An Investigation of Stochastic Nature of Bed Load Motion in Chuanjiang River

Bed Load Motion and its transport rate is one of the basic issues in river dynamics.In this paper, the authors discussed the stochastic nature of bed load motion in Chuanjiang River in details.Chungjiang lies in the upstream reach of Yangtze River.Its stochastic nature is shown in the following four aspects.Firstly, even though all the conditions are the same,due to the fluctuation of the flow,the bed load discharge and the location and width of sediment transport belts are different.Secondly,during the ...

Application of 2-D sediment model to fluctuating backwater area of Yangtze River

Based on the characteristics of backflow, a two-dimensional mathematical model of sediment movement was established. The complexity of the watercourse boundary at the confluence of the main stream and the tributary was dealt with using a boundary-fitting orthogonal coordinate system. The basic equation of the two-dimensional total sediment load model, the numerical calculation format, and key problems associated with using the orthogonal curvilinear coordinate system were discussed. Water and sediment flow in the Chongqing reach of the Yangtze River were simulated. The calculated water level, flow velocity distribution, amount of silting and scouring, and alluvial distribution are found to be in agreement with the measured data, which indicates that the numerical model and calculation method are reasonable. The model can be used for calculation of flow in a relatively complicated river network.

近期黄河下游游荡段河床下切特点及影响因素

小浪底水库运行后,黄河下游游荡段冲刷剧烈,研究其河床下切特点及影响因素对游荡段河道整治具有重要意义。利用1999-2020年黄河下游游荡段28个淤积断面汛后实测地形数据,计算了游荡段各断面及河段河床累计下切深度及平滩水深,利用水文资料得到了各水文站逐年水位-流量关系曲线,并计算了一定流量下水位的逐年变化。结果表明:(1)1999-2020年黄河下游累计冲刷量达20.5亿m^(3),其中游荡段冲刷量最大,约为14.7亿m^(3)。(2)黄河下游游荡段在2000-2007年期间河床下切最为剧烈,多年平均河床下切深度达0.24 m/a,2008-2020年游荡段河床下切程度有所减弱,多年平均河床下切深度减小至0.05 m/a。(3)各站水位-流量关系发生了较大变化,游荡段各站给定流量下水位下降明显,沿程水文站水位下降存在一定的时间滞后,滞后时间约3~4 a。各站在500 m^(3)/s下的水位下降幅度均大于3 000 m^(3)/s水位下降幅度,其中高村站的下降幅度最大。(4)游荡段平滩水深由1999年的1.6 m逐步增大到2018年的4.0 m,之后又降低至2020年的3.8 m。(5)从来水来沙条件和河床边界条件两方面探讨了影响游荡段河床累计下切深度的因素,发现前期6年平均来沙系数是影响累计平均河床下切深度的关键水沙因子,定量揭示了游荡段持续的河床粗化对河床下切起抑制作用。

黄河下游平滩流量的模拟方法

在黄河流域水沙变异背景下,准确计算黄河下游平滩流量对于河道冲淤趋势预测与悬河治理十分重要。本文在比较分析已有多个黄河下游平滩流量计算方法基础上,首先建立了考虑非汛期水沙条件影响的平滩流量滞后响应模型,再提出了基于滞后响应模型和能量法的平滩流量模拟方法,结果表明:(1)小浪底运行后非汛期水沙条件发生了重要改变,已有研究提出的三种黄河下游平滩流量计算方法中,滑动平均法、滞后响应模型、能量法均无法有效模拟2000年后的黄河下游河道平滩流量。(2)建立了考虑非汛期水沙条件影响的滞后响应模型,以反映小浪底水库运行以来非汛期来水来沙条件的影响,虽然提高了平滩流量的模拟精度,但平滩流量平衡值的计算公式中部分参数差异较大,结构形式不稳定。(3)借鉴能量法的优点,改进了平滩流量平衡值计算公式,改进后的平滩流量计算方法不仅可反映全年来水来沙的影响,而且可同时反映以床沙中值粒径为代表的床面阻力的影响,新方法不仅具有一定的理论基础,而且提高了平滩流量的模拟精度。

