河口拦门沙段航槽回淤试验研究

河口、海湾地区航道开挖后,航槽内水流强度往往会降低,引起泥沙回淤。以某深水航道为例,利用水槽试验研究沙质海岸波流共同作用下的推移质运动对航槽回淤的影响,得出了航槽回淤量与航道边坡、滩面水深、波浪情况的关系,提出适用于该深水航道的推移质输沙率计算公式,可供其他相似工程参考。     

卵砾石输移压力实时监测系统设计与实现

三峡变动回水区面临卵砾石输移导致的碍航问题,受限于卵砾石运动原型观测技术的发展,现有观测技术在对卵石运动过程以及强度的实时跟踪观测方面仍有一定困难,不能有效、实时反映卵石运动过程。因此,重庆交通大学研发了卵砾石输移压力与音频实时观测设备(GPVS),为使推移质输移的观测应用于实际工程,提出了卵砾石输移压力实时监测可视化系统设计方案,可实现河道横断面多点、多区域长期的同步实时显示。通过观察压力数据变化,观测人员能实时了解水下卵石运动压力变化情况,大大提高推移质输移观测精度和时效性,该系统可直接应用于航道泥沙原型观测中,为航道泥沙研究发展提供重要的技术支撑。     

三峡入库卵石推移质输沙特性近期变化及影响分析

为了深入分析三峡入库水沙条件,通过对三峡入库控制站朱沱、寸滩站近50年来实测卵石推移质资料的搜集、整理,分析了两站卵石推移质变化过程、变化特点和主要影响因素。结果表明:近50年来两站径流量没有明显的趋势性变化,但近期卵石输移量呈明显阶段性减少趋势,其中朱沱站1992—2009、2010—2015年的卵石输移量比1975—1991年分别减少了46.9%、79.8%;寸滩站1982—2001、2002—2015年的卵石输移量比1966—1981年分别减少了40.6%、85.7%;推移质输移量年内分配与悬移质泥沙基本接近,主要集中在每年汛期7—9月,占全年的80%以上,近期无明显变化。两站推移质输移率与流量关系的指数差异较大,但同一站在不同时期的指数相同。随着时间推移,不同流量的推移质输移率均呈减少趋势,河道卵石开采、水利工程拦沙是近期卵石输移量减少的主要原因,此外河床粗化、上游大型水库群汛期拦洪削峰也有一定影响。受入库卵石输移量大幅减少的影响,三峡工程自175 m试验性蓄水以来,处于变动回水区的重庆主城区河段未出现大量淤积情况,反而出现微冲态势。研究成果为进一步了解高强度人类活动背景下三峡入库推移质输移量变化提供了一定依据。     

长江重庆主城区河段卵石推移质走沙条件研究

三峡水库175 m试验性蓄水后,长江重庆主城区河段泥沙输移发生显著改变。研究重庆主城区河段泥沙输移规律,弄清泥沙输移与三峡水库调度之间的联系,对于优化水库调度,减轻库区淤积具有重要意义。依据寸滩站长系列年卵石推移质原型观测资料,结合二维数学模型和卵石推移质起动公式,分析了重庆主城区河段卵石推移质输移特性变化及走沙条件。结果表明:三峡水库蓄水以来,重庆主城区河段卵石推移质输移量显著减少,卵石颗粒细化,走沙时间也大幅缩短;研究河段内卵石推移质起动的临界条件是三峡水库坝前水位低于157 m,上游来流量大于6 800 m~3/s,并用2016年实测资料加以验证,验证结果较好。研究表明通过三峡水库调度可以加大重庆主城区河段的泥沙输移强度,减轻该河段内的泥沙淤积。     

长江口深水航道(一、二期工程)回淤变化

利用长江口深水航道回淤资料,研究了北槽航道回淤的时空变化特征及其对流域来水来沙、河槽地形的关系.长江口深水航道治理一、二期工程实施后,北槽航道年淤积强度明显下降,工程治理效果得以显现.从空间上看,一、二期工程航道回淤的峰值位置和重心位置经历了下移和上提的过程.从时间上看,一、二期工程后北槽航道回淤年内呈现洪季多淤、枯季少淤;洪季淤积位置下移,枯季淤积位置上提的变化特点,季节性上、下移动约7～11km.深水航道淤积的泥沙来源有多种,仅流域悬沙输沙量减小并不能明显降低深水航道的回淤量.     

