长江下游仪征河段汊道分流属性及航道滩槽演变机制

长江下游仪征河段处于枯季潮流界的上边界,揭示其汊道分流属性及滩槽联动演变机制,对河势控制工程及深水航道工程实践具有重要意义.本研究收集了19552021年水文泥沙及地形等资料,在汊道分流关系及调整成因上:世业洲右汊的分流属性为枯水倾向型汊道,即低流量时期分流比大于高流量时期;19592021年期间,世业洲右汊分流比经历了“稳定下降上升”的调整过程,上游河段滩槽格局调整及流域来沙减少引起的汊道间不均衡冲刷是分流关系调整的主因;流域流量过程调整、河道崩岸等综合影响引起19592017年期间世业洲右汊分流比为减小态势,航道工程实施起到了调控汊道关系的功能,世业洲右汊分流比为增加态势.在滩槽联动演变关系上:仪征河段进口段以展宽为主,世业洲左汊展宽程度大于右汊,左汊河床形态变化与进口段滩槽形态的一致性关系优于右汊,即上游进口段滩槽演变、流域来沙量减少等综合作用会加速了左汊发展;2015年南京以下12.5 m深水航道二期工程建设以来,工程区域淤积且洲体完整性增强,且深槽冲刷及河槽容积增大,表明航道工程已实现汊道分流关系及滩槽调控的功能.

非淹没丁坝挑流对汊道分流的影响

本文通过模型试验,研究定床情况下非淹没单一正交丁坝置干汊道口门前主汊一岸对支汊分流的影响。应用水力学基本原理,探讨了在丁坝影响下支汊分流比的计算,得到(12)式,由(12)式计算的支汉分流比与实测值基本吻合。对于无丁坝时的分流进行研究,其目的是供有丁坝时进行比较,并就本模型试验条件做了一些试验和理论探讨。

长江下游东流水道汊道分流属性及分流比调整机制研究

长江下游河道以分汊河段为主,航道条件复杂且航道整治难度大,探究其汊道分流属性及分流比调整的驱动机制,对枯水期通航主汊道的选取具有重要意义。以长江下游东流水道为对象,剖析了东流水道近10 a来汊道分流比调整的驱动机制。结果表明:1999~2004年期间东港为洪水倾向型汊道,西港为枯水倾向型汊道;2005~2009年间,受航道整治一期工程的影响,东港分流比与流量的关系不显著,西港仍为枯水倾向型汊道;2010~2018年间,东、西港汊道属性发生转变。东流水道老虎滩左汊及西港的底沙输移强度高于老虎滩左汊及莲花洲汊道,进一步加速了东流水道汊道分流关系的调整趋势。

长江澄通河段通州沙西水道整治工程对分流比影响研究

为增加长江澄通河段沿江深水岸线资源,拟进行通州沙西水道整治工程,主要包括边滩圈围工程、洲头潜堤工程、西水道疏浚工程。利用一二维耦合潮流数学模型,模拟计算不同整治方案实施前后的汊道分流比,分析研究工程对通州沙河段的影响。研究结果表明:边滩圈围和潜堤工程、西水道航道疏浚工程、上游径流条件等都将影响通州沙西水道的分流比;仅仅实施边滩圈围和潜堤工程,将减少西水道分流比,而疏浚工程将使西水道分流比有所增加;整治工程实施后,通州沙河段分流比的改变程度主要取决于西水道的疏浚深度,因此,为维持该河段河势稳定应慎重选择西水道的疏浚尺度。

熊家洲新汊道对七弓岭弯道水动力调整的影响

下荆江尾闾的熊家洲河段自1950年斜槽裁弯形成新生汊道分流,使得下游七弓岭弯道水动力发生调整,进而加剧河道崩岸,影响河势稳定。采用水文资料和地形数据,基于MIKE21软件建立熊家洲弯道上下游河段(监利—螺山)的二维水动力数值模型,设置不同来流量和新汊道尺寸,模拟新汊道条件改变对七弓岭弯道水动力调整的影响。研究表明:汊道展宽至分流明显后,主流水动力轴线沿七弓岭弯道的凸岸偏转;当汊道尺寸较大时,汊道出流近似垂直于七弓岭弯道颈口上游河岸,加剧颈口上游未守护河段的崩岸,这为原型观测所证实。