三门峡水库原型试验以来渭河下游河床稳定性变化及其影响因素

为探究渭河下游河道形态演变特征及影响机理,基于多年水文观测资料分析渭河下游河床稳定性演变规律,探讨三门峡水库原型试验以来(2003~2020年),来水来沙条件、潼关高程变化、河道边界条件与河床稳定性的响应关系。结果表明,原型试验期内,渭河下游河道年均径流量呈缓慢增加趋势,年均含沙量均呈缓慢减小趋势,河段河槽呈扩张趋势,潼关高程呈逐年下降趋势。原型试验期前后,渭河下游河段河床横向、纵向和综合稳定性系数均增加,原型试验期内,河床稳定性呈逐年上升趋势。前期3年平均水流冲刷强度和潼关高程变化是影响渭河下游河床综合稳定性的重要因素,利用多元回归分析方法建立了渭河下游河床综合稳定性的经验计算公式,验证了所提经验公式的准确性和可靠性。研究成果可为渭河下游及类似河流管理提供参考。

交汇区水流结构对底泥磷分布特征影响机制

交汇区的水流结构极为复杂,揭示交汇区底泥磷分布特征难度较大。设计交汇区底泥磷分布实验系统及其检测方法,测量交汇区的三维流场和底泥中总磷含量,分析交汇区水流分区与底泥中总磷空间分布的关系,并基于交汇水槽实验中204组水动力参数与底泥中总磷含量数据,建立人工神经网络模型,定量分析流场中水动力参数对底泥中总磷含量的影响,辨识其中的关键水动力参数。结果表明:分离区内水流水平流速较小,底泥磷含量较高;位于分离区外侧的加速区水平流速较大,底泥磷含量较低,但加速区的局部区域(剪切层区)存在显著的底泥磷含量偏高现象;通过人工神经网络模型的参数敏感性分析,定量解释局部底泥磷含量高值现象与该区域较大的向下水流有关。

黄河中下游沉积物对磷酸盐的吸附特征

研究了黄河中下游12个沉积物的临界磷平衡浓度(EPC0),以此判断沉积物是磷'源'还是磷'汇'.用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,结果得到最大吸附容量(PAC),Langmuir吸附平衡常数(k).利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC0、原有交换态磷(NAP)以及固-液分配系数Kp值并考察了环境因子(pH、离子强度)对吸附作用的影响.沉积物的EPC0均大于上覆水体中的磷浓度,沉积物有向上覆水体释放磷的能力.吸附容量与总有机碳(TOC)含量有较好的正相关关系.pH<6.0,沉积物释放磷并且随着pH增大吸附量增加很快;6<pH<9.7,P的吸附量维持在一个较恒定的水平;pH>9.7,吸附量略有增高.随着Ca2+离子强度的增加,沉积物对磷的吸附量减小.

长江上游推移质泥沙输移研究

针对目前长江上游精度较高的推移质输沙率公式还未公认接受的现状,利用长江上游8个测站(点)共计1 290组推移质运动实测资料,点汇无因次水流强度指标和泥沙输移强度相关关系,发现无因次W*-Φ的关系较好。然后根据输沙率公式的标准化对其关系式进行回归分析,并利用实测资料对回归公式进行了验证。结果表明,该公式较适用于长江上游河流的推移质输沙率公式,推荐在长江上游河流使用本文回归公式。

三峡水库135～139m蓄水阶段万州—李渡河段床沙粒径变化特性

从2003年6月—2006年9月三峡水库库水位按135～139 m方式运行(枯水期坝前水位139 m,汛期坝前水位135 m),其回水末端位于涪陵李渡附近,常年库区在丰都以下。分析了该阶段蓄水期三峡库区原型观测资料,研究了万州—涪陵李渡河段床沙沿程变化特性及淤积物的级配组成,由该河段的床沙粒径变化分析其泥沙基本运动规律,从而对该河段以至于三峡库区的泥沙运动规律有一个初步的认识。