长江口北槽深水航道回淤泥沙来源分析

针对长江口北槽深水航道工程后,航道泥沙年回淤量逐年增加且分布集中在北槽中段的现象,系统分析了北槽回淤泥沙的主要来源,指出在河流来沙锐减情况下,流域来沙的直接落淤已经不再是航道泥沙回淤的主要来源;北槽内部滩槽泥沙交换及北槽与两侧浅滩(横沙浅滩与九段沙)的水沙交换对北槽泥沙回淤的贡献明显;南槽口门附近泥质区对航槽回淤影响的权重将增加,需要予以重视。今后应加强对水下三角洲前缘冲淤、浅滩的风浪掀沙以及丁坝坝田落淤泥沙的再悬浮和输移过程的系统观测和研究。     

长江口圆圆沙段12.5m航道淤积原因分析

长江口圆圆沙航道段位于深水航道治理分流口工程和横沙通道之间,航道长度15.44km,属未采取整治工程措施,仅通过疏浚开挖形成的人工航道。2010年12.5m深水航道开通以来航道疏浚量明显增大。通过近年来水文泥沙地形实测资料分析,从水动力条件、泥沙、河势与局部地形变化等因素讨论了圆圆沙航道回淤原因。结果表明圆圆沙段河槽自然水深不足10m,航道疏深后滩槽高差加大引起泥沙回淤增大;北槽实施减淤工程后圆圆沙段落潮流速和输沙能力减小;圆圆沙航道段处在涨、落潮分汇流河段,航道与底部水流方向存在交角等是航道淤积增加的主要因素。针对圆圆沙段航道回淤原因,从挡沙和强流两个方面提出了减淤办法。     

长江口深水航道回淤二维数值模拟分析

长江口深水航道整治工程位于长江口北槽,分三期完成。工程实施后,航道内每年均出现严重回淤现象,航道疏浚维护费用巨大。通过建立长江口深水航道二维数学模型,计算了1997、2001、2005、2009年4个不同时间段典型断面涨落潮流量,分析了长江口深水航道工程实施期间涨落潮流量的变化情况,探讨了航道回淤的原因。一期工程使航道中段落潮流量减小而上段落潮流量增加,二期工程后航道整体落潮流量减小,三期工程的实施减缓了航道落潮流量减小的趋势,而航道内落潮流量的减小可能是出现严重回淤的水动力原因。     

广州港深水出海航道伶仃航段回淤规律分析

根据实测资料分析了广州港出海航道泥沙冲淤时空变化以及伶仃航道的回淤原因,运用数学模型对伶仃航道不同开挖尺度方案回淤量进行预测.结果表明,航道的平均淤强随开挖深度的增加而增大.回淤量除与平均淤强有关外,还与开挖深度、宽度有关,不同方案的年回淤量在274～690万m3之间.     

长江口横沙通道演变对北槽深水航道上段回淤的影响

根据长江口横沙通道1992-2013年海图及2013年含沙量、表层沉积物及床面微地貌等实测资料,分析长江口横沙通道演变及对北槽入口深水航道的影响,结果表明:二十多年来,横沙通道整体呈冲刷态势,北口刷深远大于南口,其原因主要由北港青草沙水库、北槽深水航道等工程所致;横沙通道中洪季平均水体含沙量为0.11kg/m3,且床面发育有大量不同形态尺度的沙波,波长在6.5~21m之间,波高在0.17~1.09m之间;目前推移质运动是横沙通道泥沙输移的主要形式之一,横沙通道河床刷深和推移质输沙对北槽深水航道上段圆圆沙航道淤积产生一定的影响。     

非均匀卵石推移质分组输沙率水槽试验资料初步分析

本文针对我国西南、西北地区的卵石河床、颗粒组成范围大、粗细悬殊、很不均匀的特点,用水槽模拟天然河道卵石推移质输移,直接回答了生产问题,同时也积累了大量的试验资料.分析有代表性的推移质输沙公式,找出影响泥沙输移的主要物理量,组成无因次参数用多无回归分析,建立输沙强度与无因次参考的相关关系,给出了适合于床沙部分可动,部分不动条件下非均匀卵石推移质分组输沙率公式.并拟定了计算分组输沙率的使用程序.     

长江口深水航道回淤强度与潮汐动力相关性分析

长江口12.5 m深水航道的回淤监测资料表明,航道回淤强度大小和潮汐动力强弱存在较好的负相关关系,即大潮-中潮-小潮过程(动力减弱期),北槽实测回淤强度大;而小潮-中潮-大潮过程(动力增强期),北槽回淤强度则变小,目前的疏浚工程仅考虑大通流量的影响而忽略了外海潮汐的贡献,疏浚强度的安排明显与回淤强度不匹配。根据疏浚强度、回淤强度、潮汐动力间的相关关系来看,未来可深入研究长江口北槽深水航道潮汐动力过程和疏浚安排对回淤强度的影响,探索"疏浚-回淤"与"大通流量-外海潮汐"间的制衡关系,以及该关系对航道的宏观、微观冲淤环境的影响,这样才有利于寻找出一套较为合理的疏浚力量配置管理原则,有利于最大限度地提高疏浚效率,为长江口深水航道疏浚资源的优化配置及航道减淤提供新的思考空间。     

都江堰枢纽推移质冲淤数学模拟

本文从岷江都江堰河段河床变形主要由卵石推移质引起这一特点出发,建立了一维卵石推移质河床冲淤变形的数学模型.模型中反映了顺直河段和弯道河段各自不同的冲淤变形横向分配规律、卵石推移带宽度、卵石推移质部份可动特点等对输沙的影响.初步探讨了水面曲线数值计算的收敛性和河床变形方程差分格式的稳定性.应用本文的数学模型计算了都江堰枢纽改建后的冲淤变形,数学模拟与物理模型实验结果吻合较好.     

