三峡工程运用后荆江河段平滩河槽形态调整特点

为确定三峡水库蓄水后荆江河段平滩河槽形态调整特点,提出基于河段尺度的平滩河槽形态参数的计算方法,计算上、下荆江段2002—2013年汛后河段平均的平滩河槽形态参数.结果表明:三峡工程运用后,坝下游河床冲刷加剧,个别河段河势变化剧烈,但总体河势仍基本稳定;尽管局部河段的崩岸现象较为突出,但河段平滩宽度总体变化不大,上、下荆江平均河宽分别为1 388及1 305m,而河段平滩水深平均增加1.6及1.0m,故荆江河段的平滩面积在持续增加.最后建立河段尺度的平滩河槽形态参数与前期5a平均的汛期水流冲刷强度之间的计算关系,用于预测该河段平滩河槽形态随水沙条件的变化趋势.

黄河下游河槽形态演变与水沙关系研究

在 1973～ 1997年水沙及断面资料基础上 ,从实现黄河下游减淤并促使河槽向有利方向发展的角度 ,分析总结了不同河段中水河槽横断面形态随时间和流程变化的特征 ,研究建立了河槽横断面形态指标与河段进口前期水沙系列的定量关系 ,并对维持有利河槽形态的水沙治理措施进行了初步探讨。

三峡工程运用对近期荆江段平滩河槽形态调整的影响

针对近期荆江段河槽形态的显著调整,定量研究了三峡工程运用对其造成的影响。计算了2002—2013年该河段断面及河段尺度的平滩河槽形态参数,并建立这些参数与宜昌站汛期水流冲刷强度的经验关系。还原了在无三峡工程时宜昌站的水沙数据,计算了相应的河槽形态参数,分析了有、无三峡工程时荆江段河槽形态调整的差异。计算结果表明：三峡工程运用后近期荆江段平均河床比降略有调平,河段平滩水深逐年增加,但平滩河宽变化较小,使得河相系数减少6.7%~10.3%;无三峡工程时平滩河槽形态调整较缓,河段平滩水深及面积的增幅分别仅占有三峡工程时的16%和18%。故三峡工程运用没有改变近期荆江段河槽形态趋于窄深的调整趋势,但一定程度上加快了调整过程。

下荆江河槽形态及过流能力调整对上下游边界条件的响应

受三峡工程运用与洞庭湖出流顶托影响,下荆江河段的进口水沙条件及其出口侵蚀基准面发生改变,河床冲淤调整剧烈,平滩河槽形态及过流能力变化显著,威胁到两岸的防洪安全。首先采用一维水动力学模型及河段平均的河床演变分析方法,计算了下荆江2002—2016年河段尺度的平滩特征值(平滩宽度■、水深■、面积■及流量■),以及石首与监利两站相应警戒水位下的过流流量(QwnSS、QwnJL)。其次分析了上述参数对上下游边界条件的响应,并建立了这些参数与前5年汛期平均水流冲刷强度■(上边界)、当年上下游汛期平均水位差■(下边界)之间的单因素及多因素响应关系,并对综合关系式进行了率定与验证。结果表明:(1)受大规模护岸工程控制,下荆江河床调整以河段平滩水深增加为主,增幅为8.8%,相应宽深比减小8%,河床趋于窄深;(2)河道过流能力年际间变化较大,无明显单向增加或减少趋势,其中河段平滩流量介于27 401~34 548 m3/s之间,多年平均值为31 335 m3/s,而石首及监利两站警戒水位下过流流量的多年平均值分别为36 976、34 381 m3/s;(3)在综合关系式中,对于河段平滩面积■而言,上边界■占比的平均值约为96%,且■随■的增加而增大;对于河道过流能力(■、QwnSS、QwnJL)而言,下边界■占比的平均值约为86%,且■、QwnSS和QwnL均随■的增加而增大。故下荆江河段平滩河槽形态调整主要与进口水沙条件有关,而过流能力调整主要受出口侵蚀基准面条件(洞庭湖出流顶托)控制。