漫湾水库拦沙对大朝山水库淤积的影响研究

水库泥沙淤积预测是水库调度运行的重点和难点之一,需要用合理的预测模型,大量的实测数据资料,才能进行准确的水库淤积预测。利用韩其为[1]水流挟沙力公式以及戛旧站多年径流、泥沙资料,进行了漫湾水库的拦沙预测分析。对漫湾大坝下游宽级配基岩河床冲刷作了阐述。进行了上游有无漫湾水库蓄水拦沙时,大朝山水库淤积分析计算。分析结果表明,漫湾水库对大朝山水库的拦沙作用是十分明显的。

长江上游推移质泥沙输沙率公式的检验

对现有推移质输沙率8个代表性计算公式,采取分散度比较法,利用长江上游8个测站(点)共计1 290组实测资料对其进行检验,以探讨其对长江上游输沙律的适用性。分析发现:各公式的计算结果非常分散,其中Engelund-Hansen公式精度相对最高,Yalin公式次之;若计算水流强度和输沙强度大的河流(如乌江、虎跳峡上峡口)时,Parker公式计算精度较高。各家公式并不适用于受下游峡谷洪水期雍水影响的河段(如奉节河段)。

冲积河流河床稳定性综合指标

冲积河流河床稳定性指标在实践中是判断河流泥沙运动强度、沙丘运动引起的河床变形强度和划分河型的依据。河流动力学研究成果表明,河床纵向稳定性取决于河道纵向水流输沙能力,而纵向水流输沙能力与纵向水流参数成比例。类比于纵向稳定性与纵向水流参数的关系,认为横向稳定性与横向水流参数成比例,以及河床稳定性综合指标取决于纵向稳定性与横向稳定性的对比。经推导,得到了反映水流动力因素、河床几何尺寸和边界特征的河床稳定性综合指标一般表达式。根据天然河道和模型小河的河型资料,确定河床稳定性综合指标。该指标反映了河床综合稳定性且可以用来进行河型判别。

长江口北支水道水沙特性分析

从实测资料出发,结合水流数值计算成果,对长江口北支水道的水流、泥沙和含盐度等资料进行分析,得出了北支水道的水沙特性,并分析了水沙变化与河床变化的相互关系。北支水道在1958年南通河段河势控制后,径流分流比逐年下降,并渐趋稳定于3%左右。北支水道受径流影响越来越小,主要受潮流作用。随着水沙特性的逐年变化,北支水道0m以下槽蓄容量逐年减小,并渐趋稳定,北支上段为逐年淤积最快的区域。由此反过来影响了水沙条件的进一步变化,使北支上段平均潮差增加,北支的会潮点由崇头附近下移至青龙港附近。

珠江口沿岸牡蛎养殖场沉积物及牡蛎体内重金属含量与评价

应用原子吸收分光光度计对珠江口9个牡蛎养殖场沉积物及近江牡蛎Crassostrea rivularis样品中的Cd、Cu、Zn、Pb、Cr和Ni的含量进行测定。结果显示,沉积物中的Cd、Cu、Zn、Pb、Cr和Ni的平均含量分别为0.35—3.8、32.4—108.0、58—395、13.2—96.1、14.7—39.9和9.35—40.15μg.g-1干重;牡蛎体内Cd、Cu、Zn、Pb、Cr和Ni的平均含量分别为0.11—12.07、128.8—380.6、1 456.2—1 938.4、0.43—0.98、3.26—10.53和1.44—3.31μg.g-1干重。河口区沿岸养殖牡蛎与沉积物中的Cd、Cr含量具显著相关(p<0.01;p<0.05),可作为Cd和Cr污染的良好指示生物。所有采样点牡蛎体内Pb和Cr含量均低于我国颁布的无公害水产品质量安全标准,但6个采样点的Cd含量略超过安全标准(1.00μg.g-1湿重);4个采样点的Cu含量略超过安全标准(50.00μg.g-1湿重),应引起有关部门的重视。

