黄河下游水沙调控对河道滩槽冲淤影响试验研究

针对黄河"82.8"洪水,运用模型试验手段研究在自然漫滩和控制漫滩条件下的黄河下游淤滩刷槽效果。通过对试验过程中实测的水位、流速、含沙量、泥沙粒径等多种水力泥沙要素及冲淤量进行分析,得出多种水力要素与主槽和滩区冲淤量的影响规律的关系式,并利用已有的实测数据对冲淤关系式进行验证。研究结论可指导不同来水来沙条件下,通过控制滩区来实现淤滩刷槽的目的。     

黄河下游泥沙冲淤前景预测数学模型研究

运用一维泥沙数学模型,对小浪底水库运行后黄河下游河道泥沙冲淤,春中着重分析艾山－利津河段的冲淤变化规律,作者认为小浪底水库可使黄河下游总体上保持20年不淤,50年内相对减淤率为51．6％,艾山－利津河段也有减淤效果,但相对减淤率仅为全下游平均值的57％,河床抬升速度仍然较快。     

基于GIS的目平湖泥沙冲淤变化空间定量分析

针对洞庭湖泥沙研究大多基于物理与数学方法的现状,为实现泥沙冲淤变化的空间定位与可视化,基于GIS的空间数据处理与空间分析,提出泥沙冲淤变化空间定量计算与分析的综合方法。其步骤是:通过收集水下地形数据,建立数字高程模型;根据不同时间的高程模型计算容积及其变化;对冲淤区域进行空间划分,计算各区域冲淤量;总结泥沙冲淤的总体与局部规律。选择西洞庭目平湖,运用该方法,定量计算其库容,分析湖底地形变化情况,对冲淤变化区域进行空间划分,最后分析并总结其冲淤变化规律。研究结果表明:目平湖约85.42%处于淤积状态,少部分处于冲刷状态,北部淤积现象较严重,泥沙淤积由北向南、由西向东减少。     

高含沙岛礁海区促淤工程动力地貌响应——以舟山海域岱山北部岛礁为例

舟山群岛区岱山北部海区是典型岛礁海岸,水深多在10～20m,最深超过40m,实测最大流速超过2m/s,含沙量年平均约0.6kg/m~3、最大超过2kg/m~3,泥沙运动受波浪和潮流共同作用.该海区近期海床冲淤变化主要由围垦活动引起.为认识该海区促淤工程的动力地貌响应特征,针对该海区岛礁众多岸线曲折、水深大水下地形复杂、潮流强、悬沙含量高且受波浪影响大以及海床演变特点,建立了二维波流泥沙数学模型,2007年和2012年夏季大小潮验证表明,计算潮位、流速、流向、悬沙含量与实测过程吻合良好,计算的泥沙冲淤量和分布趋势与实测值接近.结果表明,促淤工程实施后,海床冲淤变化主要在岱山岛附近,对大范围滩槽稳定影响不大;促淤堤东西侧均淤积且以西侧淤积为主,拟促淤范围内平均淤厚约5.2m;堤头形成扇形冲刷,岱山西南侧和西侧冲刷较大.促淤工程引起的水动力变化导致较大的泥沙冲淤.研究结果可为岛礁海岸开发利用等提供借鉴.     

黄浦江倒虹管内泥沙冲淤的浑水模型试验研究

针对上海市污水治理二期工程中越黄浦江大型倒虹管泥沙冲淤问题，进行了浑水模型试验研究，模拟结果显示特别在运行初期管内会产生严重淤积，必须调整运行工况，综合模型试验及理论分析结果，并结合吴闵污水外排工程泵站实际运行能力，提 临界运行流量标准及几点管理措施。     

基于改进BP网络对三门峡水库泥沙冲淤量的计算

人工神经网络具有很好的分布存储和容错性，适合解决非线性问题．在分析了汛期、非汛期水库泥沙冲淤影响因子的基础上。利用改进的BP网络模型对水库泥沙冲淤量进行计算．网络训练时，非汛期采用动量法和学习律自适应调整策略，拟合误差较小，平均相对误差约为0．10；汛期采用Levenberg-Marquardt优化方法，由于非线性关系复杂及人为因素多。误差相对较大，利用该模型预测不同水库运行条件下泥沙淤积量，计算量小，使用方便．     

河流网引水分沙的动力学瞬态模拟

汇流是河网上最基本的自然过程.引流则通常与水利工程相关.汇流和引流都会引起水沙变化,进而影响河道冲淤状态的变化.相较而言,对河道冲淤状态的研究更具现实意义.通过建立基于汇流-引流的河流网泥沙动力学模型,分析了在某一河段引流对其下游河段的影响,探讨了水沙变化与河道的冲淤调整.模型的模拟结果能够定性再现黄河上引流与河道冲淤之间的关系,即"引流增淤".瞬态过程显示了冲淤动力学对分流比的强烈依赖:显示了冲淤动力学对水沙条件的复杂依赖.本研究发现了冲淤量沿程分布的指数标度律,获得了关于河网泥沙输移动力学的一些新理解.     

