长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件 ,考虑悬移质和推移质运动 ,采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型 ,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式 ,对现有三峡库区数学模型进行了改进 ,并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明 ,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。

三峡水库新蓄水方案对重庆河段航道的影响

运用重庆河段平面二维泥沙数学模型对三峡水库蓄水方案改变后重庆河段水流运动及泥沙冲淤进行模拟.文中给出了数学模型的计算条件、关键问题的处理方法及详细验证结果,并运用此模型计算分析了三峡水库采用新的蓄水方案后重庆河段在100年内的冲淤变化情况,结果表明:模型验证结果良好,具有较强实用性;新的蓄水方案情况下,重庆河段在三峡水库蓄水后淤积量逐年增长,泥沙淤积纵向分布主要集中宽阔的浅滩段,横向分布主要集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩河段随着三峡水库运用时间的增长出现碍航问题.

金沙江建库对重庆河段泥沙淤积的影响

通过平面二维水沙数学模型,分析了金沙江建库前后重庆河段的泥沙淤积情况.结果表明,金沙江无库情况下,重庆河段在水库运用初期出现累积性淤积,随着水库运行时间增加,部分浅滩河段可能产生碍航问题;金沙江建库后,整个重庆河段长江干流呈现冲刷趋势,但支流金沙碛河段淤积情况和上游无库时差别不大.

三峡水库蓄水后重庆河段冲淤特性研究

三峡水库蓄水对重庆河段冲淤影响的研究具有重要的科学价值和应用前景。根据水沙连续原理和重庆河段输沙特点,考虑嘉陵江汇流和水沙变化特征,导出了重庆河段泥沙淤积比的公式,分析了不同时期河段冲淤变化特点,论证了重庆河段淤积比与嘉陵江汇流比和寸滩站流量有重要关系。三峡水库蓄水初期重庆河段冲淤特点与蓄水前基本一致,具有汛期淤积、非汛期冲刷的特点。试验性蓄水以来河段冲淤特性发生变化,汛后蓄水期和汛前消落期河段有冲有淤,总体发生淤积。汛期河道有冲有淤,淤积有所减轻,甚至发生冲刷。河道采砂对重庆主城区河段冲淤产生重要影响。

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.

河道水沙变化过程的多重分形研究——以长江重庆河段为例

河道水沙变化过程具有非线性特征,基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的水文资料,应用多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA方法),研究长江重庆河段水沙变化过程的多重分形特征。结果表明:三站日流量和日输沙率序列具有多重分形特征,该多重分形特征是由序列的长程相关性引起的;日流量序列的奇异谱呈右钩状曲线,小涨落的影响在序列中占优势,日输沙率序列的奇异谱对称,大小涨落的标度行为在序列中基本一致;水沙时序变化的复杂程度可用多重分形谱宽Δα表征,且日输沙率序列的Δα相对较大,变化更为复杂;不同时段水沙序列的谱曲线形状存在较大差异,丰水丰沙时序的谱曲线较宽,顶部较圆滑,Δα较大,枯水枯沙时序的谱曲线较窄,顶部较尖锐,Δα较小。

三峡水库重庆河段平面二维水沙数值模拟

针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件,考虑悬移质和推移质运动,采用有限体积方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型,对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中针对长江河道的实际情况,采用李义天提出的分组挟沙力级配计算方法以及床沙质范围界定方法,对现有三峡库区数学模型进行了改进,并利用重庆河段原型观测资料对模型进行了验证。结果表明,模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好,此模型可以用于重庆河道的水沙变化问题研究。

三峡水库提前蓄水对重庆河段泥沙淤积和浅滩演变的影响

重庆河段航运地位非常重要,三峡水库提前蓄水后,泥沙淤积可能对该河段浅滩演变及航运条件产生重要影响。本文通过平面二维水沙数学模型,对提前蓄水后重庆河段的泥沙淤积及浅滩演变进行了分析。结果表明,水库运用初中期,提前蓄水后重庆河段泥沙淤积速率明显加快,但随着水库趋于平衡,提前蓄水方案与正常调度方案泥沙累积淤积总量差别不大。提前蓄水仅改变了重庆河段的泥沙淤积速率,并没有改变各浅滩河段的淤积部位。

长江重庆河段卵砾石推移质无量纲输沙率研究

针对长江上游重庆河段水面比降大、河床组成粒径粗、相对光滑度比较小等特点,收集河段内寸滩水文站47年实测卵石推移质输沙率资料和对应的水力参数作为研究基础资料,分析比较了5个经典公式计算的准确性。参照计算精度较高的Fredsoe公式,以水流强度Θ和泥沙起动临界水流强度Θc为主要参数建立并拟合了适合长江上游重庆河段的推移质输沙率计算式。分析比较表明,在计算重庆河段输沙强度时,该计算式的计算精度要高于经典公式和针对该河段的魏丽公式,能够很好地反映该河段实际的卵石推移质输移情况。

三峡水库回水变动区重庆河段航道整治

根据三峡水库过渡期新拟定的水位调度方案,通过模型试验,在分析回水变动区重庆河段的泥沙淤积部位和冲淤规律的基础上,初步拟定了九龙坡河段和朝天门河段的整治方案,并对整治效果进行了分析,结果表明泥沙淤积对重庆河段的航道带来的不利影响可以通过整治方法获得较好解决。

