冲刷及整治工程叠加作用下武汉河段滩槽调整特征与成因

大型水库的修建引起了坝下游的滩槽调整,进而对河势、航运、防洪及生态等产生显著影响。为探究滩槽调整的驱动机制,采用1952—2022年水沙和1959—2021年地形观测资料,以长江武汉河段为例,分析了床沙组成、来水来沙及整治工程等因素的影响。研究表明:①武汉河段枯水河槽冲刷量占全河槽冲刷量的90.4%,断面趋向窄深化,河相系数减小。不同江心洲及汊道冲淤出现差异性调整,2001—2021年,铁板洲和白沙洲洲体面积分别减少了63.1%和61.5%,潜洲和天兴洲洲体面积分别增大了212.3%和14.5%;2013年后,铁板洲左右汊均冲,天兴洲汊道左淤右冲。②来沙量锐减,河床以0.125 mm≤d<0.25 mm的细沙居多,抗冲性较弱,是冲刷加剧的先决条件;三峡水库的削峰补枯作用加剧了枯水倾向汊河的冲刷幅度;整治工程改变了滩槽冲淤的横向分布,是江心洲差异性调整的主导因素,也是天兴洲保持左淤右冲的重要原因。③三峡水库蓄水前,洲滩之间演变联动性强;三峡水库蓄水后,来沙减少和中水期时间延长导致洲滩冲刷萎缩,洲滩之间演变联动性变弱;整治工程实施后,工程保持了心滩稳定且其缓流滞沙效应提高了抗冲性,心滩淤长的同时限制了边滩发育,叠加来沙进一步减少,边滩之间、心滩之间演变联动性进一步变弱,边滩与心滩之间演变联动性再次增强。

黄河下游漫滩洪水滩槽分流比变化及其影响因素分析

采用实测资料分析的方法,研究了黄河下游漫滩洪水滩槽分流比变化及其影响因素。研究结果表明:花园口4次漫滩洪水滩槽分流比均值为0.18,说明主槽是黄河下游泄洪排沙的主体;黄河下游上宽下窄,滩槽分流比沿程变大。1986年后,下游河道萎缩,平滩流量下降,滩槽分流比增大;2000年后,下游河道冲刷,平滩流量增大,滩槽分流比减小。滩槽分流比随滩槽糙率比的增大而减小,随滩槽水面宽度比、滩槽水深比的增大而增大。提高主槽过流能力,必须采用综合治理措施维护下游主槽适宜规模的平滩流量;提高滩地过流能力,必须降低人类活动对滩地的影响,给滩地留有足够的行洪空间,确保全断面行洪安全。

长江口北支上段滩槽演变过程研究

滩槽系统是河口普遍存在的地貌单元,其演变过程直接关乎航槽稳定与滩涂资源利用。利用1992年—2022年长江口北支上段实测地形资料、Landsat遥感影像及长江入海水沙、南北支分流比等数据,分析北支上段滩槽演变过程及可能的影响因素。结果表明,崇头边滩淤涨速率为0.32 km^(2)/a,新跃沙为0.25 km^(2)/a,其中超过50%的研究区边滩淤涨发生在2000年—2003年。同时,崇头河槽在2000年—2008年发生明显侵蚀,容积扩大超过50%。崇头边滩与新跃沙淤涨泥沙来源主要由潮流带入,受上游来沙影响较小。由于北支青龙港河道弯曲及涌潮现象,引起新跃沙快速淤涨。崇头边滩在洪季受径潮流顶托造成泥沙落淤;在枯季因科氏力与淤涨滩涂扩展,形成涨潮冲刷槽,构成北支“槽冲滩淤”的特点。

滩槽交界带不同植被布置方式对水动力特性影响的数值研究

为研究滩槽交界带不同植被布置方式对水动力特性的影响,基于Delft3D-FM构建了考虑二次流影响的二维水动力模型,分析了植被平行布置、交错布置、无植被工况下河道断面速度分布、二次流强度和河底剪切应力。结果表明,与无植被工况相比,植被增加了滩槽间动量交换,布置有植被的河道主槽流速增大,植被区流速减小,植被的存在减小了植被区的二次流强度,增大了主槽的二次流强度和滩槽交界带剪切应力;交错布置植被会明显增大主槽二次流强度。

