三峡水库运行后汉口—九江河段水位变化特征及成因

大型水库的修建引起坝下游的水位调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究汉口—九江河段水位变化特征及成因,采用M-K分析法分析1988—2022年汉口、黄石港和九江站的水位变化趋势,并使用基于距平残差的水位变幅分析方法和一维水动力模型,分析河道冲淤、下游水位和阻力变化对不同特征流量下水位变化的影响。研究结果表明:①三峡成库前,除九江站枯水位呈显著性下降趋势,各级流量下的水位均没有显著性变化趋势。②三峡成库后,九江站的水位变化趋势与建库前相同;汉口站、黄石港站在12000 m^(3)/s和20000 m^(3)/s下的水位呈显著性下降趋势,12000 m^(3)/s时降幅分别为0.072、0.045 m/a,20000 m^(3)/s时降幅分别为0.048、0.027 m/a;水位变化的临界转换流量约为30000 m^(3)/s,在该流量附近水位未出现明显变化;当流量大于30000 m^(3)/s时,水位呈非显著性上升趋势,45000 m^(3)/s下的升幅分别为0.037、0.049 m/a。③临界转换流量以下水位下降的主导作用为河道冲刷,临界流量附近的水位未出现明显变化源于阻力增大作用接近抵消了河道冲刷的影响,临界转换流量以上的水位上升源于阻力增大作用更加明显,个别年份的洪水位上升显著源于下游水位顶托作用明显。

冲刷及整治工程叠加作用下武汉河段滩槽调整特征与成因

大型水库的修建引起了坝下游的滩槽调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究滩槽调整的驱动机制,采用1952—2022年水沙和1959—2021年地形观测资料,以长江武汉河段为例,分析了床沙组成、来水来沙及整治工程等因素的影响。研究表明:①武汉河段枯水河槽冲刷量占全河槽冲刷量的90.4%,断面趋向窄深化,河相系数减小。不同江心洲及汊道冲淤出现差异性调整,2001—2021年,铁板洲和白沙洲洲体面积分别减少了63.1%和61.5%,潜洲和天兴洲洲体面积分别增大了212.3%和14.5%;2013年后,铁板洲左右汊均冲,天兴洲汊道左淤右冲。②来沙量锐减,河床以0.125 mm≤d<0.25 mm的细沙居多,抗冲性较弱,是冲刷加剧的先决条件;三峡水库的削峰补枯作用加剧了枯水倾向汊河的冲刷幅度;整治工程改变了滩槽冲淤的横向分布,是江心洲差异性调整的主导因素,也是天兴洲保持左淤右冲的重要原因。③三峡水库蓄水前,洲滩之间演变联动性强;三峡水库蓄水后,来沙减少和中水期时间延长导致洲滩冲刷萎缩,洲滩之间演变联动性变弱;整治工程实施后,工程保持了心滩稳定且其缓流滞沙效应提高了抗冲性,心滩淤长的同时限制了边滩发育,叠加来沙进一步减少,边滩之间、心滩之间演变联动性进一步变弱,边滩与心滩之间演变联动性再次增强。

三峡水库运用后长江中游河漫滩演变趋势分析

长江中游历来是防洪重点,河漫滩的演变速率虽然相对缓慢,但新水沙条件下河漫滩的长期累积性变化值得关注。以三峡水库175 m运行期长江中游多处典型河漫滩淹没特征流量的统计分析作为基础,量化分析了三峡水库蓄水前后径流过程在河漫滩淹没特性方面的变化,结合滩面植物对季节性水文波动淹没耐受能力的分析,指出三峡水库蓄水前后径流过程变化造成的季节性淹没不足以阻断滩面植物的生长发育。由于一系列涉水工程的控制作用,长江中游河漫滩的横向变形受到了极大的抑制,但在滩面植被缓流滞沙效应下,长江中游河漫滩总体仍呈现缓慢淤高的长期趋势。

基于分布流量法的长江宜昌段生态需水研究

以流量指标的多概率密度法为基础,提出了分布流量法(DFM)、生态流量指数(DEFI)、分布流量法评价等级标准(DFGS)。以宜昌段为例,将分布流量法与传统的水文生态流量计算方法、流量评价方法及鱼类生态流量计算结果相比较,并对变异前后河流生态需水满足率和生态流量指数得分的变化进行评价。结果表明,分布流量法考虑了河流天然径流的年内、年际丰枯变化过程,减弱了极端流量事件及流量年内分布不均的影响,能够满足河流生态系统对径流的实际需求,优于传统水文方法,有较强的时空适用性,并具有一定的推广价值。应考虑年际丰、平、枯变化,以高于或接近变异前的生态流量等级和生态流量指数得分作为水资源和生态流量管理的标准。

浅析水利工程施工造价与成本管理

作为社会经济发展的重要条件,水利事业近几年在我国处于快速发展阶段,我国的水利工程建设规模越来越大,速度也日益加快,这对我国经济发展起到了巨大的作用。水利工程造价与成本管理工作贯穿于工程建设的全过程,它是水利工程建设中重要的管理手段。本文通过分析当前水利工程建设造价与成本管理中存在的问题,就如何有效进行造价和成本管理提出了几点合理建议,以达到水利工程建设降低成本,提高效益的目的。

