乔庄河下游段裁弯取直工程数值模拟分析

山区河流的裁弯取直可畅泄水流,降低上游水位,提高上游防洪能力,但由于山区河流坡陡水急,需进行消能优化,降低下游的防洪风险。文章以乔庄河裁弯取直工程为例,基于实测资料建立二维数学模型,分析20年一遇洪水不同方案裁弯工程前后平面流场特征和流速分布,得出推荐方案。结果表明,工程实施后河道比降增大,流速增大,河道整体水位降低。推荐方案采用2m-2m-1m的三级潜坝方案,该方案在工程出口处的水流经过充分消能降低流速,出流平顺,增大行洪面积。研究成果可为山区河流的裁弯工程设计及应用提供参考。

某内河航道整治工程凸角裁弯方案研究

结合实际工程案例,为确定转向角度大的两条航道交汇处的碍航凸角裁弯方案,在根据规范进行尺度论证的基础上,结合数学模型,对各方案的水沙条件变化情况进行预测分析。裁弯后,河段整体冲淤趋势未发生明显改变,裁弯附近河段随着挖深及疏浚面积的增大,回淤量随之增加,但总体回淤强度不大;横流明显减小,弯曲航道航行条件得到改善,船舶转弯半径更大,航行视路更开阔,有利于船舶操纵与航行安全。裁弯工程已按本文所荐及优化方案实施完成,可供类似工程借鉴和参考。

洪汝河大洪河段人工裁弯对河道演变的影响分析

以洪汝河大洪河段为例,基于谷歌地球和ArcGIS 10.2平台,对该河段人工裁弯前后河道的演变进行了分析。结果表明:大洪河段裁弯取直前、后的河长分别为166、74.5 km;河道曲率分别为2.95、1.32;河道比降分别为0.018‰、0.025‰。裁弯取直导致大洪河段河道长度锐减,河道比降增加,河道形态由曲流河转变为顺直河。经裁弯取直之后,洪河河道的泄洪能力提升,但也导致河道洪峰的增高,在一定程度上可能会加剧区域的洪涝灾害。

滩地植被对漫滩水流裁弯影响的实验研究

斜槽裁弯是弯曲河流长期演变过程中的临界地貌过程,其形态动力学过程仍缺少在不同漫滩水流和植被条件下的实验研究。以黄河源区泽曲支流浩斗曲的局部弯曲河段作为原型开展概化动床水槽实验,研究在5种漫滩水流与植被条件下的斜槽裁弯过程,分析连续弯道在裁弯前后的河床冲刷调整和平面形态变化。结果表明,斜槽裁弯由颈口处的串沟过流冲刷形成,其串沟发育位置及过程不同,颈口宽度随时间呈近似线性缩窄变化,由漫滩水流冲刷形成的新河道展宽速率最快达到129 mm/h。各工况条件下河湾内河道中心线的位置均存在不同程度的横向迁移,其速率最快达到144 mm/h。斜槽裁弯发生后,“Ω”型河湾底部的冲刷面积大于河湾顶部位置。

下荆江七弓岭弯道裁弯的水情效应研究

三峡水库蓄水运用以来,下荆江七弓岭弯道段出现凸岸侧冲刷、凹岸侧淤积的现象,八姓洲狭颈宽度因崩岸缩短,存在裁弯的风险。基于原型观测资料,分析七弓岭弯道裁弯具体位置,设计裁弯新河道,建立长江中游-洞庭湖一二维耦合非恒定流模型,评估典型工况下七弓岭弯道裁弯带来的水情效应。结果表明,七弓岭弯道裁弯将造成汛期高洪水位下城陵矶水位升高0.03~0.04 m,枯期藕池口分流比减少0.09%、断流天数增加5 d,监利站月均水位下降0.04~0.11 m、七里山站月均水位上升0.01~0.04 m等影响。研究成果可为判断城陵矶附近防洪形势及提出相关应急预案提供技术支撑,对保障区域防洪安全及江湖汇流段治理和防护具有参考价值。

黄河上游石嘴山河段人工裁弯后引河道调整研究

为了从根本上消除游荡性河段带来的防洪威胁,2018年黄河上游石嘴山河段实施了一次人工裁弯,裁弯后新开挖的引河的河床和河势发生了显著的变化。基于实测数据分析了人工裁弯后引河的基本演变规律,并采用实测资料和MIKE3水动力模型,建立三维水动力模型,分析了引河的平面流场特征和纵向流速分布,研究了入口流量对上述的影响。研究表明,人工裁弯后,引河的河床演变随着来水来沙的变化而发生了变化,包括河床冲刷下切和崩岸加剧。引河入口处的流速分布受丁坝群的影响出现了回流区,对丁坝的围堰产生了较大的威胁。随着引河入口流量的增大,左右岸的滩地均被淹没,且左岸被淹没的面积大于右岸。为保证人工裁弯的维持,防止出现倒灌现象,应在引河的中下游左岸处开展护岸措施。