黄河下游游荡段持续淤积及冲刷时平滩河槽形态调整规律

自1986年以来,由于上游来水来沙量不同程度的减少及小浪底水库的运用,进入黄河下游的水沙条件发生了较大变化。下游河道分别经历了持续淤积和持续冲刷的过程,其平滩河槽形态调整较为显著,尤其在游荡段。利用1986—2012年汛后实测淤积断面资料,统计了各年游荡段汛后28个断面的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)。然后,采用基于对数转换的几何平均结合断面间距加权平均的方法,计算了基于河段尺度的游荡段平滩河槽形态,并分析了这些参数的变化规律。计算结果表明:河段平滩河槽形态的调整与汛期及非汛期水沙条件都密切相关,且能与前期4年平均的汛期及非汛期的流量及来沙系数建立经验函数关系。该关系式可反映出流量、来沙系数对平滩河槽形态各参数的不同影响,并有较高的相关系数。

三峡工程运用后宜枝河段平滩河槽形态调整对来水来沙的响应

三峡工程运用后,受上游来沙减少及水库拦沙影响,下泄沙量急剧减少,坝下游宜枝河段发生显著冲刷,平滩河槽形态也相应调整。由于宜昌及宜都河段在河型、河床组成上略有不同,且不同断面的河槽形态沿程变化较大,故采用基于河段平均的方法,分别计算了这两河段2002-2013年的平滩河槽形态参数。计算结果表明:研究时段内两河段的平滩河宽总体变化很小;但宜昌段平滩水深约增加1.3m,而宜都段平均冲深达2.9m;两河段的平滩面积均呈持续增加趋势。在此基础上,建立了河段尺度的平滩河槽形态参数与前5年平均的汛期水流冲刷强度之间的经验关系,用于预测该河段平滩河槽形态的调整趋势。

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

根据多年实测大断面统计资料,分析了黄河下游各河段的水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系。结果表明：高村以上游荡型河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;艾山以下情况与高村以上相反,为窄深型河道。在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有＂多来多淤多排＂的输沙特性,窄深型河道在洪水时具有＂多来多排＂的输沙特性。河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是随河宽的沿程变小,洪水的输沙能力沿程增强。河道底沙的运动速度比洪水传播慢,这是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因。

黄河下游来水来沙对河槽形态与河型的塑造作用

来水来沙对河槽形态与河型塑造是冲积河流河床演变研究的重要内容。利用黄河下游泥沙特性可将水流挟沙力转换成下游河道输沙平衡关系,进而推出河槽形态及河型与来水来沙的定量关系。结果表明是高含沙洪水塑造了下游上段纵坡较陡、断面宽浅、主流不稳定的游荡性河道。在当前水沙条件下,比降调整受河口限制,高含沙水流未能通过调大比降使淤积达到平衡,导致河床纵剖面平行抬高,是悬河发展的重要原因。

黄河下游河道河槽形态与输沙特性研究

据多年实测大断面的资料统计,分析了各河段的河槽特性水面宽、宽深比B/h、单宽流量与流量的关系。高村以上游荡性河道随着流量的增加,宽深比B/h增加、单宽流量减小,为宽浅型河道;反之艾山以下为窄深型河流。在实测资料范围内,河段的输沙特性与河槽形态关系密切,宽浅型河道具有"多来多淤多排"的输沙特性,窄深型河流在洪水时具有"多来多排"输沙特性。河槽形态的沿程变化,使得洪水输沙能力没有因比降沿程变小而降低,而是通过河宽的沿程变小,流速增加,洪水的输沙能力沿程增强。其底沙的运动速度比洪水传播的慢是造成黄河下游河道长距离冲刷的根本原因。

