长江中游沙卵石-沙质河床过渡带冲刷趋势研究

通过30余年特别是三峡水库蓄水以来水文、地形、地质等实测资料的系统收集,对长江中游枝城-陈家湾河段的沙卵石-沙质河床过渡带冲刷特性和发展趋势开展分析。结果表明：虽然河段内自上而下呈现出卵石逐渐减少而沙质比例逐渐增多的渐变特点,但以昌门溪-马家店一带为界,上下游的洲滩组成、深泓形态、河床冲淤、水位下降等方面存在突变现象。在三峡水库蓄水后的冲刷过程中,虽然全河段内均出现了汊道冲刷、枯期河槽扩大的现象,但可以预计的是,河段内河势不会发生大的变化,而昌门溪以下河段难以抵御水位下降的溯源传递,马家店以上在枯水期将出现比现状更为严重的坡陡、流急、水浅现象。     

三峡枢纽下游宜昌至沙市河段河床冲刷的数值模拟研究

本文应用一、二维嵌套水流泥沙数学模型对三峡建库后宜昌至沙市河段河床冲届及共对卵石浅滩的影响进行了数值模拟研究，其中芦家河及江口水道用平面二维数学模型计算，其余河段用一维数学模型计算，计算结果表明，三峡建库后，在水库运用至第10年，宜昌－沙市河段的沙层覆盖层几乎冲光，之后主要以砾、卵石层面粗化下切为主，床面相对卵石层面下切最大幅度约为0.47m。水库运用到第15年，宜昌－沙市河段基本达到冲刷平衡，此时宜昌水位下降值约为1.6-1.8m，从水库运用的第5年开始，芦家河以下河段逐渐出现了一些局部水面比降较陡的“跌坎”，沙市水位下降的越多，“跌坎”的个数也越多，这些“跌坎”对航行将有一定的影响，平面二维计算结果表明，三峡建库后，芦家河水道将由目前中水出浅的浅水道转变为在毛家花屋一带发生比降陡、流速大、航宽窄的浅水道，江口水道在水库运用第10年后，河槽稳定，能航条件得到改善。     

床沙混合活动层计算方法探讨

本文从天然河道冲淤过程中床沙变化的实际情况出发，建立了床沙混合活动层模式，在此基础上按不同的冲淤时间尺度，不同的水沙条件及河床组成提出了相应的混合活动层厚度确定方法，用丹江口水库下游河段资料对所建模式进行了验证，计算结果表明，所提出的床沙混合活动层确定方法是合理的。     

一种新的河道—维水流泥沙运动数值模拟方法

本文对悬移质挟沙力、床沙级配变化方程、泥沙运动差分方程组求解等问题进行了较深入的研究,提出了合理、有效的处理方法,建立了既可计算非均匀悬移质不饱和输沙,又可计算非均匀推移质输移的一维全沙模型.模型计算结果与实测资料吻合较好.将所建模型用于研究三峡工程变动回水区泥沙问题,取得了一定成果.     

水沙过程与河流健康

水沙是河流系统最基本的物理要素，也是河流系统的动力因子。本文首先分析河流水沙过程的二重性，在此基础上分析指出河流健康的主要威胁及其实质，并深入探讨了水沙过程变化与河流健康的关系，揭示了河流健康的本质；指出健康河流是在维持河流生态环境功能的前提下，能满足人类服务功能持续需要的河流，从根本上讲，是对水沙过程的调节在其适应性范围内的河流。     

汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积的影响

汛限水位优化调度在进一步充分发挥三峡水库的综合效益的同时必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。文中运用一维及二维非恒定流非均匀沙数学模型,计算分析了汛限水位优化调度对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,结果表明,采用汛限水位优化调度方案后,三峡水库的淤积发展过程将加快,但是,在三峡水库运行的前100年内,这种淤积差别并不大。优化调度对各个河段淤积的影响程度不同,从绝对量来说,水库下段受优化调度影响最大,一度出现的淤积量差别是最大的;从相对量来说,水库变动回水区下段及常年回水区上段受优化调度的影响要明显大于下段。从变动回水区航运情况看,优化调度对铜锣峡以下河段航运的影响不大,对铜锣峡以上河段,由于受上游水库修建及来水来沙减少造成的冲刷的影响,优化调度的影响也并不明显。     

浮标追踪在水动力数学模型验证中的应用

针对常规水动力数学模型验证资料的不足,采用数值模拟追踪浮标与河道内投放物理浮标对比的方法进行模型验证。结果表明,如所建一维感潮网河非恒定水流数学模型能够较好的模拟所在网河区的水流往复运动规律,在水文站点的水位、流量实测值与计算值基本吻合的同时,数学模型中投放的数字浮标与实际网河中的物理浮标两者的运动轨迹在相位和振幅两个方面也能够基本保持一致,说明浮标追踪法在水动力数学模型的验证中具有较好的应用价值,且该法可同时从时间和空间两方面完成模型的验证,对完善和发展水动力数学模型具有重要的作用。     

长江河口口外海滨区域悬沙浓度分布特征研究

根据近期50年长系列长江口水流、含沙量等资料,采用数据分析方法,研究了长江河口口外海滨区域(122°E-123°E)悬沙浓度分布特征及其变化趋势。结果表明:在长江口外海滨区域存在一个,有时甚至两个高悬沙浓度区——由于径流的控制作用,使得无论在洪枯季或大小潮情况下,均在南槽口外形成高悬沙浓度区;其中当径流作用相对较弱时,部分入海泥沙沿东北偏北方向运动,形成第二个高悬沙浓度区。近年来南槽口外的高悬沙浓度区位置有南偏趋势,南、北槽分流分沙比变化是其南偏的主要原因。     

长江口三角洲演变与陆海水力要素量化关系

为了研究河口水下三角洲演变与流域和海域水力要素量化关系,以长江口水下三角洲为例,分析流域入海水量、沙量、含沙量和海平面变化对三角洲演变的影响。结果表明:近期(1950-2011年)流域入海水量变化不大,沙量为阶梯性锐减,含沙量自1985年开始为减小趋势,海平面为阶梯性增加趋势;1985-2000年水下三角洲经历了淤涨和冲刷交替变化,其中1997-2000年的淤涨为流域入海水量增加所致,2000-2009年期间呈现持续冲刷趋势;建立了三角洲演变与流域和海域水力要素关系曲线,流域入海水量、沙量和含沙量的增加有利于三角洲面积淤涨,海平面上升则使得三角洲表现侵蚀;流域入海水力要素变化对三角洲淤涨的影响大于海域,尤其是水量的影响,即三角洲演变过程中流域入海水力要素的影响占主导作用。     

水库下游冲刷河道最低通航水位确定方法

水库下游河道水位受出库流量及河床冲刷两方面的影响,天然河流设计最低通航水位计算方法不再适用。本文利用水库下游河床的渐进性调整原理,提出通过分析河段水位下降趋势、河床冲刷趋势及数学模型,量化水库下游冲刷河段枯期同流量下水位随蓄水时间变化的方法,在此基础上由河段设计通航流量推求其设计最低通航水位。用此方法推求三峡水库下游沙市-监利站未来某时期设计最低通航水位,对比数模成果及实测成果,结果显示本文提出的方法能较全面的确定枢纽下游冲刷河道的设计最低通航水位,方法适用性强,结果合理。