珠江三角洲顶点思贤滘分流自适应调节机制

近年来珠江三角洲顶点思贤滘区西、北两江分流发生重大调整,并影响三角洲的防洪及供水格局,开展思贤滘分流研究对于三角洲分流调控及治理具有重要意义。本文采用20世纪60年代以来思贤滘区水文地形资料,利用物理模型、数学模型、理论分析等方法,分析思贤滘分流自适应调节规律及其机制。结果表明:思贤滘是一个天然的洪水调节器,具有稳定西、北江洪水分流比的作用,洪水越大,西江马口与北江三水流量之比越稳定,其稳定值约为3∶1,思贤滘下游约7 km河段地形是洪水期间分流自适应调整的主控因素,河道受两岸堤防约束,随着上游流量的增大,西、北江过水断面面积之比趋于定值,驱使两江分流比也趋于定值;当枯水期下游潮汐顶托或闸门启闭等作用引起河段发生变动回水时,思贤滘分流相应调整,且分流比对北江下游水体变化更为敏感。

长江荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系

长江是中国的“黄金水道”,通过系统性航道整治和疏浚维护,长江荆江河段航道水深已由2002年的2.9 m提升至2020年的3.5~3.8 m,但仍低于上游三峡大坝库区(4.5 m)及下游河段(4.5~6.0 m),航道水深与上下游不衔接且制约长江航道综合效益发挥。为了适应上下游航道水深,需提升荆江河段航道尺度,亟需明确航道水深资源、碍航特征与河道演变等关系。以长江荆江河段为对象,分析1960—2020年水沙及地形等资料,开展长江中游荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系研究。研究表明:三峡工程运行后荆江河段以枯水河槽冲刷为主,冲刷量占全部冲刷量的90.97%,江心洲和边滩面积减少18.3%,其中江心洲、边滩面积减幅分别为9.4%和24.9%;在河床冲刷与航道整治工程实施条件下,以4.5 m×200 m(水深×宽度)进行航道尺度核查,荆江河段碍航总长度占全河段5.3%;4.5 m水深碍航特征包括砂卵石河段枯水位下降幅度高于河槽下切深度引起航道水深不足,沙质河床内弯曲河段“凸岸侧边滩冲刷、凹岸侧深槽淤积”引起滩槽形态及航道边界不稳定,以及分汊河段内洲滩萎缩与汊道间不均衡冲刷引起枯水航路不稳定及水深不足。

感潮分汊河段上工程施工对防洪影响的物理模型试验研究

通过河工定床物理模型试验研究了感潮分汊河段上的工程施工期前后河道的水流流态、流速场、汊道分流比的变化规律,在详细分析对比试验数据的基础上,评价了工程项目建设施工期对所在珠江河道行洪造成的影响以及由于水流运动变化带来的对河势稳定及堤防安全的影响,提出了相应的防治及补救措施。

长江下游崩岸预警模型水动力指标阈值研究

长江下游河道崩岸灾害频发,多指标崩岸预警模型是基于层次分析法建立的岸坡稳定性评价方法。水动力作为关键影响因素,对于其指标阈值的确定缺少理论和系统的研究。本研究基于理论推导、数模计算和统计方法,确定了对应不同风险等级岸坡稳定性的水动力预警指标阈值,具体包括造床流量当量、近岸流速、水位变幅和汊道分流比变化率等指标。其中造床流量当量和水位变幅指标阈值确定考虑了感潮河段潮流参与造床和周期性潮位波动的作用。近岸流速指标引入了河床稳定性计算公式。汊道分流比变化率指标阈值计算区分了主支汊,得出当变化率大于8%时,主汊岸坡处于不稳定状态。研究结果可支撑长江下游多指标崩岸预警模型的建立,并应用于崩岸灾害防治。

山区河流植被洲滩河段水沙运动特性试验研究

山区河流受水沙条件和河流形态影响,植被洲滩发育丰富,显著改变局部河段的水沙运动及其演变特征。基于室内洲滩模型自然生长植被的水沙试验,探讨了植被与泥沙补给对洲滩河段水流结构及冲淤变形的影响。试验结果表明:植被茎叶加大了对水流的扰动,减缓水流流速,上游补给泥沙在植被周围形成小型沙丘,以波状输移为主;大量来沙条件下,泥沙多落淤洲头及洲尾,促使洲滩快速发育;淹没植被枯萎,茎叶凋落,加剧洲头及洲滩两侧冲刷;植被与上游来沙显著影响洲滩汊道分流特性,加沙和植被茎叶促使左汊分流比降低。因此,山区河流植被与上游泥沙补给调整洲滩汊道过流能力及发育过程,对植被洲滩河段的水沙运动产生较大影响。