正交曲线坐标系准三维全沙数学模型

为了定量地预测规划河道特别是规划河堰附近的河床冲淤情况,做好拦河堰与河道的规划工作,建立了一个能考虑各泥沙粒径组的级配、流线曲率与流路曲率的差异以及能同时对推移质与悬移质泥沙进行计算的正交曲线坐标系准三维全沙数学模型.用正规划重建倒伏式拦河堰的某河的现有河道实测资料对该模型进行了验证.验证结果表明,冲淤计算结果与实测结果基本一致.以该河规划重建的倒伏式拦河堰为讨论对象,取其上下游一定的规划河道区间为计算河段,对设计洪水时的冲淤情况进行了模拟预测.预测结果表明:该模型的水位计算结果与一维非均匀流模型的计算结果基本一致并更符合河道的地形特征,河道冲淤趋势符合河道及水流的特征;规划堰上下游附近的河床冲刷量最大为3.0 m,整个计算河段的冲淤量也在-3.0~3.0 m范围内.可见,规划河道具有较好的稳定性,规划堰的选址是比较合适的.     

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.     

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.     

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。     

北江下游北江大堤河段河道演变趋势分析

在分析北江大堤河段的来水来沙变化的基础上，对该河段1965、1970、1975、1987、1990及1999年实测河道地形进行分析计算，结合该河段石角、大塘、芒苞、三水及马口等站水位-流量关系变化，综合分析该河段的河床演变规律，河床演变的速度及各河段的冲淤变化等。     

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。     

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.     

赣江下游多支汊河道整治工程对分流比的影响

本文在赣江下游多汊、多支河道河演分析的基础上,探索了东西河分流比的特征及规律,给出了适用于本河段天然情况分流比计算的经验公式.本河段上下游整治工程对分流比影响的试验成果表明,分流比的大小除与上游来流量大小密切相关外,还与下游整治工程有关.根据试验结果,文中还提出了本河段整治后分流比计算的经验公式.     

蓄水两坝间长系列水动力及泥沙淤积的研究

对黄河上游龙羊峡至李家峡间的贵德-李家峡河段的蜿蜒河道进行了研究，为蓄水两坝间的通航和河床稳定性问题提供可行性分析依据．根据二维水流连续、运动方程、悬沙扩散方程和两相流底沙运动方程，采用加权集中质量剖分方法，建立了蓄水两坝间水动力、泥沙淤积数学模型．提出了泥沙交换和河床粗化计算模拟的物理图案，对长系列水动力和泥沙运动进行了模化处理．通过调试，验证了水尺水位和李家峡建坝前该河段4年的地形演变量．应用李家峡建坝后典型水文年长系列的组合资料，预报了河床经长期冲淤调整后迭到基本平衡需要的时间．介绍了泥沙交换和河床粗化计算模拟的物理图案和长系列河床演变数学模型的研究方法．     

山溪性河流河道糙率分析与研究

河道糙率是反映河床表面粗糙程度的重要水力参数,在水利工程中多有应用。河道糙率影响因素复杂,主要受河道河床组成、床面特征、平面形态、水流特征及岸壁特征等河段特征要素控制。本文以山溪性河流祖厉河流域河流为例,通过实测资料分析研究流域河道糙率特性,得出流域内河段糙率与平均水深关系较好。天然河道糙率也有其规律性,流域内不同河流具有不同的河道糙率,即使同一河流的上、中、下游各河段,乃至同一河段的各级水深的糙率也不尽相同。本次分析成果合理,在山溪性河流相应河段糙率的应用中可供参考。     

汉江红山头至雅口游荡河段的河床演变与航道整治

汉江红山头至雅口游荡河段的河床演变与航道整治李安中，常福田，徐金环，水利学报，１９９３年第５期本文根据大量水文、泥沙及河床地形资料，对汉江红山头至雅口河段进行了全面深入的分析，找出上游受人工控制后该河段的演变规律及其对航道的影响。上游建水库后对来水来...     

