三峡水库修建后长江中游城陵矶至九江河道冲淤变化研究

长江中游城陵矶至九江河段为典型分汊河道,分析该河段在三峡工程蓄水后的冲淤变化,对预测该河段河床演变发展有重要意义。根据2003~2016年城陵矶-九江河段实测水文地形等原型观测资料及冲淤量计算成果,对河道冲淤量、冲淤强度、河床冲淤分布和冲刷形态变化等方面从沿时和沿程上进行全面分析,发现河段整体呈持续冲刷态势,近年来冲刷强度显著增强,冲刷主要部位在枯水河槽,冲刷形式以深泓纵向下切为主,沿程以西塞山为界,上段整体表现为"槽冲滩淤",下段表现为"滩槽均冲"。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

Hypack Max软件在河道冲淤分析中的应用

以南通如皋港区泓北沙前沿水域为例,基于实测水下地形资料,采用Hypack Max软件中的TIN模型绘制1995～2009年的河道冲淤图,计算了冲淤面积与冲淤量,依据冲淤图并结合等深线的变化,分析了水域冲淤变化规律.实例结果表明,该法可行、精度高,为研究河床演变提供了新的手段.     

赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤演变分析

为分析赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤变化,基于实测资料采用Mann-Kendall趋势检验法分析水沙变化,基于外洲水文站历年测绘资料,对外洲断面进行套绘分析,采用断面地形法计算控制断面冲淤量,并分析冲淤量与来水来沙量的相关关系。结果表明,外洲河段近年来沙系数减小,河段冲刷较为明显,主要原因为受万安水库截流与人类采砂活动的共同影响。研究成果可为赣江和鄱阳湖的开发提供指导。     

韩江三河坝—高陂枢纽段河床演变及航道治理效果研究

以韩江中游三河坝—高陂枢纽河段为例,在分析2002～2017年实测枯水河槽冲淤、航道条件及水沙条件基础上,利用平面二维水沙数学模型计算手段,计算确定了通航设计水位、航道整治工程的初步效果。研究结果表明,2002～2017年期间,三河坝—高陂枢纽河段枯水河槽由淤积逐渐转为冲刷,深泓平均下切1.92m,2015～2017年与2008～2015年相比,枯水河槽冲刷强度有所放缓;确定了三河坝—高陂枢纽段最低、最高通航水位;核查最低通航设计水位下2.5、3.0m的航道水深,三河坝—高陂枢纽河段无碍航浅点;在航道尺度提升中,现状地形满足航道尺度提升的水深要求,航宽仍需进一步增加,主要通过拆除部分已建丁坝来实现增加航宽的目的,丁坝拆除工程实施后航槽内的最大、最小流速略有减小,航道水深仍满足规划目标要求。     

斜护坦联合裙板消能工设计与试验验证

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成过程,发现拦河闸下游护坡需尽量与拦河闸同宽且顺应原河道走势,不宜束窄河床也不能过多扩散;限冲隔墙对保护河道长距离冲刷作用显著,但在水流集中的河段可能会引起水流跌落,淘刷隔墙基础;冲坑深度随来流量的增大逐渐加深,随下游水深的增加逐渐减小,两者相互制约,影响下游河道冲淤形态,可为类似工程设计提供参考。     

九段沙沙洲演变及其与水沙变化的响应关系

九段沙作为长江河口第三代冲积沙洲岛,自成为独立沙体以来,在各种河口水动力环境共同作用下地形不断发生变化。基于九段沙实测地形及卫星影像数据资料,通过相关软件分析了九段沙近期沙洲冲淤变化及地形演变,并研究了地形演变与水沙变化之间的响应关系。结果表明,1997~2008年受相关水利工程建设影响,0、-2m等深线沙体面积增加明显,-5m等深线沙体面积趋于稳定;同时,在陆海相互作用下,九段沙沙洲头部以冲刷为主,各年断面形态大致相似;沙洲中部各年淤积量逐步增大,特别是其尾部淤积尤为明显,断面形态有较大改变;沙洲尾端有冲刷趋势,这与沙洲尾端平面形态有关。但总体上,整个沙洲呈淤积大于冲刷趋势,其椭圆形态基本无变化;流域水沙变化与浅滩面积响应不明显,因而1997~2008年乃至其后一段时间内,长江口深水航道工程导堤阻流将是九段沙淤积响应的主要因素。     

