长江中游砂卵石河段历史变迁及胶结卵石层分布研究

长江中游砂卵石河段枯水位稳定是河道与航道治理关注的重要问题,河床组成是其关键因素。在工程领域,一直重视长江中游砂卵石河段胶结卵石层对于维持节点河段稳定的作用,但胶结卵石层的分布问题,至今缺乏系统研究。基于已有研究成果,系统回顾了长江中游砂卵石河段的历史变迁过程,归纳了当前河道的形成时间,并推测松滋口以下河道内以全新统沉积为主。根据胶结卵石层的形成条件,认识到枝城以上和松滋口以下河道的河底均难以形成胶结卵石层,而关洲下伏的卵石层则有可能局部胶结。

长江宜昌至大埠街段砂卵石河床疏浚对航槽动力影响研究

为研究长江宜昌至大埠街段砂卵石河床疏浚对航槽动力环境的影响,采用基于非结构网格的二维水流模型,充分考虑下游沙质河床水位下降溯源作用,分析出口水位下降与疏浚共同影响下的航槽内水流动力特征变化。结果表明,在河床保持稳定的前提下,下游沙质河段水位下降2 m,水位下降向上传递沿程递减,至陈二口处水位降幅降至0.004 m,至宜昌水位降幅降至0.001 m以内,比降的影响表现为局部比降增大,增大区域主要集中在姚港以下;疏浚能提升航道水深,缓解航槽内的坡陡现象,但也会降低沿程河段的水位控制强度,下游水位下降2 m结合疏浚后,水位下降0.004 m将上延至周家河,宜昌水位降幅将增大至0.002 m。研究成果可为长江干线砂卵石河段航道尺度提升、航道维护等提供技术支撑。

长江中下游砂卵石分汊河段演变机理

受水动力条件、边界条件等影响,砂卵石分汊河段河床演变规律较为复杂.以长江中下游关洲-芦家河河段为例,分析了典型砂卵石弯曲分汊河段的演变特点.在此基础上,结合三峡蓄水后来水来沙、水动力轴线、泥沙粒径等河段变化特点,研究砂卵石分汊河段演变机理,并分析了砂卵石分汊河段的演变趋势.研究结果表明:自然情况下砂卵石分汊河段水沙输移主要特点为主流线随来流变化在两汊间摆动.在清水下泄河段总体冲刷背景下,河段冲刷主要以沙质河床部分为主,局部区域的淤积主要为推移质的淤积.蓄水后,关洲左汊将继续冲刷发展,芦家河水道沙泓进口淤积将有所发展,石泓的冲刷发展将相对较大,江心碛坝头部还将发生一定幅度的冲刷.

新水沙条件下长江中游芦家河水道“坡陡流急”段演变机理分析

芦家河水道沙泓中段在枯水期存在著名的“坡陡流急”现象,是长江中游航道的瓶颈段。本文基于实测资料分析,系统研究了近十几年来芦家河水道沙泓的演变机理与发展趋势,结果表明,2003年三峡水库蓄水运用以来,受芦家河水道下游枯水位持续下降的影响,芦家河水道进出口落差加大,枯水比降在沙泓中段进一步集中;长达1.7 km的沙泓中段表流加速段是水位控制核心区段,比降增加最为明显,并导致急流段流速持续增加,估计三峡水库蓄水运用以来7000~8000 m^(3)/s流量区间的最大表面流速增加了约1 m/s;河床的强抗冲性是维持沙泓中段“坡陡流急”现象的前提条件,急流区河床组成以宽级配卵石为主,近年来急流区河床在持续冲刷下切过程中,存在卵石短程输移搬运的现象;主要冲刷区河床抗冲性有所减弱,可能存在抗冲粗化层破坏的情况,若芦家河水道出口枯水位进一步下降,急流区存在进一步冲刷下切的趋势。本研究试图为芦家河水道乃至整个砂卵石河段的航道维护与治理提供技术支撑。