黄河下游干流纵向离散系数估算方法

利用水文监测数据,采用理论积分公式计算纵向离散系数,通过量纲和相关分析得到估算黄河下游干流纵向离散系数的一般公式形式;考虑河床变化大、河道不顺直、含沙量大等特点,根据研究河段不同的河道特征,以理论计算值作为样本数进行多元回归分析,采用分段的方式分别得到适用于黄河下游干流河段的污染物纵向离散系数的经验估算公式.结果表明,应用该经验估算公式得到的山东河段相关系数较高,河南河段估算结果不够理想.     

库区交汇河段淤积沙坝形成的水动力试验研究

通过典型库区交汇河段模型试验研究了在汇流比与坝前水位影响下,断面平均流速和水流挟沙力的沿程变化规律,阐释干流淤积沙坝的形成机理及汇流比与淤积沙坝分布的关系.结果表明:水流由干支流向交汇区下游运行过程中,断面平均流速与水流挟沙力均存在由增到减的转折点,转折点位于干流交汇区内;当汇流比大于0.56时,从支流河道到交汇区下游挟沙力出现了骤降.水流挟沙力的不均匀变化导致了干流淤积沙坝的出现,汇流比的大小则决定了淤积沙坝形成的部位.随着坝前水位的升高,交汇河段淹没程度增大,交汇区内的转折随之弱化.     

近期界牌河段河床调整及其对航道条件的影响

三峡水库蓄水运行后长江中游界牌河段河床冲刷剧烈,河床形态相应调整.基于实测水沙、断面地形及遥感影像等资料,采用河段平均的统计分析方法及一维水动力学模型,分析了界牌段河床平面及断面形态的变化过程,主要包括洲滩变形及深泓摆动、平滩河槽形态调整及其对前期水沙条件的响应、枯水期南门洲汊道分流比调整及其对宽深比的影响.平面变形结果表明:新河脑以下新洲洲体冲刷剧烈,洲体呈左摆趋势;南门洲有小幅度冲刷,洲体面积较2001年减小4.3%;石码头—赤壁山段于2006年出现长约2.16km的心滩,河型有由单一段边滩转化为分汊段趋势;近期界牌段深泓摆动剧烈,河段尺度的平均深泓摆幅达45.72m/a(2003～2016年).断面变形结果表明:受大规模护岸工程控制,近期界牌河段的平滩河宽整体保持稳定,河床以冲深下切为主,河段平滩水深累计增加1.4m,河段平滩面积增大约9.4%,且二者的调整均受前期水沙条件控制;枯水期南门洲汊道分流比变化剧烈,右汊分流比由2003年的39.04%增至2016年的83.95%,相应枯水河槽宽深比由2003年的5.41减至2016年的3.04,故三峡工程运用后南门洲汊道主支汊发生易位,右汊航道条件改善,且枯水期分流比对河槽宽深比影响显著,二者基本呈负相关.本研究定量地分析了三峡工程运用后界牌河段平面形态的调整特点,以及平滩与枯水河槽的变化规律,研究成果有助于解决该河段的防洪及航运问题.     

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.     

基于信息熵的河床演变分析

采用信息熵的理论与方法,引入河床演变的指标信息熵和年份信息熵概念,并给出计算公式定量地分析河床演变.选取黄河下游6个河段作为研究区域,利用每个河段1972—2000年影响因素的实测资料计算了各个影响因素对河床演变影响的客观权重和河段年份信息熵.通过对比研究结果可以看出:能够反映组成河岸与河床物质的相对可动性的宽深比对河床演变的权重最大,并且河床边界条件对河床演变的影响大于来水来沙条件;6个河段的年份信息熵的大小,依次是花—夹河段、夹—高河段、高—孙河段、孙—艾河段、艾—泺河段和泺—利河段,表明年份信息熵越大河型越不稳定,年份信息熵越小河型越稳定有序;同时验证了信息熵越大系统越混乱、信息熵越小系统越有序的结论.     

韩江下游及三角洲河段河床变化分析

系统分析了近30年来韩江下游及三角洲河段的河床变化情况,并分析了河床变化的原因.结果表明,韩江下游及三角洲河段河床变化的主要原因是80年代以来人工无序挖沙,为了保持韩江河床的相对稳定性,必须控制无序挖沙.     