河流网泥沙输移过程的瞬态特点

根据水流携沙力及其与河道冲淤态之间的反馈自调节机制,提出了一个枯水期河流网上的泥沙输移模型.利用该模型进行的模拟研究表明,流量改变所引起的水流携沙力和河道冲淤量的变化几乎是相反的.这实际预示着泥沙输移动力学的一种自组织特征:依据河道冲淤情况,水流携沙力所作出的自我调节将趋向于抑制河道大量冲刷或大量淤积,泥沙输移动力学过程的瞬态可以区分为对来水来沙条件作出快速响应的快瞬态和在稳定水沙条件下的趋向于稳态的通过慢过程即慢瞬态.由于出流携沙力的变化相对于入流携沙力的调节滞后一个时步,从而对应流量增减时的冲淤量作相反变化.因此,流域降水的涨落对维持河道相对稳定的冲淤状态起重要作用.     

河流网泥沙输移过程的瞬态特点

根据水流携沙力及其与河道冲淤态之间的反馈自调节机制,提出了一个枯水期河流网上的泥沙输移模型.利用该模型进行的模拟研究表明,流量改变所引起的水流携沙力同河道冲淤量的变化几乎是相反的.这实际预示着泥沙输移动力学的一种自组织特征:依据河道冲淤情况,水流携沙力所作出的自我调节将趋向于抑制河道大量冲刷或大量淤积.泥沙输移动力学过程的瞬态可以区分为对来水来沙条件改变作出快速响应的快瞬态和在稳定水沙条件下的趋向于稳态的缓慢过程,即慢瞬态.由于出流携沙力的变化相对于入流携沙力的调节滞后一个时步,从而对应流量增减时的冲淤量作相反变化.因此,流域降水的涨落对维持河道相对稳定的冲淤状态起重要作用.     

河流网上泥沙冲淤动力学模型的建立与模拟

基于不同级别支流的汇流建立了枯水期河流网上的泥沙冲淤动力学模型.计算结果显示稳态下泥沙冲淤量在河段上的分布服从指数标度规律.利用黄河枯水期的实测数据与计算结果作对比,证明该模型能够模拟自然河道的冲淤状态,且可以预知一定条件下的稳态.     

三峡工程施工通航期淤积问题的试验研究

介绍了施工通航泥沙模型的研究成果，包括施工期坝区河段冲淤变化规律、临时船闸引航道泥沙淤积形态、淤积分布、淤面标高、回淤速度、碍航淤积量、淤沙级配以及淤积对明渠和临时船闸通航条件的影响等，并提出了相应的改善措施。     

潮汐河口闸下淤积及减淤措施试验研究

结合盐灌船闸泥沙模型模型,研究闸下泥沙淤积规律,探讨减少闸下泥沙淤积的工程措施。试验研究表明：盐灌船闸修建后,下游引航道内的淤积是严重的;利用汛期部分水量由船闸集中放水冲沙,对清除下游引航道的泥沙淤积是有效的;在泄水冲沙同时采用机船拖耙等搅沙措施,能大幅度提高冲沙效率;改斜坡式断面为直立式断面,缩小下游引航道的过水面积,不仅能减少淤积量,而且有利于提高冲沙效率。     

水沙交界面冲刷与淤积的同步性探讨

在悬沙与底床泥沙的交换过程中,冲刷的同时是否伴随着悬沙的淤积,这对于了解水沙交界面泥沙通量至关重要,冲刷和淤积的具体过程值得进一步探讨。本文分析总结了几个系列实验,包括经典的Krone、Mehta、Partheniades等的实验,并从近底泥沙通量的几个不同提法出发,分析各自所描述的冲刷和淤积过程,结合Sanford等在一些河口、海湾的分析,认为近底水沙交界面附近,不论非粘性粗颗粒泥沙还是粘性细颗粒泥沙,冲刷和淤积同时发生。利用再悬浮过程解释细颗粒泥沙冲刷与淤积过程同时发生的问题,从而进一步完善近底泥沙交换现象的物理图谱。     

Surface pollen distribution patterns in Beibu Gulf and corresponding sediment dynamics environment