珠江黄茅海河口湾滩槽结构演变及动态平衡研究

河口湾常由滩、槽地貌系统组合而成,其滩槽结构演变及动态平衡既是河口海岸研究的重要科学问题,又是河口规划治理与港口航道建设的理论基石。本文以黄茅海河口湾为研究靶区,采用“动力−沉积−地貌”的研究思路,基于不同历史年代的海图资料,运用地貌信息熵等分析方法,研究黄茅海河口湾滩槽结构的系统演变特征及动态平衡机制,主要发现包括:(1)黄茅海河口湾半个多世纪以来的地貌演变,大致以2007年为转折点,经历由淤积到冲刷的状态转换,其在1940-2007年呈淤积状态,年均淤积率为1.4cm/a,在2007-2015年呈冲刷状态,年均冲刷率为1.2cm/a。(2)黄茅海河口湾的滩槽结构发生转换,在2003-2007年之间由“三滩两槽”的结构转换为“两滩一槽”的结构,受围垦和疏浚工程影响,滩槽分异趋于加强,呈现浅滩淤浅、深槽刷深的演变特征。(3)黄茅海河口湾地貌信息熵熵值先减后增,从缓慢淤积相对稳定的有序状态向人为干预下冲淤格局变化及滩槽演变的不确定性增加转换;滩槽结构的稳态存在差异,浅滩相对于深槽显示出更高的不确定性。(4)人类活动将滩槽结构的原有稳态打破,疏浚工程使得东槽的活力提升,促进深槽自适应重构平衡向有序方向发展。西滩和东滩经历围垦等人类活动干扰平衡,浅滩失稳呈无序演变。

基于系统论的黄河下游河道滩槽协同治理研究进展

黄河下游河道治理是一项复杂的系统工程,不但受系统外社会、环境和上下游边界条件的约束,还受系统内滩与槽关系的强力制约。多年来,科技工作者从不同层面不同角度开展了大量的研究工作,使得黄河下游河道治理的理论与技术有了显著的提高。系统介绍了近年来黄河下游河道滩与槽协同治理的理论和技术研究进展,并进一步指出在未来河道边界条件、区域社会经济发展和生态环境良性维持的现实需求发生显著变化条件下,探求黄河下游河道河流系统滩槽协同治理的策略与方法,可有效解决滩区发展和治河矛盾日益突出的难题,实现区域社会经济发展与黄河防洪安全大局的和谐。

海南陵水新村潟湖口外滩槽演变分析

海南陵水新村潟湖口外滩槽稳定性差,制约了潟湖的整治和开发利用,为了研究潟湖口外滩槽的演变规律,结合潟湖的地形地貌、海岸动力和泥沙冲淤特点,通过对比潟湖近30 a的遥感影像资料,分析了潟湖口外海岸线、浅滩及深槽的冲淤变化,研究表明潟湖口外潮汐汊道深槽主轴线不稳定,周围岸滩亦存在强烈的冲淤变化,滩槽地貌一直处于单通道和双通道的相互演变之中,一个相对完整的演变期大约需要经历10~20 a左右的时间,波流作用下自东向西的沿岸输沙以及台风等极端事件影响是造成滩槽变化的重要原因。

三峡水库下游分汊河道滩槽调整及其对水文过程的响应

为探究大型水利枢纽影响下分汊河道演变特征及其驱动机制,根据三峡水库下游的实测水文和地形资料,基于动态分流比对分汊河道进行了类别划分,在此基础上研究了主汊、支汊与洲头心滩的调整规律及其对水文过程的响应。结果表明:(1)三峡水库蓄水后,坝下游分汊河道的洲头低滩均呈现萎缩,而汊河则表现为"主长支消"和"主消支长"并存的分异性规律;(2)基于动态分流比的分汊河道类别划分方法,上述演变差异可归纳为枯水倾向汊河发展速率大于洪水倾向汊河的规律,且2008年之后洪水倾向汊河基本表现为淤积特征;(3)水文过程中洪水削减、中水持续时间增长是滩槽调整的驱动因素,汊河冲淤均是向着主支汊格局更加稳定的方向进行,并与流量变差系数减小的水文过程相适应。

珠江口伶仃洋滩槽发育演变影响因素的分析

珠江口伶仃洋汇集了虎门、蕉门、洪奇沥、横门的来水来沙 ,这些水、沙进入伶仃洋后 ,在各种因素的综合作用下 ,不断地运移 ,造成今天的伶仃洋三滩两槽复杂的水下地形。

曹妃甸深水大港滩槽稳定及工程效应研究

曹妃甸是渤海唯一不需要开挖航道和港池即可建设30万t级大型泊位的天然港址.该深水大港滩槽及潮沟为一个整体,自然条件下能否长期稳定是关注的焦点,只有稳定才能建港.本文简述了曹妃甸近岸海区地貌及水沙运动特征,从海岸体系的形成发育过程出发,分析了滩槽长期稳定性的变化趋势.近期接岸大堤、港区围填与码头建设等工程效应的分析表明,甸头前沿深槽以冲刷为主,规划方案实施两至三年后工程引起的甸头前沿海床冲淤基本达到平衡状态.