蓄水进程改变对重庆河段航道的影响

计算分析了三峡水库蓄水进程改变前后重庆河段的泥沙淤积发展、分布情况及其对航道的影响,结果表明:蓄水进程改变对重庆河段初期泥沙淤积量有一定影响,但蓄水进程改变前后河段的淤积量差别不大,随着蓄水时间的增长,蓄水进程改变前后河段的淤积量及淤积分布差别逐渐消失;蓄水进程改变后,泥沙淤积纵向分布仍然集中在宽阔的浅滩段,横向分布仍然集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩随着水库运用时间的增长出现碍航问题,与蓄水进程改变前基本一致。总的来说,蓄水进程改变对重庆河段的航道影响不大。

重庆河段河床演变综合分析

朱沱、北碚、寸滩是重庆河段的三个水文控制站，具有多年的水文泥沙资料．根据该河段进出口的输沙量、悬移质粒径以及床沙、河道形态等随水期变化的实测资料，对重庆河段演变进行了较为详细的综合分析．其河床演变的总体特征表现为洪淤枯冲，保持年内或多年冲淤平衡，与河道断面实测资料十分一致．

重庆河段泥沙模型监控系统

介绍采用PC电脑实现可视管理的“重庆河段泥沙模型监控系统” .论述了系统的主要结构、基本功能以及系统控制原理 .并提出一种伺服电机PWM位控的原理和方法 .

三峡库尾重庆河段河道演变分析

三峡库尾重庆河段位于嘉陵江与长江交汇的河道区域,两江洪水相互顶托,水沙变化十分复杂。三峡工程建成后,重庆主城区河段处于三峡库尾变动回水区,水流条件和泥沙运动规律将发生变化。因此,主要根据2008年度及蓄水前的河道观测资料,对重庆主城区河段的泥沙冲淤变化规律进行初步分析。

汇流比对长江干流重庆主城河段水流和输沙特性的影响

嘉陵江入汇流量的不同造成长江干流重庆主城河段相同流量情况下水位、比降、流速等水文特征差异较大,进而影响泥沙的输移特性,对研究河段航道条件造成影响。基于原型观测数据和二维水流数学模型,分析支流入汇特性及其对水位、流速、比降、输沙等的影响程度和范围。结果表明:长江干线朱沱站流量在3000~30000 m 3/s时,不同汇流比对入汇口上游长江段影响范围为20~75 km,在流量Q朱沱相同的情况下,汇流比R增大,重庆主城河段水流强度减小,输沙强度Φ减弱。三峡水库175 m蓄水后,在消落期和蓄水期,重庆主城河段水位抬升,水面比降放缓,而汛期重庆主城河段恢复天然河段特性,主城河段不受回水影响。在流量Q相同的情况下,蓄水后重庆主城河段水位抬升、坡降放缓,水流强度和输沙强度均呈减小趋势。研究成果可为重庆主城河段航道整治和维护提供技术支撑。

长江重庆主城区河段水沙变化特征分析

在自然因素和人类活动的综合作用下,近期(2000年后)长江重庆主城区河段的水沙特性发生了一定变化。基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的流量和悬移质含沙量资料,分析了长江重庆主城区河段的水沙变化特征,结果表明:径流量和输沙量主要集中在汛期,年内分配具有高度集中和极不均匀的特点;径流量和输沙量年际交替变化,水沙阶段变化过程总体具有同步性,且均表现为长程正相关;与2000年前相比,三站近期的年均径流量分别减少了5.4%、5.0%和8.0%,年均输沙量分别减少了62.1%、44.3%和97.1%;三站年输沙量总体随年径流量呈递增变化,但不同时期的水沙关系差异较大。

重庆主城区河段河床边界条件研究

重庆主城区河段处于三峡水库变动回水区,是嘉陵江汇入长江的河段,河床边界条件比较复杂。研究表明:该河段基岩主要由侏罗系紫红色泥岩、泥质砂岩和砂质泥岩等组成;受地质构造作用影响,河道蜿蜒曲折,宽窄相间,滩沱交替;床面主要由卵石夹沙、基岩、纯砂体覆盖,分别占河段总面积的83.0%、9.8%、7.2%;河段洲滩、碛坝密布,共有较大洲滩13个,占河段总面积的20%;洲滩覆盖层厚度,长江干流段约2～20m;嘉陵江段约10m左右;洲滩主要为卵石夹沙组成,长江上段粒径较粗,下段偏细,嘉陵江段居中;卵石岩性以石英岩、石英砂岩、火成岩为主,但不同河段的含量存在差异;岸坡主要由自然岸坡与人工岸坡组成,人工岸坡占岸线总长的36.5%。

铜锣峡卡口对重庆主城区河段洪水位的影响分析

针对重庆主城区河段防洪问题,本文基于河段大量实测资料,通过分析铜锣峡卡口的壅水作用及影响范围,并结合三峡水库175m试验性蓄水的影响,阐明重庆主城区河段水位变化特征。结果表明:当寸滩流量超过25 000m3/s后铜锣峡卡口有明显的壅水作用,其壅水影响范围超过嘉陵江入汇口,三峡水库175m试验性蓄水对重庆主城区河段水位的影响主要集中在中枯水期。

三峡水库影响前重庆主城区河段河床演变分析

重庆主城区河段处于三峡水库变动回水区,又是嘉陵江汇入长江的河段,水流条件和泥沙运动十分复杂。采用重庆主城区河段在三峡水库影响前的1980、1996、2002～2005年观测资料,分析了岸线、洲滩、深槽、冲淤量等变化。结果表明,三峡水库影响前,重庆主城区河段年内有冲有淤,其中汛期主要为淤、汛前与汛后主要为冲,年际间略呈冲刷状态。

三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。