塔里木河河槽形态调整特点及影响因素

为确定塔里木河干流河槽形态调整过程及特点,根据2005—2013年实测水沙数据及断面资料等,分析了塔里木河河槽形态演变特点及影响因素。结果表明:2005—2009年中上游河段河槽逐渐萎缩,平滩面积总体呈下降趋势;2010—2013年汛期水流冲刷强度增大,游荡型河段平滩河槽形态主要体现为横向调整,断面趋于宽浅,过渡段相对稳定,弯曲型河段汛期水流冲刷强度变化趋势与游荡型河段一致,期间平滩河宽变化较小,断面朝窄深方向发展;2009—2011年游荡型河段和过渡段纵比降减幅分别为1.7%和3.0%,河床比降趋于调平,弯曲型河段纵比降增幅为1.6%,河床略微冲刷;水流冲刷强度能够较好地响应河槽形态变化,可用于预测塔里木河平滩河槽形态冲淤情况。中上游河岸土体在近岸水流作用下容易分解,稳定性差,在一定程度上加快了河床调整过程。

从水流挟沙力和河槽形态规律分析黄河调水调沙

在分析水流挟沙力和河槽水力形态规律的基础上,研究调节流量、含沙量和泥沙组成的优化组 合,解决河道输沙减淤和河槽相对稳定问题,提出调水调沙方向,达到合理利用水资源和河道减淤与治 理相结合的目的。

黄河下游游荡性河道治理方向探讨—兼论河槽形态与河型

本文首先指出:黄河下游生产堤的存在不是产生二级悬河的主要原因,治理宽浅游荡河段的方向是塑造窄深河槽.不同河段的对比分析表明,宽浅河流总是顺直的,而只有窄深河槽的河段才能形成弯曲性河流.本文对不同的来水来沙条件下黄河下游游荡性河段的河槽形态变化进行了较为全面的分析研究,发现高含沙洪水能塑造窄深河槽,游荡性河段较陡的比降是造成河槽不稳定的因素,在天然来水来沙条件下,河床调整呈恶性循环,只有特殊的水沙组合才能对其进行改造.因此,主要由高含沙洪水输送泥沙,塌滩的低含沙洪水很少发生的北洛河模式可称最优.

长江下游东流水道近期河槽形态及平滩流量变化

东流水道历史上主支汊频繁改道、滩槽剧烈变化,长期以来是长江下游重点碍航浅滩之一。三峡水库运行后,同时受到航道整治工程作用,东流水道河床处于持续调整中。河槽形态和平滩流量变化是河道治理和保护利用中的重要参数,根据2012~2018年东流水道水下地形和水沙系列资料,采用河段平均计算法,得到河段尺度的平滩河槽形态参数及平滩流量变化过程。结果表明:2018年河段平滩面积及平滩流量较2012年分别增大2.1%、3.3%。2014年前平滩水深减小2.8%,平滩河宽增大至2511.1m;2014年后,平滩水深减小至14.5m,平滩河宽增大4.6%,表明该河段洲滩横向展宽较纵向冲刷大,需进一步加强洲滩守护。

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。

近期黄河下游游荡段平滩河槽形态变化计算

小浪底水库运用后黄河下游河床持续冲刷,其平滩河槽形态发生了显著变化,尤其在游荡段。而游荡段的断面形态沿程变化较大,因此需要采用基于河段尺度的特征变量来描述整个游荡段的平滩河槽形态变化。本文应用了基于河段尺度的平滩河槽形态参数(平滩河宽、水深及面积等)的计算方法,该方法以各断面的这些参数计算为基础,同时考虑了基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均的计算。然后利用近10多年来下游游荡段的实测大断面资料,计算了汛后各断面及河段尺度的平滩河槽形态参数。计算结果表明小浪底水库运用后,游荡段主槽形态调整中尽管横向展宽过程较为突出,但仍以冲刷下切为主。最后建立了河段尺度的平滩河槽形态参数与下游4年平均的汛期流量及来沙系数的关系式,在一定条件下可预测游荡段平滩河槽形态变化情况。