The Beibu Gulf is a semi-enclosed gulf in the northwest of the South China Sea.We palynologically analyzed 306 surface sediment samples from the eastern Beibu Gulf to improve bioclimatic interpretation of fossil pollen records there.Surface pollen assemblages could be classified into five pollen regions based on the distributions of total,arboreal,herbaceous and fern pollen concentrations.Four high-concentration and three low-concentration subregions could be distinguished within these regions.The distribution patterns of surface pollen assemblages were consistent with those of grain sizes of surface sediments.Sediments from regions with high pollen concentrations were very fine and fine silts (>7.0,<0.008 mm),whereas those with low pollen concentrations were fine sand (<3.5,>0.088 mm).Sedimentary heterogeneity of surface pollen assemblages was closely related to pollen source,transportation and sedimentation controlled by ocean currents,tides and waves,and oceanic bottom topography.Fern spores exhibited higher percentages along the east margins of the region,while arboreal types like Pinus increased in concentration towards the center.Herbaceous pollen appeared in high percentages around seacoasts near their source areas.Dacrydium and mangrove pollen were distributed near their source regions at low percentages.We discuss the sediment dynamic environments in the eastern Beibu Gulf based on surface pollen distributions.The estuary region is an important access to the sea basin and a depositional site for terrestrial pollen grains.Coastal regions can accumulate pollen due to the back-and-forth movements of tides there.Although ocean currents on a gulf scale tend to spread pollen grains,the interaction of multiple currents could lead to pollen accumulation and deposition.Low surface pollen concentrations in the northeast shallow-water regions of the eastern Beibu Gulf could be attributed to repeated washing and sediment floatation caused by severe wave activities during the summer.Strong tides in Qiongzhou Strait frequently wash the seabed and disadvantage pollen deposition,leading to low surface pollen concentrations there.     

泥沙数学模型在围填海工程促淤效果预报中的适用性

以长江口为例,通过与已建典型围填海工程实际促淤效果的对比分析,以及对长江口近期围填海工程促淤效果预报的合理性分析,研究泥沙数学模型在围填海工程促淤效果预报中的适用性。分析结果表明,所建泥沙数学模型计算的平面淤积形态、断面淤积形态、促淤区淤积量均与实际情况吻合较好,在近期围填海工程中的促淤效果预报较合理,表明该泥沙数学模型适用于长江口围填海工程促淤效果预报。     

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。     

生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响

海洋沉积物的侵蚀和沉积过程对海底地形地貌具有重要的作用,侵蚀和沉积速率的相对比值不仅影响沉积层的稳态过程,还能改变沉积层的理化属性。侵蚀和沉积过程涉及因素复杂,不仅包括物理因素(海流、潮汐、沉积物性质)、化学因素(浑浊度、间隙水的离子组成),还包括生物因素(海草、海藻的丰度以及生物扰动作用)。生物扰动是海洋生态学重要的研究内容之一,是水层-底栖界面的耦合过程中的关键生物影响因子。自20世纪50年代以来,生物扰动逐步得到重视,尤其是在水层-底栖界面耦合过程中的作用,并逐步由定性研究过渡到定量研究,进入室内生态模拟、现场测试和构建模型相结合的阶段。但生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响研究起步相对较晚,10余年前才开始得到较多关注。本文综述生物扰动对沉积物侵蚀和沉积的影响,包括目前研究状况,常用的研究材料和方法以及研究热点,为今后深入研究关键生物种群的生物扰动对沉积物侵蚀的影响以及地形地貌的形成提供参考。     

长江口粘性细颗粒泥沙絮凝试验研究

长江口航道淤积的主要成因是河流从上游带来的大量粘性细颗粒泥沙，在河口盐、淡水交汇处遇强电解质海水，产生絮凝形成絮团而加速沉降形成的。用长江口粘性泥沙在不同盐度的人工海水中做了大量的试验，研究结果表明，影响絮凝的主要因素为含盐度、颗粒大小、含沙量、泥沙矿物成分、有机质含量等、这些因素和絮团形成的大小有密切关系。     

涵洞输沙特性研究

地下涵洞穿越河渠淹没于水下，水沙运动呈有压流状态，合理利用洞内水流自身能量，才能确保输送泥沙过洞。依据床面泥沙起动切应力相等原理及明渠水流挟沙力公式，提出了适应地下涵洞泥沙起动流速关系及输沙能力的修正公式。该公式较好地反映了地下涵洞的泥沙运动及输沙规律，为解决地下涵洞安全输沙及防止泥沙淤积提供了理论依据。