年期间为冲刷趋势,其中三河坝-高陂枢纽河段冲刷强度减小,高陂枢纽-东山枢纽河段冲刷强度增加;③2002～2017年期间东山枢纽-潮州供水枢纽河段的河道均为冲刷趋势,且冲刷强度先减小后增大;④基于河段区间泥沙输移平衡理论,结合河道采砂量,研究认为河道采砂是引起三河坝-归湖河段河床冲刷下切的主控因素。     

雅鲁藏布江中游游荡型河道演变规律及趋势预测

雅鲁藏布江的演变受到水流泥沙的影响外,地壳运动、高原抬升、气候变化等对其作用显著,多重叠加作用下的演变较为复杂。根据收集研究河段的水文泥沙、实测地形及历史卫星影像等资料,分析雅鲁藏布江中游游荡型河段的洲滩变化、主槽与支汊的变化和河相关系,探索雅鲁藏布江中游游荡型河道的演变规律。研究结果表明,雅鲁藏布江中游游荡型河道河谷的宏观边界基本由高山控制;雅鲁藏布江的游荡不仅与宽深比有关,河岸的约束性、河道比降及床沙粒径对游荡型河道影响也较大;根据河相关系分析,拉萨河口至泽当段稳定性稳定性较差,进一步游荡的趋势明显;米林至尼洋河口段则相对稳定。