东溪口新开卵石航槽的稳定性分析

以动床模型试验为手段,结合理论分析,就东溪口整治河段的卵石推移质输移运动规律、推移质输沙带的底流特性、挖槽区的输沙能力进行研究,通过河床的自动塑造来预测挖槽区的冲淤演变趋势。研究结果表明:上游来沙基本淤积在航槽进口段,航槽中、下段基本稳定,无明显淤积。建议在航槽进口段预留足够的备淤深度。     

沙质海岸外航道回淤计算方法及其检验

开挖航道的泥沙回淤已经有相对成熟的计算公式,但各公式及其参数的选取需结合具体海域及泥沙条件而定.在沙质海岸外航道回淤计算中,应考虑底沙和悬沙两种形式的淤积.针对现有公式的理论基础及适用条件,探讨了采用组合公式进行计算的方法及可行性.采用半理论半经验公式(刘家驹公式和罗肇森公式)估算了铁山港规划方案外航道开挖后的回淤强度,比较工程竣工和历时一年半后航道地形测图,该方法预报的回淤成果符合实际,说明在沙质海岸采用刘式计算悬沙落淤、采用罗式计算底沙回淤,组合得到航道回淤强度是一种有效的计算方法.     

对长江口深水航道治理工程中若干问题的思考

长江口深水航道治理工程对南北槽分流口及北槽进行大规模河口整治,至 2010 年已分别完成了一期、二期和三期工程,使长江口航道水深分别达到 8.5 ,10.0 ,12.5 m 的治理目标。但从二期 10 m 水深的维护开始,尤其是 2006 年三期工程开工以来,航道的维护疏浚量（包括三期施工期回淤量）急速上升,且回淤沿航道的分布极不均匀;2009 年加长了大部分丁坝,意图提高回淤集中航段的落潮流速,刷低滩面,减轻回淤,但效果不显著。为此,总结长江河口深水航道治理工程实施过程中出现的河口河槽演变若干问题,研究整治建筑物对北槽河槽形态、沿程水沙条件和地形的影响,初步分析造成高回淤量的原因,并从理论和方法上对河口治理工程进行了初步归纳,对长江口综合整治开发具有借鉴意义。     

浙江苍南淤泥质潮滩开挖港池和航道的回淤分析

应用半经验公式对浙江苍南淤泥质海域开挖式港池和外航道进行回淤计算,计算显示,港池和外航道的年回淤量约占疏浚开挖量的13.5%,1次台风的骤淤厚度均在50 cm之内,台风过后3.5万t级船舶可以正常出入,表明苍南海域具备建港条件。     

川江臭盐碛河段河床演变分析研究

本文根据该河段在1962年、1963年及近几年的河床演变观测资料,对该河段的水流运动、悬移质输沙、沙质和卵石推移质的输移等方面进行了分析,得到该河段的冲淤变化与其来水过程、水流结构和水流挟沙能力的次饱和程度等的相互关系。并根据该河段的冲淤演变规律,对三峡水库采取“蓄清排浑”顺应川江河道演变规律的运用方式进行了分析。     

三峡水库末端卵石推移质堆积问题

本文根据川江大量卵石推移质的测验、调查、试验和研究成果,对黄万里教授提出的所谓“修建三峡大坝合理性的致命点”问题,进行分析.认为川江卵石推移质的数量不大,长寿以上多年平均约16～18万m~3,主要特性是清楚的.在自然情况下,川江卵石推移质出三峡后,沉积在宜昌到江口镇约110 k m河段,对上游河床、水位均无明显抬高;七十年代以来因为开挖建筑沙石骨料,河床、水位还有降低.三峡水库兴建后,卵石推移质大部分将淤积在水库变动回水区库段.因为数量不大,完全可以结合航道、港区疏浚及提供建筑沙石骨料,有计划地开挖,不会“逐年向上游漫延…抬高河床…重新进行造陆运动”.因此,黄教授所谓“修建三峡大坝合理性的致命点”,并不成立.     

东溪口新开卵石航槽的稳定性分析

东溪口新开航槽即弯又长,且整治河段上下游卵石运动剧烈,将对新开航槽的稳定产生影响。以动床模型试验为手段,结合理论分析,就东溪口整治河段的卵石推移质输移运动规律、推移质输沙带的底流特性、以及挖槽区的输沙能力进行研究,通过河床的自动塑造来预测挖槽区的冲淤演变趋势。研究结果表明,上游来沙基本淤积在航槽进口段,航槽中、下部无明显淤积现象,航槽中、下段基本稳定。建议在航槽进口段预留足够的备淤深度。