MATHEMATICAL MODEL OF RIVER BED CHANGE DOWNSTREAM OF XIAOLANGDI RESERVOIR

A mathematical model of river be d change downstream of the Xiaolangdi Reservoir was developed based on the most recent achievement of sediment theory in the Yellow River. The model was verified by the comparison of computed results and measured data from 1986 to 1996. Num erical prediction of the erosion and deposition downstream of the Xiaolangdi Res ervoir in its first operation year was carried out, and a series of suggestions were given for reservoir operation mode in its early operation period.

金沙江下游三堆子河段卵石推移质输沙率公式研究

金沙江上中游梯级水库运用后,进入下游的悬移质输沙量大幅减少,水沙条件显著变化;同时,卵石推移质输沙量在总输沙量中的比重明显增加,对水库淤积进程影响显著,开展变化水沙条件下金沙江下游卵石推移质输移规律研究具有重要意义。基于下游入口三堆子水文站2008—2021年卵石推移质实测资料,对经典起动流速公式和推移质输沙率公式进行了检验与修正。结果表明:与经典起动流速公式计算结果相比,通过引入以卵石粒径为变量的系数,所得到的不同粒径范围的卵石推移质起动流速修正公式,计算精度显著提高;经典推移质输沙公式的计算结果在输沙强度较低时与实测值偏差很大,通过建立输沙强度与水流强度的关系,并引入隐暴参数对公式进行修正,明显提升了其在低输沙率情况下的计算精度。修正后的起动流速公式和推移质输沙率公式能更有效地反映三堆子河段卵石推移质的输移规律。

小浪底水库运用对黄河下游河道水流阻力的影响

小浪底水库运用后,黄河下游河床冲刷粗化严重、水流阻力变化十分明显。为定量描述小浪底水库运用对水流阻力的影响,基于黄河下游水文站流速、河宽、床沙粒径、曼宁系数等实测数据分析,结合床面形态控制数理论及实测床面形态资料,建立了包含床面形态因子的动床阻力计算公式,计算精度得到了黄河下游水文站1508组实测数据的验证。分析计算表明:黄河下游床沙粒径上段粗、下段细的特征更加突出,高村以上游荡型河段沙垄发育、动床阻力增加明显;高村以下河段,河床冲刷粗化程度明显减少,动床阻力变化相对较小,但河槽断面趋于窄深,洪水期岸壁阻力增大明显。小浪底水库运用促进了黄河下游床面形态的发育,增大了各河段的水流阻力。

辫状河储层隔夹层特征及其对剩余油分布的影响

以高尚堡浅层北区NgⅣ油组辫状河储层为研究对象,通过岩心观察和测井曲线分析,识别出泥质、钙质、物性和特殊岩性等多种隔夹层类型。基于储层单砂体构型研究和层次分析方法,将目标区域储层划分为"隔层"、"薄隔层"和"薄夹层"3个层次;该划分方案能精细表征和刻画辫状河储层内隔夹层的分布特征。数值模拟结果和实钻资料表明,"隔层"较"薄隔层"对剩余油富集程度的影响大,"隔层"是控制层间剩余油最重要的因素;"薄夹层"的垂向位置、数量、面积及其与注水井配置关系等是影响层间剩余油分布及富集的主要控制因素。

高尚堡油田砂质辫状河储集层构型与剩余油分布

以洪泛期沉积的泥岩作为标志层,应用精细成因地层对比方法建立南堡凹陷高尚堡油田新近系馆陶组下段辫状河单砂层成因地层格架。将辫状河地质露头及室内沉积模拟实验成果作为模式指导,通过辫状河单河道识别、地质统计学规律和生产监测资料分析,确定该区辫状河单河道宽140～560 m。根据岩相组合类型及其顶底界面特征,识别出河道充填、顺流增生、砂质底形、砂席和溢岸细粒等5类辫状河储集层构型单元。河道充填构型单元发育和优势渗流通道导致河道充填构型单元形成底水水锥型水淹,剩余油分布在油井间且丰度高。顺流增生单元纵向渗透率级差小,水淹均匀,剩余油呈薄层状低丰度分布在油井间。

三峡水库建成后对长江河床演变的影响(英文)

长江三峡水库是特大型水库.长江三峡水利枢纽建成后,由于水动力条件改变,引起水库上、下河段河流地貌发育过程的一系列变化,对环境产生如下冲击和影响:①基准面抬高,流入水库各条支流在入库河口区及以下区域迅速产生水下淤积,形成河口拦门沙和水下三角洲.②水库上游河道发生变形.水库蓄水后引起库岸变形,这种库岸变形可能延续几十年的时间,影响到库岸的稳定性、水库库区附近淹没浸没以及水库渗漏等.水库运营时清水下泄,引起水库下游河床冲刷以及下游河道变形,受影响最大的是武汉及其以上荆江河段.根据三峡库区的实际情况,认为影响最大、最应该立项和进行综合研究的问题有3个方面:第一,入库河流河口地区的水下淤积问题;第二,水库运营过程中引起的库岸变形及库岸的稳定性问题;第三,水库下游清水下泄河床重新调整时,对下游荆江等河道的影响.