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。     

黄河下游三官庙至韦滩河段主流摆动规律及其驱动机制

随着三门峡、小浪底、陆浑、故县以及河口村等骨干水库群的联合调度运用,黄河下游的水沙过程发生了显著的改变.近年来,特殊的水沙条件引起黄河下游三官庙至韦滩河段的河势发生改变,造成了滩地大量坍塌,并且危及到两岸村庄与堤防安全.为了明确三官庙至韦滩河段的主流摆动规律及其驱动机制,采用资料分析与理论研究,阐述了三官庙至韦滩河段的河道与工程概况,分析了该河段水沙过程与河道冲淤变化特征.同时,根据不同时期该河段的河势调整特点及其与水沙过程之间的响应关系,预估了不同流量过程条件下的河势演变趋势.研究表明,从短期来看,长历时大水冲刷形成的河槽较为稳定,加之河道整治工程的不断完善,河势将按照治导线行走的概率增大.但是从长期来看,随着骨干水库群的投入使用与工农业用水量的增长,黄河下游持续小水的可能性将偏大,主流则会在河道内摆动.     

长江芜湖大拐河段河床演变规律初探

长江芜湖大拐河段,上起三山河,下迄广福矶,全长35公里。它是长江中下游河段河床变形甚为剧烈的地段之一。我们把地貌、水利两个专业结合起来,针对芜湖大拐河段河床演变的特点,在侧重探讨该河段河床自然演变规律的基础上,提出长江芜湖大拐河段河道整治和防护工程的设想,为进行长江流域规划和发展航运事业提供参考。     

异形孔桥墩附近河道水流流动特性

采用三维水动力数学模型,计算分析了异形孔桥墩附近河道的水流流动特征,比较了建桥前后桥址附近河道的流场分布,得到了异形孔桥墩附近河道的水流流场、墩前阻水范围,桥墩下游的尾流区长度、宽度以及河床附近的涡量、切应力等的分布规律,并给出了墩前阻水长度,尾流区长度和宽度以及河床表面最大切应力与墩前断面弗劳德数的关系及经验公式.结...     

三峡工程对葛洲坝枢纽下游近坝段水位与航道影响研究

根据实测地形和水文泥沙资料,分析了葛洲坝枢纽运用后宜昌河段的河床冲淤变化、推移质和床沙的粗化以及枯水位的变化。由数学模型计算和物理模型试验成果,预测了三峡工程施工期及初期运用阶段葛洲坝枢纽近坝段水位下降及对通航的影响。     

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。     

顺直河道双桥墩纵向桥段流场过剩切应力特征数值模拟

为了揭示纵向桥墩跨径对河床附近过剩切应力特征的影响机理及规律,利用FLOW-3D软件,参考西汉(西安—汉中)高速公路纵向桥墩设计方案,采用定床方式对顺直河道双桥墩纵向桥段河床附近的过剩切应力进行了数值模拟,分析圆形桥墩直径对下游涡街影响范围长度的影响规律.以直径为0.04 m的圆柱桥墩模型为例,分析纵向桥跨径对河床附近...     

长江中下游崩岸时空分布特征与规律

为认清长江中下游河段出现崩岸灾害现象的规律,根据近几十年来的诸多崩岸实例,结合河道水沙特征和沿江两岸地质地貌条件,分析揭示崩岸现象的类型和时空分布特征.结果表明,长江中下游崩岸与河床演变过程密切相关;崩岸空间分布特征表现为:随河岸地质条件而呈现的不均衡性,随岸坡地形条件和河道水文条件不同而呈现的类型差异性,随河道边界条...     

三峡水库建成后对长江河床演变的影响

长江三峡水库是特大型水库.长江三峡水利枢纽建成后,由于水动力条件改变,引起水库上、下河段河流地貌发育过程的一系列变化,对环境产生如下冲击和影响:①基准面抬高,流入水库各条支流在入库河口区及以下区域迅速产生水下淤积,形成河口拦门沙和水下三角洲.②水库上游河道发生变形.水库蓄水后引起库岸变形,这种库岸变形可能延续几十年的时间,影响到库岸的稳定性、水库库区附近淹没浸没以及水库渗漏等.水库运营时清水下泄,引起水库下游河床冲刷以及下游河道变形,受影响最大的是武汉及其以上荆江河段.根据三峡库区的实际情况,认为影响最大、最应该立项和进行综合研究的问题有3个方面:第一,入库河流河口地区的水下淤积问题;第二,水库运营过程中引起的库岸变形及库岸的稳定性问题;第三,水库下游清水下泄河床重新调整时,对下游荆江等河道的影响.