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.

长江口洋山海域表层沉积物重金属的富积及其潜在生态风险评价

根据长江口洋山海域表层沉积物监测资料,利用变异系数法和富积系数法,对表层沉积物中重金属的空间波动程度及富积程度进行了分析,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对其潜在生态危害程度进行了评价。结果表明:在表层沉积物所监测的重金属中,Pb元素的空间波动程度最高,其它重金属元素的空间波动程度较低,各重金属空间波动程度的顺序依次为Pb>Cd>Hg>Cu>Cr>As>Zn;沉积物中Cu元素的富积程度最高,Pb元素次之,其它重金属元素的富积程度较低,各重金属富积程度的顺序依次为Cu>Pb>Zn>As>Cr>Cd>Hg。潜在生态危害评价结果显示:洋山海域表层沉积物中的重金属对海洋生态系统的潜在生态危害较轻微,均属于轻微潜在生态危害程度,其轻微潜在生态危害程度顺序为Cu>As>Hg>Pb>Cd>Cr>Zn。

三峡水库回水变动区重庆河段泥沙淤积影响及治理

三峡工程按175 m方案蓄水后,随着水库运行时间的增长,重庆主城区河段的泥沙淤积将成累积性增加,边滩加高加宽,河床发生一定的演变,泥沙淤积将会对该河段的港口、航道和沿江市政基础设施和生态环境等造成一定的负面影响。综合各方面的研究成果,进一步加大长江上游的水土保持力度、采取建库拦沙及蓄水攻沙、根据泥沙淤积情况规划调整河道岸线,实施港口改造和航道整治等综合措施,是减少重庆河段的泥沙淤积,降低其负面影响的有效途径。

基于原型沙的三峡库区细颗粒泥沙冲淤模型试验研究

三峡水库常年回水区淤积物多为中值粒径在0.01 mm左右的细颗粒泥沙,按传统理论对此类细沙模型试验进行设计存在困难。提出了一种基于原型沙的库区细颗粒泥沙模型试验方法,流速比尺的确定考虑水深影响,泥沙冲淤时间比尺与水流运动时间比尺一致,含沙量比尺取决于垂直比尺和干容重比尺。黄花城河段2003-2011年以及典型流量水位组合下的泥沙模型试验结果表明,淤积厚度和平面分布与原型符合较好,初步说明该方法适用于三峡库区细颗粒泥沙运动的模拟。

三峡水库变动回水区泥沙问题研究

通过分析三峡水库运用前后的入库水沙特点和变动回水区泥沙冲淤变化规律后认为:建库前该河段年际间河床冲淤基本平衡。三峡水库运用5年来,入库沙量比建库前有较大的减少;该河段总体淤积,主要淤积在边滩,深槽淤积较少甚至有冲刷,土脑子河段发生河型转化;由于长江上游水库拦沙的作用,变动回水区河段的泥沙淤积速率会比原来预计的要小。

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.

北江白石窑水利枢纽坝下变动回水区航道整治试验研究

北江白石窑枢纽坝下变动回水区是北江中游重要的碍航浅滩。整治前,航槽水浅,船舶须减载或等水航行,塞船现象常有发生,维护水深仅在0.8～1.0 m,甚至断航现象时有发生,实施航道整治工程十分必要。为达到Ⅲ级航道标准,本文在分析浅滩的演变特点基础上,开发了河工模型,充分利用前整治建筑物,以因势利导为原则,利用挖槽、整治丁坝和疏浚等工程措施,对2个Ⅲ级航道整治方案进行对比分析,提出整治方案。从分析结果来看,此河段达到2.5 m×60 m的航道尺度是切实可行的。

变动回水区河段的设计最低通航水位确定

变动回水区河段设计最低通航水位确定是目前山区航道整治工程中经常遇到的问题。以广西绣江交口电站的变动回水区河段为例,分析了变动回水区的水沙特性,分别利用水位、流量样本及不同方法计算与分析本河段的设计水位,提出了变动回水区河段设计最低通航水位的确定方法。