珠江口伶仃洋滩槽变化及演变分析

借助GIS和遥感技术 ,计算分析了 2 0a来珠江口伶仃洋滩槽演变特点 ,阐明了其变化原因和后果 ,并以此提醒人们要从可持续发展的高度规范岸区开发行为 。

伶仃洋茅洲河口滩槽演变水沙模拟及治导线优化

为适应伶仃洋茅洲河口治理开发条件,以保证行洪顺畅为泄洪纳潮的首要原则,同时顺应水沙运动和河势发展规律,对河口进行治导线比选和优化。该河口治导线方案分单、双通道,两类通道不同扩宽率下设计有围填、围填加开挖2种方案,开展水动力泥沙数学模拟计算和物理模型试验。结果表明:河口治导线各方案对伶仃洋涨、落潮流速的影响范围主要集中在交椅湾及其附近海域;方案实施后,周边海区冲淤变化较小,未对河势造成不利影响;根据对水动力、河口泄洪、河势稳定影响的综合分析,单双通道相比较而言,对洪水位、纳潮量、高低潮位、流速、河床冲淤的影响规律具有较好的一致性,相同扩宽率下各方案的影响程度均在同量级。

长江河口南槽近期滩槽水沙输移特性分析

为了深刻认识近期长江河口演变趋势,依据2005,2006年和2010年长江口南槽滩槽洪枯季实测水文泥沙数据,分析了主槽与浅滩的水动力条件及悬沙浓度的时空分布特征。利用机制分解法,研究了河口滩槽间泥沙输移及交换机制。研究结果表明,长江口南槽主要以往复流为主,落潮流速大于涨潮流速。随着水深变浅,水流流速过程线存在差异,使不同区域的水流挟沙能力和输沙过程不同。输沙以平流项输沙通量为主,但潮泵作用在南槽地区泥沙输移中也占有重要地位,形成"主槽出沙、浅水进沙"的输沙模式,促使南汇边滩前缘缓慢淤涨。

黄河下游漫滩高含沙洪水滩槽界定及泥沙时空沉积特性

黄河下游漫滩高含沙洪水河床调整剧烈,多数断面洪水后形成"相对窄深河槽",洪水前后河槽宽度发生明显变化。分别以观测断面洪水前后的河槽宽度为基准,计算漫滩高含沙洪水期泥沙时空沉积分布,结果表明,漫滩高含沙洪水与非漫滩高含沙洪水相比,能将主河槽内淤积泥沙量的59.3%搬运至嫩滩或滩地,减缓主河槽淤积。在分析研究基础上,建立了洪水后漫滩河段河槽相对缩窄率与洪水前期河槽宽度的量化关系,洪水后主槽宽度缩窄率为15.5%~44.0%;分析遴选了漫滩高含沙洪水滩地淤积量与主要水力因子间关联度及物理含义,给出了漫滩高含沙洪水滩地淤积量与相应水力因子间的响应函数;初步提出漫滩洪水河道塑槽淤滩的临界水沙配置指标,临界水沙系数取值为0.025~0.040。成果对高含沙洪水调控具有一定的指导意义。

黄河漫滩洪水滩槽水沙交换模式研究

根据黄河下游漫滩洪水演进的特点,分析了滩槽水沙交换的基本模式和淤滩刷槽机理。结果表明:①滩槽水沙交换分为条形滩区交换模式和三角形滩区交换模式两种;②滩地淤积比与漫滩系数呈正相关关系,减少来沙量和增大洪峰流量皆可获得较好的淤滩刷槽效果。

复式断面滩槽流速分布研究综述

综述了复式断面渠道漫滩水流的阻力特性、流速分布、流量计算等在运动过程中的规律,并通过相关比较、分析,得到较为系统的滩槽水流流速分布规律,进而提出亟待解决的问题。

滩槽泥沙交换对长江口北槽深水航道回淤影响的分析

黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中运动的主要特性之一是存在多种不同尺度的输运形态。就长江口而言,其中1～2 m近底水流驱动下的高浓度悬沙输运应加重视。现场观测表明,近底高浓度悬沙的生成与黏性细颗粒泥沙在潮汐水流中的沉降特性有关,其输运对航道回淤的影响表现为滩槽之间的泥沙交换。初步估计横向水体高浓度悬沙输运造成12.5 m深水航道中段2 000万～3 000万m3的年回淤量是可能的。这可能是造成航道中段集中回淤的重要原因之一。

厦门同安湾滩槽演变趋势的遥感分析

利用多时相遥感图像判释厦门同安湾入海河流分布、海岸类型及浅海滩槽地貌,并根据海水表层流场特征和浑水带(悬浮泥沙)分布扩散特征及不同时期的海图,对同安湾泥沙供应现状和运移规律以及浅海滩槽冲淤变化、演变趋势进行了分析研究。结果表明,厦门同安湾海岸类型已由类型较齐全的天然海岸演变成单一的人工海岸,泥沙运移走向在平面上展示了逆时针泥沙水平环流特征,潮汐通道和局部海域出现了冲淤变化,部分潮滩处于缓慢淤积状态中。演变的动力因素主要是潮流,其次是径流,人工海岸形成后,陆源泥沙对海域基本不产生影响。

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。