2002—2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。

水流泥沙进入浅水层初期的河槽形态演替规律

采用非均匀沙进行水槽概化试验,在恒定的来水来沙、河床比降和出口侵蚀基准面不变的条件下,研究水流泥沙进入浅水层初期的河槽形态演替变化规律.研究表明,河槽形态的演替规律经历3个阶段变化:第一阶段,顺直河槽和分汊河槽交替出现;第二阶段,随支汊河槽分流能力逐渐减小并消亡,分汊河槽逐渐向微弯状河槽演替;第三阶段,微弯河槽不断地在堆积体表面摆动,随其凹岸不断冲刷后退致使曲折系数变大,逐渐向蜿蜒状河槽演替.经分析,第二阶段和第三阶段的河槽形态呈现明显的正弦曲线特征:上段河槽处在正弦曲线进水口处,中、下段河槽的弯道段位于正弦曲线的波峰和波谷位置;随历时增加,正弦拟合曲线的振幅和方向角逐渐变大,河槽的弯曲系数逐渐趋于稳定.最后从泥沙运动和边界条件两个角度对河槽形态演替变化的形成条件进行了分析.

流凌封河预报指标法及其在黄河内蒙古河段的应用

把流凌封河累积负气温作为黄河内蒙古河段封河预报关键指标,明确累积负气温与封河流量、降温强度、河槽形态等的关系,确定现有河槽形态以及海勃湾水库运用影响下不同流量和降温强度封河所需的累积负气温,并建立了流凌封河累积负气温预估公式。指标法可以在很大程度上提高黄河内蒙古河段封河预报的预见期与精度。

长江河口主槽地貌形态观测与分析

人类活动可以改变流域至河口的泥沙输运与沉积。尽管一些近期的研究已经调查了长江河口的形态演变,然而,流域和河口工程如何影响河口河床的形态演变仍然是不清楚的。该文利用2010年至2015年多波束测深系统和浅地层剖面仪等先进现场测量仪器的长江口主槽走航测量资料,并结合主槽表层沉积物资料,分析了近年来人为强干扰下的长江河口主槽底床微地貌形态,以理解近期人类活动对河口的影响。结果显示：近年来长江河口主槽底床上除了存在平床、沙波、冲沟和冲刷痕等常见微地貌形态外,还存在着疏浚痕和凹坑等人为微地貌形态。在流域和河口大型工程的共同影响下,近年来南北港中上段、横沙通道和南槽上段均受到不同程度的冲刷,其主槽底床上呈现出不同程度冲沟和冲刷痕等侵蚀性微地貌。而由于疏浚工程的影响,南港下段、圆圆沙航槽和北槽航道底床上出现了大范围的疏浚痕和凹坑。近年来包括南槽上段、北槽主槽中段和下段的局部区域和北港拦门沙河段局部区域在内的长江河口最大浑浊带的河床沉积物有粗化趋势。南北港中上段和横沙通道的大部分区域均发育了大量沙波微地貌;总体上,长江河口沙波的波高在0.12~3.12 m,波长在2.83~127.89 m,波高/波长在0.003~0.136,长江河口中上段的沙波尺度（波高的均值为0.91 m,波长的均值为20.08 m）大于密西西比河下游（波高的均值为0.87 m,波长的均值为17.62 m）,且两区域沙波的几何形态差异性较小。

黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化

为全面描述黄河口尾闾段的河床形态调整及过流能力变化,采用河段平均的计算方法,确定了尾闾段(利津—西河口)1990—2016年汛后断面及河段尺度的平滩特征参数,分析河段平滩河槽形态调整特点、河段平滩流量变化过程及其与累积河床冲淤量的关系。结果表明:近30年来黄河尾闾段的河床形态调整过程较为复杂,河相系数在1990—2003年呈振荡式升高,2003年以后持续减小,说明断面形态朝窄深方向发展;平滩流量变化与河段冲淤过程密切相关,淤积时平滩流量减小,反之则增大;建立这些河段平滩特征参数与利津站前4年汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系,且相关系数均大于0.8,说明黄河口尾闾段河床形态调整及过流能力变化能较好地响应利津站水沙条件的改变。