三峡库区黄花城河段泥沙淤积情况的二维数值模拟

为准确反映三峡库区真实的泥沙淤积情况,以已有二维平面水沙模型为基础,考虑絮凝及床面泥沙固结后密度变化等因素,改进细沙冲淤判别标准,推导出泥沙运动及河床演变方程,将改进后的模型应用于三峡水库典型淤沙河段黄花城河段的泥沙冲淤变化模拟中,模型计算值与实测值对比结果表明,模型模拟精度较好,改进的泥沙模型可较真实地反映库区细沙的输移特性。在此基础上,利用该改进模型预测水库运行未来20年(2013~2032年)黄花城河段的演变趋势,发现主要淤积部位在左汊,且重点淤积部位逐渐向左汊出口转移,右汊淤积发展相对缓慢,该河段仍保持淤积状态,但整体淤积速率有所放缓。研究成果对于准确预判三峡库区的泥沙淤积状况意义重大。     

汉江中游仙人渡河段河道演变规律及趋势分析

针对丹江口水库建成后对汉江中游仙人渡河段河势的影响,基于历年实测资料,分析了汉江中游仙人渡河段的演变规律,进而探讨了河道演变趋势。结果表明,20世纪70年代以来,仙人渡河段深泓平面位置总体基本稳定,仅在不管洲汊道段发生主支汊易位,1977~1987年深泓位于不管洲汊道段的中汊,1987年以后深泓摆至右汊并保持稳定;河段深泓平均冲刷深度从1977~1987年的0.93m,减少至1987~2005年的0.35m以及2005~2012年的0.32m;河段高滩部分变化不大,但低滩部分冲淤较为剧烈,主要表现为郭家岗附近河岸崩塌、河道展宽导致江心滩的形成并发育,1977~2005年不管洲汊道段主支汊易位后的支汊淤积和主汊冲刷以及2005~2012年连续几场大洪水导致不管洲中汊的冲刷。据此推断,未来不管洲汊道段中汊发展成为主汊的可能性很小,河段深泓平面位置仍将维持现状,河势总体保持稳定,河段深泓平均冲刷强度均不会超过2005~2012年的均值(0.04m/年)。     

感潮河段横向泄洪冲刷和淤积特性试验研究

为研究横向直排泄洪对感潮河段局部冲刷和淤积问题,以闽江魁岐泄洪枢纽工程为例,通过大比尺水力模型试验,分别设计了不同河道径流、泄洪历时及涨落潮等试验工况,观测了不同试验工况下的河床冲淤特性.结果 表明,短历时泄洪落潮工况冲坑深度较涨潮工况增加约35％,长历时泄洪涨落潮工况冲坑深度相差约4％;受涨潮顶托作用,涨潮工况下河床...     

乌龙江北岸岸滩演变过程与稳定性分析

为研究近期乌龙江北岸岸滩演变过程及稳定性,利用2003~2016年实测水下地形资料,分析了北岸岸滩平面及剖面的变化过程,探讨了岸滩稳定性影响因素。平面变化分析表明,2003~2016年乌龙江北岸岸滩面积总体呈不断减小状态,其中2003~2008年间减小显著;相较于2003年,2016年乌龙江北岸岸滩+1、+3、+5m等高线以上面积分别减少48.53%、39.41%、29.86%。剖面形态演变过程表明,2003~2016年乌龙江北岸岸滩滩面高程基本呈逐年、全线降低态势,岸滩侧蚀后退显著,岸滩宽度减小,岸滩临水侧坡度变陡,断面形态发生显著变化,由上凸型逐渐转变为下凹型。乌龙江北岸岸滩稳定性受水沙动力条件、河床边界条件及人为因素等共同影响,在稳定程度上可初步划分为基本稳定段、相对稳定段、不稳定段三类。     