近期三门峡水库运用的几个问题讨论

本文针对近期潼关高程居高不下 ,下游河槽萎缩等问题 ,根据实测资料分析得出 :潼关高程升高对库容损失影响不大 ,科学进行水库调度 ,改善库区冲淤分布 ,可以进行综合利用 ;三门峡水库“蓄清排浑”运用 ,对下游河道的冲淤影响 ,经历了减淤和增淤两个阶段 ,近期水库汛期采用“洪水排沙 ,平水发电”运用 ,初步分析对下游河道有一定的减淤作用。

三峡水库蓄水后荆江河段水位变化研究

基于2003～2007年的实测资料计算了荆江河段冲刷深度,并利用河段各粒径组的冲刷量估算了其交换层厚度,得到河段达到极限冲刷状态后,在一般的年份交换层厚度不会超过蓄水初期的数值。在此基础上预测了荆江河段冲刷的最大值及相应水位变化。结果表明,与现有的研究成果相比,荆江河段极限冲刷量及中、高水位变化的幅度均较小。

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。

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。

三峡水库蓄水前后嘉鱼水道河床演变

长江中游河道宽阔,分汊河段较多,洲滩冲淤消长变化较大,河道深泓主流摆动也较频繁,三峡水库蓄水运行后,分汊河道演变及航道条件随之发生改变。以长江中游主要碍航浅水道之一的嘉鱼水道为例,在已有研究成果的基础上,结合近期实测资料,分析微弯分汊型河段自身演变,认识三峡水库蓄水前后水道演变过程和特点,分析水道演变的影响因素,探讨三峡工程对本水道演变的影响,在此基础上预测水道演变趋势和航道条件变化。分析结果表明:三峡水库蓄水改变了嘉鱼水道过渡段单双槽交替的变化规律,弱化了汪家洲边滩与复兴洲低滩彼此消长的关系,河道洲滩以冲刷为主,预计在三峡工程的长期影响下低滩仍会有所冲刷,左汊进口更趋宽浅,主流摆动空间增大,航道条件的不稳定性较大。

水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进展

在水利枢纽尤其是水库的拦蓄与调节作用下,下游河道的来水来沙条件显著变化,将导致下游河道不平衡输沙,引起河床冲刷与再造。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程,兼具床沙冲刷粗化交换悬移质恢复等多过程耦合的微观水沙运动特性,以及泥沙冲淤床面形态变化纵比降改变河型河势调整等多尺度复杂响应的宏观形态变化。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段,从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。归纳和总结了国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究成果,对河床冲刷与再造实体模型试验和数值模拟中的模型沙选择、泥沙恢复饱和系数等关键技术问题的研究进展进行了分析,并指出了需要进一步研究的重点和亟待解决的科技难题。

非恒定流冲沙模型时间比尺变态及其修正方法

非恒定流条件下,时间比尺变态将显著影响动床河工模型试验结果的可靠性。本研究以三峡水库上游引航道非恒定流冲沙试验为例,利用模型试验确定了非恒定流时段的长度,基于对时间比尺变态影响的分析,提出了改进试验精度的措施。研究表明,有条件地改变模型时间比尺后,模型中恒定流时段长度能够更好地反映原型的真实情况。通过延长总的冲沙时间来抵消因时间变态引起的有效冲沙时间的减少,可提高模型的冲沙过程与原型的相似性。

洮河异重流倒灌对刘家峡库区河床变化的影响

刘家峡库区黄河支流洮河为多沙河流,入汇黄河后形成异重流向上游倒灌,使洮河口至黄9断面形成倒比降,对库区河床变化及淤积形态产生较大影响,常规一维数学模型不能反映洮河异重流倒灌对河床变化的影响。根据能量方程结合谢才公式,提出了异重流侧向潜入后倒灌流量的计算方法,构建了包含异重流模块的一维非恒定流水沙数学模型,采用1982—2013年实测资料对刘家峡库区进行了冲淤计算。结果表明:计算结果与实际吻合较好,库区黄河各河段淤积分配计算结果与断面法实测结果基本一致,较好地模拟了黄4断面的淤高及黄河干流淤积三角洲向坝前的推进;洮河异重流倒灌对刘家峡库区黄4—黄9库段河床冲淤变化影响极为明显,计算过程中必须考虑异重流倒灌问题。

