汉江丹江口水库下游河床调整过程中的复杂响应

水库下游河床演变的研究虽已有数十年的历史,但对水库下游河床调整的宏观趋势及河型转化问题,至今尚未取得一致的意见。这表明,在这方面的研究中,我们所用的概念和方法还有待于更新。鉴于此,本文试图运用系统论中的复杂响应原理,对丹江口水库下游汉江中游段(丹江口至钟祥)的河床调整过程进行分析。系统复杂响应原理用于地貌系统的阐释,始于美国地貌学家Schumm。本文则将这一原理进一步用于水库下游河床调整过程。     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...     

沙质河床与砾石河床水流及能耗特征的比较及其地貌学意义

以百余条河流的大样本对沙质河床与砾石河床的水流切力及能耗特征进行了系统的比较,在二维平面中分别建立了沙质河床与砾石河床的形态指标与动力指标的关系。这些关系清楚村表明,沙质弯曲型,沙质分汊型,乐石弯曲型,砾石分汊型等河型位于不同的区域,其分界线可以用直线关系来定量表达。     

浅谈基于生态环境的水电厂水库调度运行

改善水库调度,补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响是我国构建人与河流和谐发展的重要研究内容.本文主要从水电工程对河流生态环境的不利影响、水电厂水库优化调度的目标和原则、水电厂水库优化调度运行这3个方面进行阐述.     

水流、泥沙运动及河床演变中的分形与自组织

对河流系统中的水流、泥沙运动与河床演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形、混沌和耗散结构理论分析结构形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。     

复杂河段水质模型有限单元法的网格确定方法

研究了根据污染物在单元网格内的特征来确定河流水质模型有限单元法中单元网格的划分方法。在给定网格长度的条件下,结合河流水质模型有限单元法理论,提出了根据污染源下游网格长度的内污染完成横向混合所需最大蹁除为污染源侧近河岸单元网格的最大宽度,并结合河流单宽流量估算方法来确定河流最小流带数的方法,从而可利用河道地形图和已有的方法进行河流水持单元风格的划分和河流水质有无法     

北天山安集海河大峡谷3.7ka以来的快速下切

北天山前陆冲断带的河流阶地记录了河流在构造和气候的共同作用下所发生的加积和侵蚀过程.其中,安集海河大峡谷至少发育了18级基座阶地.应用改进的光释光测年方法,对阶地上覆黄土及阶地砾石堆积中粉砂透镜体进行了年龄测定.结果表明,安集海河3.7 ka至今的下切深度为260 m,最大平均下切速率7 cm/a. 3.7 ka以前,峡谷加积了巨厚的灰黑色砾石层(厚度大于200 m); 3.7 ka以后河流逐级下切砾石层,发育了13级基座阶地. 3.0～2.4 ka的600年间安集海河加速下切,平均速率达15 cm/a. 1.3 ka时,河流下切至第四纪以前形成的基岩层,至今形成了5级基岩基座阶地.安集海河大峡谷18级阶地是气候变化、河流水/沙平衡关系等影响的结果.     

雅鲁藏布江中下游流域地貌差异演化的岩屑磷灰石裂变径迹证据

以西藏米林派为分界点, 雅鲁藏布江中下游显示了截然不同的河流特性, 下游的雅鲁藏布大峡谷作为世界第一大峡谷, 围绕南迦巴瓦峰形成了马蹄形大拐弯, 与中游的宽谷河道显著不同. 分析了雅鲁藏布大峡谷上游米林河段和大峡谷下游地东河段的河床砂岩屑磷灰石裂变径迹(AFT)数据结果. 分析显示, 米林河段AFT年龄集中在10.7和26.8 Ma, 地东河段AFT显示年龄集中在2.5, 7.1和12.6 Ma. 由于河床砂岩屑是上游方向裂点向下到岩屑沉积点之间流域地质体经剥蚀和水流分选平均后的产物, 据此可以推定, 米林上游到加查河段流域的地质体和大峡谷下游地东以上到直白河段流域的地质体经历了不同的冷却历史. 从统计的结果上看, 米林以上到加查的中游河段地质体经历了两个不同阶段的冷却, 分别为10.7和26.8 Ma前后, 雅鲁藏布大峡谷所在流域地质体的冷却主要发生于2.5 Ma前后, 这一结果证实, 以南迦巴瓦峰为核心的东喜马拉雅构造结在2.5 Ma以来经历了快速和独特的构造地貌演化过程. 雅鲁藏布大峡谷与雅鲁藏布江中游河段的流域属于相同的大地构造单元, 即冈底斯岩带、雅鲁藏布缝合带和特提斯喜马拉雅带. 但是, 二者热史演化的迥然差异显示, 雅鲁藏布大峡谷河段流域地质体在2.5 Ma以来的冷却过程似乎不是区域构造作用的结果, 显示其可能与气候因素引起的强烈剥蚀作用密切相关.     