弯曲河流斜槽裁弯模式与发育过程

结合遥感影像、野外调查和形态统计,深入分析斜槽裁弯现象,将其划分为切滩冲刷、串沟冲刷和主流顶冲3种模式。切滩模式发生于洪水期间主流水流动力轴线偏向凸滩后,形成漫流水流冲刷,极可能在边滩形成新的斜槽。切滩裁弯的形态统计表明,弯道曲率半径与平均河宽之比约2.92,分流角约54.8°。串沟模式是前期洪水漫过河湾内侧洪泛平原,漫滩水流冲刷形成若干串沟,后续洪水沿串沟继续冲刷,串沟逐步横向展宽和向下游侵蚀,直至形成新的河槽。主流顶冲模式是水流顶冲河湾内侧河岸,形成湾状缺口,后续洪水持续顶冲湾状缺口,直至上下游水流贯通,形成斜槽裁弯。

弯曲河流裁弯过程与机理综述

裁弯是弯曲河流演变过程的一种限制弯道形态继续发展的地貌突变事件,弯道裁弯过程驱动新河道开始新一轮周期性演变。目前对于弯曲河流裁弯的形态动力学过程、发生模式与机理和裁弯后上下游河道的响应仍需要进一步系统的归纳和综述。基于弯曲河流的颈口裁弯和斜槽裁弯已有研究成果,根据野外观测与遥感解译、水槽实验和数值模拟成果对裁弯过程与机理的研究进展进行全面总结,综述人工裁弯工程的相关研究成果。弯曲河流裁弯演变的进一步研究方向应考虑漫滩水流、滨河植被和渗流作用对裁弯过程的影响。

近60年渭河下游自然裁弯成因分析

渭河下游是典型的弯曲型河道,过去60年频繁地发生自然裁弯,其触发原因、形成过程和演变规律缺少深入的研究。渭河下游的裁弯是河湾横向演变到一定阶段后在汛期洪水冲刷作用下发生临界突变,直接影响河道平面形态、上下游河床冲淤和局部河段的防洪安全。基于原型观测、水沙数据(1960-2013)和遥感影像(1990-2015),分析了渭河下游裁弯事件的水沙条件、影响因素和裁弯时空演变过程及其原因。渭河下游发生的18次裁弯的主要原因是受三门峡建库后渭河下游边界条件的改变,包括潼关侵蚀基准面淤积抬高,凸岸边滩及内侧平原缺少粘性成分,抗冲性差,同时也受渭河下游来水来沙条件的变化及其高含沙洪水的影响。

黄河下游大宫至王庵河段裁弯方案与效果分析

影响河流裁弯取直效果的因素主要有裁弯比、入流角度、水沙条件、断面尺寸等,在黄河下游实施裁弯时,建议引河断面比取1/5～1/10,裁弯比按3～7来控制,引河入流角度按5°～25°来控制。黄河下游大宫至王庵河段是典型的游荡型河段,2005年畸形河势发展为倒Ω形,危及王庵控导工程,因此在分析裁弯效果影响因素的基础上,确定了合理的裁弯方案,成功实施了裁弯取直工程,改变了危及王庵控导工程的不利河势。

荆江裁弯造成藕池河急剧淤积与分流分沙减少分析

本文通过对下荆江裁弯前后实测水文资料的分析 ,说明裁弯后荆江水位下降造成了藕池河急剧淤积及分流分沙迅速减小 ,并且对淤积厚度和分流分沙减小值进行了框算 。

冲积河湾裁弯形式与几何临界形态

自然裁弯是冲积河湾演变的突变事件,它既是某个河湾走向消亡的终点,也是新的河湾发育的起点,但裁弯形式和几何临界形态的规律尚未得到完全揭示。通过解读众多河湾裁弯的卫星图像,依据河湾裁弯的平面形态和动力条件,将裁弯形式分为串沟型、崩岸型和冲切型。统计表明,河湾的颈口宽度与平均河宽比值从大到小依次是串沟型、冲切型和崩岸型,而河湾裁弯时弯曲率从高到低依次是崩岸型、冲切型和串沟型。通过定义河湾形态参数,测量了16个正裁弯的河湾形态,并确定河湾发生裁弯时河道中心线的弯曲率为极限弯曲率。极限弯曲率可作为自然裁弯的一个临界形态参数,河湾裁弯所能达到的极限弯曲率一般远小于理论最大弯曲率。不同的裁弯形式对应不同的极限弯曲率,这正好回答为何冲积河湾裁弯时的极限弯曲率并不是一个定值,而是处在某一个数值区间。正弦派生曲线裁弯的临界形态参数是最大偏角等于121°。Kinoshita派生曲线的裁弯临界形态参数是最大偏角等于121°、偏斜度系数0.16和丰盈度系数0.29,且只要其中一个参数达到临界值,河湾曲线便形成"8"字形,理论上发生自然裁弯。