老木孔库区河段动床物理模型试验研究

老木孔枢纽建成运行后,库区河段水位将有所升高,流速有所减少,比降将逐渐趋于平缓,水流输沙能力也会随之降低,泥沙沿河道易发生累积性淤积。通过历年实测资料结合动床物理模型试验,对水库运行20 a内河段泥沙淤积量、泥沙淤积分布情况做了定量分析。试验结果表明:枢纽运行20 a末,泥沙主要淤积在水库常年回水区,而变动回水区淤积甚少;库区泥沙淤积后各级频率洪水的洪水位仍未超过建库前同频率下的天然洪水位,对上游乐山大佛及乐山城区的影响不大。

刘家峡水库变动回水区河床质泥沙粒径分布

根据刘家峡水库变动回水区的河段地形特征和历年河床质泥沙粒径级配资料,分析了变动回水区河段淤积和冲刷时,河床质泥沙中值粒径的沿程变化和历年河床质泥沙中值粒径变化过程,并指出粒径分布由粗变细的转折点在变动回水区寺沟峡峡口处.

山区河流枢纽库尾河段航道整治模型试验研究

为探讨山区河流库尾河段航道整治技术,以嘉陵江南充段凤仪场库尾河段为例,分析河床演变、滩险及泥沙淤积规律,探明河段的碍航特性。采用河工模型试验方法,制定了"疏浚、筑坝、护岸"等整治方案。试验表明:优化方案实施后整治效果良好,从根本上解决了山区河流库尾河段变动回水区碍航问题。

三峡成库后库区码头基础形式分析及研究展望

三峡工程蓄水后库区码头建设面临异常复杂的水文环境和特殊的地质环境,码头基础设计和施工技术已经成为影响库区码头建设的瓶颈及技术关键。在全面调查分析库区码头建设的水文和地质条件基础上,系统总结并分析了库区码头常用5种基础形式的适用特点以及成库后存在的问题,并提出成库后码头基础形式的进一步研究思路,可为库区码头基础设计研究提供参考。

三峡变动回水区典型淤沙浅滩土脑子河段河型变化特点分析

土脑子河段是川江三大淤沙河段之一,三峡水库蓄水前为弯曲分汊河型,遵循汛淤枯冲的规律。三峡工程蓄水运用后,该河段汛后冲刷的特性被改变,河型也出现了转化的趋势。依据河道实测资料,分析了该河段在三峡蓄水前后的河床演变,着重探讨了河型的变化以及河型变化对航道的影响。分析表明,蓄水后土脑子河段已基本完成由凸岸深切河曲向宽浅河曲变化的过程,将会进一步转化为凹岸深槽的河曲。目前蓄水位下河道累积性淤积以及断面形态的变化对航道的影响不大,这种情况在156 m时期将会继续,远期随着水库蓄水位的抬高,河段完成由凸岸深切河曲向凹岸深槽河曲的转化,航道条件将会得到根本改善。

三峡水库入库泥沙数量已经、并继续大幅度减少——对“关于三峡水库入库泥沙条件的讨论”一文的回应

针对有文章对三峡水库淤积研究采用的来沙系列提出了异议[1],认为数量偏小,从而使淤积研究成果不安全,“要更多的‘居安思危’才是科学的态度”。本文对此专门予以回应。文中首先指出,在三峡工程论证和设计阶段,采用的1961-1970年水文系列较之多年平均值是偏大的,不是文献[1]所谓偏少。其次,也是更主要的,嘉陵江来沙大幅度减少,及金沙江下段的溪洛渡和向家坝两个电站水库的拦截泥沙,将使三峡水库入库泥沙在100年以内,减少约230×108t,占入库站寸滩来沙量的54.0%。相应的粗沙减少49.28×108t,占寸滩来沙量的80.7%。接着,指出金沙江一系列的水电开发的高坝水库,截断其来沙是长期的,这将是一个客观事实,任何理由也不能否认这一点。文中还提到了嘉陵江来沙减少原因、水库入库站的定义、以及近底层测验资料表明粗沙漏测的数量等专门问题,并指出这些都不是加大粗沙的理由。最后,论述了来沙减少对三峡水库淤积的影响,特别是变动回水区在相当长的一段时间,淤积还会大为缓解。若置100年内以及更长时间减沙的重大效益于不顾,反而提出要加大粗沙来量,这不是用“科学的态度”,或“居安思危”能够解释的。