管道穿越富春江分层河床最大冲刷深度试验研究

设计水文条件下河床最大冲刷深度是管道等穿越河床工程设计的关键参数，分层河床最大冲刷深度预测尤为困难。采用分层、分粒径组的方法模拟河床分层泥沙，探索分层河床冲刷预测的模拟方法，预测了管道穿越富春江分层河床最大冲刷深度。结果表明，分层河床组合抗冲能力越弱，冲刷深度越大。试验冲刷深度结果合理，可做为工程设计的参考依据。     

长江砖灶子复杂滩险河段航道治理研究

针对长江砖灶子河段水沙条件多变、滩险特性综合、周边环境复杂的情况,分析了工程河段水文泥沙特性、河床演变规律和滩险碍航成因,结合该河段航道整治目标,提出了疏浚、炸礁、深沱回填和筑坝相结合的整治方案。应用平面二维水沙数学模型分析方案整治效果,经水流条件及河床变形验证,模型精度符合规范要求。在水流条件和典型年泥沙冲淤特性分析的基础上进行方案比选,并探讨了推荐方案的航槽稳定性,结果表明,推荐方案航道尺度满足规划要求且可长期保持,整治效果较好。研究结果可为山区河流复杂综合滩险的有效治理提供借鉴。     

河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响

为研究河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响,基于珠江河口三维数值模型,结合珠江三角洲网河区河床演变情况,设置合理算例进行了数值模拟计算,并对计算结果从纵向、垂向和时间三个维度进行分析。结果表明,不同潮汐条件下河床下切对磨刀门水道咸潮上溯的影响结果有所差异,河床下切有利于盐度垂向分层和盐水楔活动,相对而言,河床下切对小潮期咸潮灾害强度加剧作用更为明显,其次为中潮期,大潮期影响相对较小。     

斜鼻坎挑流消能在黑石罗水库的应用

针对黑石罗水库现状连续式鼻坎消能效果较差,可能威胁河床及岸坡稳定的现状,通过水工模型试验,将挑流消能连续式鼻坎优化为斜鼻坎,即将鼻坎挑射角度由定值调整为渐次增大,同时偏转大角度挑射一侧反弧段边墙至泄槽轴线位置,去除小角度挑射一侧边墙及部分反弧段底板,迫使出坎水舌在平面上转向的同时沿竖向大幅拉开,在保证出射水流平顺归入河床的同时,增大挑射水流和空气的接触面积,最大限度消除水体能量,从而降低水股对落点的冲刷,达到保护河岸及相邻建筑物安全的目的。试验结果表明,斜鼻坎可以很好地适应狭窄地形条件,有效降低挑射水流对鼻坎下游的冲刷。研究成果为类似工程提供了参考。     

感潮河网区分汊河道险段成因试验研究

针对珠江三角洲受径潮动力双重作用、感潮河网区分汊河道险段成因较单一河道复杂的问题,选择典型分汊型险段,以动床物理模型试验为研究手段,在分析险段近期河床演变规律的基础上,研究了不同水文条件下分汊河道险段水动力特性和冲淤变化规律,探讨了险段变化成因。结果表明,分汊河道险段所在弯道水流特性明显,主流贴岸,易产生近岸冲刷,加之近期大洪水频发,是造成险段冲刷加剧的主要原因,而近期汊点分流变化,险段所在主干分流增强,加剧了险段冲刷;此外,感潮河网区受涨潮动力影响,枯水期支汊涨潮流顶托主汊,汊口水流动力减弱,有利于减缓汊口段险段的冲刷。     

长江中游窑监大河段演变机理及发展趋势

三峡水库蓄水后,长江中游窑监大河段总体河势变化不大,但局部滩槽调整形成了不利于航行的条件。在总结河床演变特点的基础上,深入分析了河床边界与水力输沙条件之间的相互作用,从水流动力特性角度揭示了河床演变的内在机理,在此基础上预测了河床演变趋势。