黄河下游裁弯工程水沙动力学原理研究

黄河下游裁弯工程水沙动力学原理研究,借助实测资料及模型试验研究成果,分析了黄河的水沙特性和弯道的水流特性,研究了引河的分流分沙问题。研究表明,水沙条件是影响引河冲淤发展的主要因素之一,实施裁弯工程时,水沙条件的选取一定要符合黄河的水沙特性和弯道的水流特性,同时尽可能选取利于引河发展的水力条件。

黄河下游畸形河湾形态及裁弯的可行性分析

借助实测资料及模型试验研究成果，分析了黄河下游畸形河湾的形态、成因以及危害，研究了畸形河湾裁弯的可行性。结果表明：在畸形河湾充分发育的河段，在河湾的最窄处裁弯，裁弯比按3~7控制，裁弯成功的几率大，工程效益较高，在这类河段实施“引河法”裁弯是可行的。

黄河下游河道裁弯比对引河发展的影响研究

借助实测资料及模型试验研究成果,分析了国内外裁弯比研究现状以及黄河下游自然裁弯的裁弯比,通过模型试验研究了黄河下游裁弯比对引河发展的影响。结果表明:裁弯比是引河能否顺利冲开并达到分流要求的关键因素之一,裁弯比愈大,引河过流愈大,发展愈快,最终分流效果愈好;黄河下游宽河道的裁弯比可按3.0～7.0来控制。

黄河三门峡库区东垆湾裁弯对潼关高程影响的分析

潼关高程[潼关(六)断面1000m3/s流量相应水位]关系着渭河下游防洪和三门峡水库综合效益的发挥.由于影响潼关高程的因素非常复杂,因此必须采取多种措施综合治理来改善或降低潼关高程.通过对1993年和2001年东垆湾道两次自然裁弯的效果进行分析,认为东垆湾裁弯之后,可以增大局部比降,对裁湾上段河道的冲刷有明显作用,对潼关高程产生有利影响.2002年10月份东垆湾再次发生自然裁弯,根据三门峡水库蓄清排浑运用以来,历年水库溯源冲刷的实测资料分析,若维持目前裁弯后的流路,经过一个汛期水库降低水位运用,在较为有利的水沙条件下,裁弯使潼关高程大约可降低0 12m左右.

下荆江裁弯与城陵矶水位抬高的关系

本文根据下荆江裁弯前后的实测资料,分析了荆江与洞庭湖水沙关系的变化;下荆江与洞庭湖出流相互顶托的关系;汇流口河段的河床演变。获得了裁弯后城陵矶枯水位抬高约1.0m,洪水位抬高趋势明显的结论。最后探讨了水位抬高的原因。

裁弯河道内生物栖息地改造及生态流量估算

为探讨砾石群布置对裁弯取直河道内生物栖息地的改造效果,并估算改造河段的生态流量,以江西金沙溪为研究区域,选取鲢鱼为研究对象,采用正交试验法和数值模拟方法,研究了最优砾石群的布置形式,并采用生物栖息地法估算了河道内生态流量。结果表明:流量对裁弯河道生物栖息地加权可用面积(WAU)的影响最大,砾石堆积体边长次之,堆积体间距最小,单体砾石边长20 m、砾石间距9 m为最优砾石群布置形式;在原河道平滩流量条件下,裁弯取直后河道内WAU较原河道减小约30%,布置最优砾石群后,裁弯河道内WAU较原河道增加20%,生物栖息地自然化改造效果明显,且不影响河道行洪能力;原河道基本生态流量为50 m^(3)/s,目标生态流量为718 m^(3)/s,改造后裁弯河道基本生态流量为218 m^(3)/s,目标生态流量为618 m^(3)/s。

2003年汛期东垆湾裁弯效果分析

论述了2003年汛期三门峡水库入库水沙条件和运用情况,分析了东垆湾裁弯的初步效果,认为:①裁弯缩短了流路,调整了河势;②增大了上游附近河段的冲淤量;③明显降低了上游附近断面的平均河底高程;④明显减小了弯道进、出口水位差;⑤对降低潼关高程产生了有利影响。

下荆江人工裁弯30年

下荆江裁弯工程实施已 ３０年。工程实践表明，下荆江裁弯工程是按照蜿蜒性河段演变规律改造下荆江的治本工程，取得了预期工程效益，但也出现了一些原来认识不足的问题。裁弯工程是动态工程，要深入认识河道演变规律，因势利导，还要加强河道演变与工程效果观测分析，及时修改设计，更好发挥工程效益。引河工程是裁弯工程成败的关键，新河及其上下游河势控制工程则是保持和发挥裁弯工程长期效益的保证。