浅谈基于生态环境的水电厂水库调度运行

改善水库调度,补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响是我国构建人与河流和谐发展的重要研究内容。本文主要从水电工程对河流生态环境的不利影响、水电厂水库优化调度的目标和原则、水电厂水库优化调度运行这3个方面进行阐述。     

河流辩证法与河道整治工程

一条河流的河床发育规律,在下游的冲积平原河段同在丘陵山区的河段,二者是完全不同的。但是,在冲积平原上所形成的河床,其一切特征都同上游丘陵山区的地貌,地质和气候等因素有密切的关系。在冲积平原上的河床,经常处于变化之中,对于沿岸居民的关系远比山区丘陵河段影响更大。因此,本文主要是研究平原河段的河流规律。     

高含沙型曲流河床的形成机理

曲流是一种常见的河型。一般认为,较低的含沙量(特别是床沙质来量)是曲流形成的基本条件之一。随着含沙量的增加,河型将由弯曲向游荡转化。这一论断对于处于正常含沙范围内的河流是适用的。我们在研究黄土高原宽谷型河流(即河床边界为松散沉积物,没有或极少受到基岩的影响)时发现,就不同的河流而言,当含沙量增大而进入高含沙范围,河型会由游荡型再度变为弯曲型。为了区别于低含沙量河流的曲流,我们将此时出现的曲流命名为高含沙型曲流。本文对所获成果作简要报道。     

上荆江河岸崩退过程的概化模拟

崩岸是上荆江河段河床变形过程的一个重要方面,它与近岸水流冲刷及河岸土体特性等因素密切相关.三峡工程运用后该河段河床冲刷下切显著,导致局部河段的崩岸现象较为突出.本文改进了河岸崩退过程的概化模型,耦合了坡脚冲刷、潜水位变化及河岸稳定性计算模块,并在稳定性分析中考虑了侧向水压力、孔隙水压力及非饱和土体基质吸力的作用.采用该模型计算了2005年上荆江典型断面(荆34和荆55)的崩岸过程,计算结果表明:这两个断面的河岸分别发生6次和4次崩塌,且多发生于洪峰期和退水期;总崩退宽度为27和20 m,且计算与实测的岸坡形态较为符合.最后开展了相关河岸土体参数的敏感性数值试验,分析了土体物理力学特性变化对崩岸过程的影响:河岸崩退次数、宽度总体上随土体抗剪强度及渗透系数的增大而减小,前者基本呈单向变化,而后者还与崩塌时坡脚的冲刷幅度有关;此外潜水位滞后于河道水位的变化特点,降低了退水期的河岸稳定性.     

黄河下游河道演变和黄土高原侵蚀的关系

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

运用泥沙分析研究河流金属污染

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

长江河床演变和泥沙观测

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

云南水电站工程中的泥沙问题

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

中国江河的整治问题

由中国水利学会和国际水文计划中国国家委员会联合召开的第二次河流泥沙国际学术讨论会于1983年10月11日～16日在南京召开。会议有20多个国家60多位学者参加,国内有90多位泥沙专业工作者出席。在会上提交的论文有100余篇。主要包括五个方面的内容:1.冲积河流水力学;2.泥沙运动;3.河床演变;4.河道整治;5.河流模型试验及原型观测技术。河流泥沙问题的重要性毋庸置说。它造成水土流失,河流泛滥、改道,水库汙积,对国民经济与人民的生产、生活影响极大。是目前各国关心和研究的大课题。为此,本刊编辑参加了这次会议,现从中摘选5篇以供读者参考。     

黄河下游游荡段滩岸土体组成及力学特性分析

黄河下游游荡段是下游河床冲淤变化的主要河段, 滩岸侵蚀是该河段清水冲刷期河床演变的一个重要特点, 其过程与滩岸土体组成及力学特性密切相关. 本文首先分析了花园口至高村游荡段近期的滩岸侵蚀情况, 然后对这一河段的 10 个典型滩岸进行了现场查勘与室内土工试验, 最后根据试验结果, 较为全面地揭示了游荡段滩岸土体组成, 而且深入分析了滩岸土体的力学特性, 定量地解释了游荡段滩岸侵蚀严重的两个原因. 结果表明, 游荡段大部分滩岸土体属于黏性土, 且具有较为明显的垂向分层结构; 滩岸土体因黏粒含量少、抗冲强度弱, 其起动切应力(0.1~0.3 Pa)比近岸平均水流切应力(2~3 Pa)小一个数量级, 故容易冲刷; 滩岸土体的抗剪强度随土体含水率增加而降低, 其凝聚力可由34 kPa急剧降低到4 kPa, 故滩岸土体容易在汛期发生崩塌.     

海滩侵蚀与防护

近年来,由于众多水库修建导致河流入海沉积物量的巨减,与气候变暖相伴的世纪性海平面上升,以及灾害性天气条件(台风、寒潮等)下极端海岸动力状态重现期缩短,使得海岸侵蚀(淹没性损失、剖面调整性侵蚀与极端动力条件造成的侵蚀等)问题日益严重,表现为原淤积型或稳定型海岸转变为侵蚀型海岸,原侵蚀型海岸受蚀加重等.在波浪作用为主的海岸,海滩成为遭受侵蚀最敏感而严重的单元.     

水流,泥沙运动及河床演变中的分形与自然组织

对河流系统中的水流，泥沙运动与河演变的自组织结构和过程作了初步的探讨，运用分形，混沌和耗散结构理论分析形成和演变的机制，评述了国内外关于河流形态分形研究的有关成果，提出了我们的一些设想和建议。