基于河谷下切面与软弱层关系的顺向坡破坏机理

为弄清河谷下切面和软弱层组合特征对顺层斜坡的破坏失稳模式和成因机制的影响,采用UDEC建立了相应的数值模型,结合该区域内顺层滑坡的工程地质特征进行了深入探讨。研究结果表明:顺层斜坡坡脚河谷下切面与坡脚处软弱夹层的空间位置关系造成了滑坡失稳的3种变形破坏模式,滑移-剪切、滑移-剪断、滑移-弯曲-溃屈。得出了在坡脚河谷不同下切深度下岩质顺层斜坡变形破坏模式的转化过程及成因机制,并结合三峡库区实际案例验证了相应的变形破坏模式和成灾机制。

对三门峡水库冲淤及潼关高程的几点看法

根据潼关高程控制及三门峡水库运用方式研究项目组的研究成果和三门峡水库2002年11月至2005年10月改变运用方式的原型试验，对潼美高程提出了几点看法。首先指出三门峡水库在1974—1985年12年内曾经处于淤积平衡，并强调了其相应的来水来沙及坝前水位的条件；后来平衡被破坏，主要是来水来沙变化所致。对近一年来三门峡水库汛期敞泄排沙的试验结果进行了较为深入的分析，指出三门峡水库经过一定流量冲刷后，即令再来大流量也难以冲刷的事实，充分说明了水库冲刷与淤积并不是完全可逆的。这个情况在研究三门峡运用方式时应引起注意。最后提及了数学模型对潼关高程研究的一点看法和对研究结果的一些见解。

长江三峡水库对变动回水区河段的再造床问题

通过河工模型试验及概化模型试验，对三峡水库变动回水区泥沙冲淤规律及其对航道的影响有了清楚的认识、在此基础上，用河流动力学的基本理论分析了水库对变动回水区的再造床过程及再造床机理，并指出再造床各个阶段的航道问题．

潼关高程的稳定降低与渭河下游河道综合治理

本文采用实测资料分析和泥沙数学模型计算等方法对潼关高程的稳定降低和渭河下游河道的综合治理等重要问题进行了研究,得到了如下认识:(1)潼关是三门峡库区的天然卡口和渭河下游河道的侵蚀基准面,从减少渭河下游淤积、减轻渭河下游洪涝灾害及改善渭河流域生态环境等方面考虑,降低潼关高程是十分必要的;(2)通过调整三门峡水库运用水位,潼关高程是可以降低的,但不同的来水来沙条件下降低的程度是不同的,近期目标可确定为下降1m,采用多种措施的组合后的中长期目标可确定为下降2m;(3)潼关高程降低到相对稳定的状态一般需要4～8年,这与来水来沙条件和三门峡水库运用方式有关;(4)建议三门峡水库运用水位近期采用汛期敞泄、非汛期控制在312～318m范围内的方案,综合考虑后认为非汛期水位目前控制在315m较好;(5)渭河下游河道的治理应采取包括降低潼关高程、河道整治与疏浚、加高加固堤防和跨流域调水等综合措施。

小浪底水库库区及下游河道冲淤变化研究

利用小浪底水库运用以来至2008年的实测资料,对库区及下游河道的演变情况进行了研究。结果表明:①截至2008年4月,小浪底库区共淤积泥沙23.22亿m3,干、支流淤积比例分别为84.3%、15.7%;②小浪底水库干流淤积形态为水库回水末端附近的三角洲淤积及三角洲以下的异重流和浑水水库的淤积体;③小浪底水库下闸蓄水运用以来,黄河下游各河段均发生了冲刷,利津以上河段冲刷15.89亿t;④截至2008年汛初,花园口以上河段平滩流量已增大至6 000m3/s,花园口—高村河段平滩流量增大为4 500 m3/s左右,高村—艾山为3 800 m3/s左右,艾山以下大部分河段为4 000m3/s以上;⑤2002—2005年小浪底水库调水调沙年均增加黄河下游冲刷量0.18亿t。

三峡水库运行后城汉河段会只淤不冲吗?——对“关于三峡工程对城陵矶防洪能力影响有关研究的讨论”的讨论

本文对“关于三峡工程对城陵矶防洪能力影响有关研究的讨论”一文进行回应和讨论。文中首先分析了城汉河段在一段时期淤积的机理,同时指出从近50年来该段并不是如文献[1]所说的只淤不冲,而是也发生了冲刷,其中1992年至1998年就冲刷0.868×108m3。冲刷的原因就是因为宜昌水文站年来沙减少了1×108t。更雄辩的事实是,在三峡水库蓄水后该段也发生了冲刷,这些说明文献[1]断言,三峡建成后在100年内城汉河段都处于淤积状态是完全不符合实际的。其次,指出文献[1]采用的分析方法在理论上根据不足,而且无法证明城汉河段长期淤积。本文接着从非均匀沙挟沙能力的理论,通过水量百分数调整、粗细泥沙交换、以及挟沙能力负荷等多方面论证了城汉河段在三峡水库蓄水后即会发生冲刷,而汉口以下在一些年以后也会发生冲刷,从而推翻了文献[1]的结论。最后本文在上述讨论的基础上质疑了文献[1]认为三峡建库对城陵矶防洪不利的观点。