“黄河下游河道演变基本规律”研究综述

阐明了三门峡水库不同运用方式和出库水沙过程条件下各粒径组泥沙在黄河下游河道纵向调整规律；提出高含沙洪水期宽浅河道的河床演变模式，并阐述了高含沙水流输送过程中水位急剧变化、流量沿程增大等异常现象产生的机理；分析了１８５５年黄河改走现河道１００多年来下游河道纵剖面发育过程，指出目前下游河道尚未达到均衡纵剖面，人类活动造成的水沙减少及其过程变化引起了河道萎缩；系统分析了干流水库调节水沙对其下游河道的影响，指出其影响程度与水库来水来沙条件、运用方式以及水库以下水沙遭遇、河道冲淤状况等因素有关。

神府─东胜煤田开发对乌兰木伦河河道淤积与输沙的影响

神府─东胜煤田自１９８７—１９９３年开发以来，河道露天采煤、矿区建设排弃的大量土石碴堆积于河道或岸坡，导致河床淤积严重，输沙量骤增。乌兰木伦河下游５０ｋｍ净淤积１３１０．５×１０４ｍ３，平均年增加１８７．２×１０４ｍ３，输沙量比采矿前增加７０％，平均年增加７３５×１０４ｔ。文中对河道淤积的泥沙来源和采矿排弃物流失量进行了深入分析，并提出该流域治理的建议与对策。

黄河下游水沙变化及河床纵横断面的演变

近年来,黄河下游来水来沙出现一些新的特点,水沙的变化必然影响下游河床纵剖面和横断面的调整变化。本文利用黄河下游1960-1997年的水沙资料和1977-2002年的断面资料统计分析了黄河下游水沙历年、汛期和脉动变化特点以及主槽平均河床高程和河相系数变化特点。分析表明:1)1986年以后,黄河下游水沙量和水沙脉动量显著减少,艾山以下河流非汛期时常出现断流现象;2)黄河下游纵剖面呈S型发展;3)黄河下游主槽断面面积减小,主槽明显萎缩。

平面二维水流泥沙数学模型有限元分析

建立了水流泥沙平面二维数学模型 讨论了动边界处理方法及定解条件 在利用有限元方法建立了离散的常微分方程组后 ,采用了选择系数质量矩阵集中法求解 ,从而避免了大量方程组的联解 ,极大限度地节省了计算存贮量 ,缩短了计算时间 通过实例验证 ,该模型适用于短河段、沉沙区、放淤区、引航道及边界条件较复杂的水工建筑物附近动床河段的冲淤数值模拟 。

华阳河湖群底泥沉积物特性研究

对华阳河湖群底泥沉积物的粒径、有机质、总磷、总氮含量进行研究,探讨华阳河湖群龙感湖、黄大湖(由大官湖和黄湖组成)、泊湖三大湖区底泥污染物表层及垂向分布规律。结果表明,黄大湖污染程度最大,其底泥中有机质、总磷和总氮含量均比其它湖区要高;有机质,总磷和总氮随着深度而降低,底泥再悬浮释放污染物风险较大;在龙感湖和黄大湖中,总磷和有机质弱相关,总氮和有机质正相关,泊湖则相反,表明3个湖泊底泥沉积物中氮、磷污染负荷的来源有所不同。该研究为研究华阳河湖群内源污染负荷特征和制定湖泊污染综合整治策略提供重要的科学依据。

三峡水库变动回水区铜锣峡河段演变研究

三峡水库铜锣峡河段泥沙模型进行了正常蓄水位１６０ｍ，１７０ｍ，１７５ｍ及１８０ｍ方案的浑水试验；该河段分别处于各种方案的变动回水区上、中、下段位置。文中综合分析了这些试验成果，认为变动回水区内各河段悬移质泥沙淤积量的多少，主要取决于汛期壅水高度，因此优化三峡水库调度是解决变动回水区航道、港口泥沙问题的重要手段之一。建库后卵石推移质主要淤积在回水末端附近和变动回水区上段，应针对不同河段特点实施整治工程。