三峡工程论证及可行性研究阶段泥沙研究工作的几点进展

三峡工程泥沙问题是工程的关键技术问题之一。经过长期及时研究,无论是在水库淤积还是下游河道冲刷,都得以很好地解决,能跟随工程与日俱进。尽管泥沙问题屡遭质疑,但是抓不住具体问题,这与泥沙问题解决颇好有密切关系。有关工程泥沙问题的研究成果,泥沙专家组前后出版了数十本专论,但是理论方面的介绍则很少。本文对支撑三峡工程水库淤积与下游河道冲刷控制的理论研究成果和水库运用技术方面的四大亮点中的三个作简单介绍。即:非均匀悬移质不平衡输沙研究和相应的一维数学模型建立及应用;水库长期使用调度的应用;变动回水区航道控制,以便大家参考。

水库变动回水区分汊河道河型转化影响因素分析

分汊型河道向单一河槽转化是水库变动回水区中一种较为普遍的淤积再造床过程。以三峡水库变动回水区青岩子河段为研究对象,运用平面二维水沙数学模型,分析来沙量、壅水高度等因素对主支汊易位、河型转化的影响。研究结果表明,来沙量减少并未改变泥沙落淤部位和河床演变趋势,虽然同期淤积数量和范围缩小,但河型转化仍将发生;相同水沙条件下,主支汊易位受壅水高度与河床周界条件的双重制约,水位壅高越多,水流动力轴线的变化越明显,泥沙落淤增多,地形条件改变;河床周界条件的变化又反作用于水流流态,从而进一步加速河床形态的调整。

三峡水库运行后朝天门河段水流特性变化分析

在三峡工程建成蓄水背景下,本文选择长江变动回水区中段朝天门河段作为代表,根据所搜集的实测水文、泥沙资料,详细研究分析了三峡蓄水后研究河段的水流条件及泥沙输移的变化规律,旨在为该河段河势演变规律研究提供理论支持,同时也为同类河流的研究提供参考。

泥沙淤积对川维厂码头影响的研究

根据模型试验结果,分析三峡建库后泥沙淤积对川维码头的影响,结果表明:建库后,本河段自然条件下河床淤积、冲刷规律有所改变,导致码头前沿及斜坡式码头泥沙大量淤积,影响码头作业条件。

重庆主城区河段泥沙冲淤变化对港口、航道的影响及治理措施

重庆主城区河段处于回水变动区,三峡水库按175 m方案蓄水后,随着水库运行时间的增长,主城区河段的泥沙淤积将成累积性增加,两岸边滩加高加宽,弯道凹岸冲刷,凸岸淤积,河床演变剧烈,泥沙淤积将会对重庆河段的港口、航道和沿江市政基础设施和生态环境等造成一定负面影响。综合各方面考虑,进一步加大长江上游的水土保持力度,采取建库拦沙及蓄水攻沙,根据泥沙淤积情况规划调整河道岸线,实施港口改造和航道整治等综合措施,将成为减少重庆河段泥沙淤积的有效措施。

控制性枢纽运用后青岩子河段冲淤变化分析

针对三峡水库运行以来,库区青岩子河段来水来沙条件和局部边界条件的变化,以及上游控制性工程运用对其冲淤变化规律和演变趋势的影响,利用实测资料分析青岩子河段在三峡水库运用以来的冲淤变化规律,并采用二维水沙数学模型对该河段控制性枢纽(三峡、溪洛渡、向家坝枢纽等)运用初期20 a(2008～2027年)的河床冲淤变化进行计算和演变趋势预测分析。结果表明,控制性枢纽运用初期,青岩子河段淤积幅度较小,河床平面形态与建库前相比变化不大,总体河势未发生明显变化。