堰塞坝溃决判断及最终溃口形态分析

判断堰塞坝是否溃决是应急处置的前提,确定最终溃口形态是洪峰预测的关键。收集了1654年至今49个包含自然溃决过程的堰塞坝案例,将处置后坝体看作“新坝体”,对获取的湖区及坝体数据分类,采用统计分析与试验研究相结合的方法,基于堰塞坝案例特点、溃决过程及机制分析筛选影响坝体是否溃决及最终溃口形态的参数,并提出快速判断方法。结果表明:坝体是否溃决与上游来流、湖区库容、坝体材料、坝体长高比相关,其中长高比对坝体是否溃决的影响只反映在由IV,V类材料组成的坝体上,且该影响受制于上游来流。垂向溃决程度主要与坝体材料、坝体长高比相关。基于上述影响参数及案例经验总结得到的坝体是否溃决预测及垂向溃决程度预测方法可满足应急处置的需要。此外,坝体非均质结构,尤其底部为“假基岩”的二元叠置及三元叠置结构对垂向溃决程度影响较大,考虑垂向材料的不均匀分布可提升溃口形态预测准确性。溃口宽度受垂向溃决程度影响,对于垂向大于1/2溃坝体,河道宽度对展宽的影响不可忽略。根据输沙平衡原理,考虑实际下泄水量及垂向切深,建立了不同垂向溃决程度下的溃口顶宽、底宽经验公式,并结合试验及现场各类坝体溃口展宽数据验证,回归分析样本决定系数R^(2)均大于0.86。本研究实现了溃决判断及溃口预测研究的科学性、实用性和系统性的统一,研究结果补充了现有溃决预测模型中参数确定的理论依据,且基于有限数据得到的溃决快速评估方法可为假定参数类洪峰模型计算及现场决策者除险提供有效参考。

深圳河近期冲淤变化特征及防洪治理对策

受深圳河治理工程和流域城市化影响,近年来深圳河河道形态及防洪能力发生了较大变化。基于实测水沙地形资料,系统分析了深圳河近期冲淤变化特征,并利用平面二维水沙数学模型,研究了不同河道清淤方案实施后深圳河防洪能力变化及回淤特性。结果表明:2007-2017年间深圳河发生快速回淤,累计淤积量达74.6万m3,冲淤变化特征主要表现为主槽冲淤交替,边滩显著淤积,冲淤幅度自上而下逐渐减小。治理工程实施后水流挟沙能力下降是导致深圳河近期快速淤积的主要原因,而淤积速率则与河口涨潮量和上游来沙量有关。河道淤积导致深圳河防洪能力下降,深港两侧现状满足50年一遇防洪能力的河段占比分别仅有63.2%和56.8%。模型计算结果显示不同河道清淤方案实施后深圳河的防洪能力提升幅度基本与其回淤幅度成正比。从防洪效益和经济成本的角度,提出了深圳河防洪能力提升方案的优化建议。

三峡工程运行后武汉河段河槽形态变化特性研究

三峡工程运行以来,长江武汉河段径流和输沙均在汛期减少,非汛期增加,年径流量未发生明显的趋势性变化,但年来沙量急剧下降。根据近些年汉口水文站的水沙资料及长江武汉河段的51个固定断面的实测地形资料,采用以对数转换为基础的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,对武汉河段各项平均平滩河槽形态指标进行了计算,并分析了各项指标产生变化的原理。采用权重归一化的滞后模型建立了上述各项平均平滩河槽形态指标的计算方法,结果表明:该模型可较好模拟河段平均平滩面积及平均平滩水深,由于未能反映河道两岸护岸工程等人为活动影响,平均平滩河宽及平均平滩河相系数模拟效果不佳。近年不同年份来水来沙条件的影响权重分析表明,前期水文条件对平滩面积变化有重要影响,平滩水深变化则受当年水文条件影响十分显著。

基于两岸堤顶高程差的一岸漫顶后另一岸防洪能力变化研究

以某一东西流向两省界河为研究对象,利用Delft3D软件建立了平面二维水动力模型,分析了现状防洪能力,计算了不同洪潮遭遇重现期下两岸堤防高程差变化对防洪能力的影响。结果表明:同一洪潮遭遇重现期下,与研究河段现状水面线相比,上游水面线降低后防洪能力的提升幅度与两岸堤顶高程差呈正相关,下游降低的洪峰流量值与两岸堤顶高程差成正比。在同一堤顶高程差下,上游来流的洪峰流量越大,防洪能力的增幅和下游洪峰流量的降幅也相对越大。

复杂水力冲刷下河槽与航道等级提升后的航槽衔接方法——以武汉河段为例

武汉河段为长江中下游16个第一类重点整治河段之一,水力冲刷条件复杂.通过实测资料分析三峡建库前后的来水来沙变化,并进行河道与航道演变分析,再依据已有航道整治工程实践经验,系统总结出提升航道等级必须要因势利导、相机实施整治工程,复杂水力冲刷下河槽与航道等级提升后的航槽衔接方法分为防护型衔接和建设型衔接2类.防护型衔接主要分为守护现有底坡边滩和稳定改善汊道航槽状态2种衔接措施,建设型衔接主要分为塞支强干、维持一汊通航和控导汊道分流、选择2汊通航2种衔接措施.

多分汊河型水流结构概化模型试验研究

针对多分汊河段,以长江下游典型多分汊河段东流水道为基础,制作河道概化模型开展系列试验,探究不同来流条件下河道复杂的水流结构特点。试验结果显示来流条件及河床边界条件均会影响多分汊河道的流速分布;水流动力轴线的分布在多分汊河道中同样呈现"大水趋直,小水走弯"的特点;各分汊段输沙能力对比呈现不同的结果;河道中各处紊动强度由水面向河底增大,并在局部出现高紊动能区域。