闽江下游河床变迁与饮水安全预警

鉴于多年来人类活动的影响,闽江水口大坝建库拦砂,闽江下游河道盲目大量采砂,导致闽江下游干流及北港河床严重下切,水位下降,引起潮流界和潮区界向上游延伸,咸水倒灌和污水回潮已影响部分水厂取水口河段的水质,饮水安全受到威胁.进一步研究闽江下游水源地饮水安全保障体系和应急预案是当务之急.     

三峡工程运行后长江中游窑监滩群航道整治线宽度变化

三峡水库蓄水运行后,长江中游来水来沙和航道条件发生了很大变化,黄金航道整治面临新的挑战,从天然冲积河流导出的整治线宽度公式已不适用于坝下游河道。本文以下荆江著名的窑监滩群为例,基于唐存本的"河床断面法",根据三峡工程运行后枯水实测地形资料绘制该河段整治水位下的t-B关系曲线(最小航深-河宽关系曲线),分析了三峡工程运行后航道整治线宽度变化。研究表明,受清水冲刷影响,窑监滩群航道整治线宽度呈逐渐放宽态势,但调整幅度逐年减小,2003～2014年整治线宽度可为800～1 100m。根据2014年枯水地形资料,绘制了满足航深分别为4.5m和6.0m时整治水位-整治线宽度的关系曲线,探讨了整治水位与整治线宽度的组合关系并建立了拟合公式。研究结果可为类似滩群航道整治工程设计与维护提供依据.     

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.     

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。     

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.     

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。     

长江芜裕河段近期演变规律之探讨

长江芜裕河段近期淤积较剧,影响了裕溪港的正常通航,芜湖港的近岸深槽已发生泥沙淤积。我们从探讨河床潮变入手,了解河段冲淤变化过程和泥沙来源,为今后整治河床,提供科学依据。     

航道整治线宽度计算研究——以汉江下游河道为例

在总结现有整治线宽度计算研究成果的基础上,根据汉江来水来沙条件和整治河床演变特点,基于河流输沙平衡及能量耗散原理,建立了适应于汉江下游悬移质造床为主河段的整治线宽度新的计算方法,该方法应用于汉江下游航道整治工程中,航行条件获得了显著改善.该研究成果为未来航道整治工程规划设计提供了重要参考.     

黄河河口河段挖河疏浚的必要性和可行性

黄河河口河道的持续淤积,不仅使尾闾河段河床抬高,向海中不断延伸,而且对其上河段造成不利反馈影响,引起溯源淤积,必须加以治理。通过分析河口河段存在问题和以往挖河疏浚效果,提出挖河疏浚的必要性和可行性以及挖河具体位置、施工方法。     

基于最小能耗率原理的河床稳定性判据

为了解决河床稳定走势问题,基于最小能耗率、雷诺平均法以及变分原理,提出了河床稳定性判据.通过与文献资料数据、纵断面稳定系数进行比对,验证了此河床稳定性判据.同时,结合黄河下游自花园口至利津等7个水文站所形成的6个河段,在1972,1973,1975—1980,1982,1985,1987,1988和1991—2000年等21年的水文资料,对黄河下游不同河型进行了稳定性分析.结果表明:黄河下游河床稳定性逐渐降低,孙-艾和艾-泺河段稳定性最差,需要对河岸进行加固;黄河是地上悬河,高含沙水流中的泥沙在中下游逐渐淤积抬高了河床,从而导致河床稳定性降低.     

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.     

三峡工程对长江口岸滩的影响

三峡工程的兴建将改变河流的来水来沙条件，必然地人坝址下游至长江口地区带来一系列影响，根据多次长江口水下地形资料，分析研究了长江口内外岸滩各自的演变进规律，得出口内岸滩的坍失并非上游来沙量的减少，而是河床淤积、主槽摆动所致；通过点绘上游来沙量与口外南汇边滩的冲淤变化关系图，发现两者存在良好的线性关系，同时综合分析了三峡工程坝址以下河床情况，对三峡工程兴建后大通站泥沙量作了估算，从而预测三峡工程对长江