珠江三角洲网河区顶点分水分沙变化及神经网络模型预测

作者根据西、北江干流高要、石角及西北江三角洲网河区顶点马口、三水共 4个水文站的流量、输沙率的月均序列进行统计 ,探讨近几十年来西北江三角洲网河区顶点分水分沙的季节变化和多年变化。分析结果表明 ,网河区顶点的分水分沙格局以 1993年为转折点 ,自 1993年后 ,水沙分配已发生了重大变化 ,三水站的分流比和分沙比突然增大 ,分流比约增大了一倍 ,保持在 2 0 %以上 ,分沙比在 16%以上。应用非线性神经网络模型对马口、三水两水文站的分流比和分沙比进行建模 ,并对网河区顶点的分水分沙变化趋势作多步预测 ,结果表明 ,1998～ 2 0 0 0年三水站的分流比均在 2 5 %以上 ;1998年的分沙比较小 ,预测值为 12 % ,1999年和 2 0 0 0年的预测值分别是 15 %、 16%。

分汊河道分流比估算方法

利用冲淤平衡的多分汊河道各分汊含沙量基本相等和冲积分汊河流在分汊口两支汊水流满足动量守恒条件的特点,推导出2种计算分汊河道分流比的简便方法,即等含沙量法和动量平衡法。利用珠江河网共8处的分汊口分流资料进行验证,结果表明,与实际分流比相比,等含沙量法计算的分流比平均相对误差为21%,动量平衡法计算的分流比平均相对误差为6.4%,认为所提出的等含沙量法和动量平衡法适用于分汊河道分流比的估算。

长江河口水沙分流和输移的探讨

据2002年9月长江口同步实测水文资料,运用标准水文法,对南、北支和南、北港的落潮分水分沙比和净泄分水分沙比进行了计算。结果表明,两者存在差异,后者更能反映分水分沙在长江河口演变中的作用,“涨潮汇沙比”更能揭示北支泥沙的倒灌。水沙平衡分析结果表明,观测期间北支仍趋于淤积,南支有冲刷迹象。经多站水沙综合分析,揭示了长江口水沙运动具有径流“主体南泄”、汊道“副淤主刷”和水沙“输移分异”等特征,并指出水沙“输移分异”是北港泥沙输运大于南港的原因之一。

三峡工程运用后坝下游分汊型河道演变与调整机理研究

2003年三峡水库蓄水运行以来,进入长江中下游的年平均径流量变化不大,但输沙量锐减。分汊河段的演变对水沙条件的变化十分敏感,本文对长江中下游鹅头型、弯曲型、顺直型分汊河段的演变与调整进行了系统分析,分流比及汊道冲淤情况实测资料表明,长江中下游各种分汊河段的演变调整具有较好的一致性,比降较大的汊道趋于发展,与汊道分流比的大小关系不大。对此,分析认为主要是因为来沙大幅度减少后,河道由淤积型转换为冲刷型,水流条件的作用凸显,比降较大的汊道易于多冲或是少淤,随之呈现出发展态势。

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化规律

荆江三口分流分沙及洞庭湖出口水沙输移的变化,不仅关系到洞庭湖区防洪、航运及水资源利用等,而且影响到长江与洞庭湖关系的变化趋势。利用三峡工程蓄水前后的最新实测资料分析荆江三口分流分沙及洞庭湖出流水沙变化规律,得到以下成果与结论:三峡工程蓄水以来荆江三口分流分沙比无明显变化趋势,但荆江三口分沙量大幅度地减少,其中三口五站断流天数也无明显变化,除弥陀寺、康家港断流时长江干流临界流量略有减少外,其它三站干流临界流量均变化不大。三峡工程蓄水后七里山年均输沙量减少幅度不大,但洞庭湖排沙比显著增大,甚至部分年份洞庭湖排沙比超过100%。此成果对于深入研究江湖关系调整规律和预测长江与洞庭湖的变化趋势均具有重要意义。

赣江入鄱阳湖尾闾东西河分流比变化规律分析

赣江尾闾在南昌段的裘家洲、扬子洲首次分为东、西河,其分流比变化特性直接影响到下游河道的稳定、防洪、航运、水生态水环境等方面的安全问题。影响分流比的因素众多,主要选取了过流条件和入湖水位两个因素,采用资料分析和模型试验的方法,分析了赣江东、西河分流比变化规律及其影响特征。对1998年以来裘家洲分流口东、西汊的断面演变状况进行了对比分析,结果表明:西汊在不同水位条件下的过水面积增大是西河分流比增大的主要因素;西河入湖水力比降降低幅度较东河要小,东河甚至出现了倒比降,这些均是影响分流比的重要因素。为此,进行了试验研究,试验结果表明:东河入湖水位对分流比的影响相较于西河而言更为显著,水位的变化幅度与分流比的变化呈线性相关关系,而且随着流量的减少,对分流比的影响更为敏感;西河分流比的变化与流量呈线性关系,东河分流比与流量则呈幂函数关系。

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。

长江口整治工程对分水分沙年际变化的影响分析

为了研究长江口深水航道整治工程对水文泥沙过程的影响规律,基于1998～2009年长江口南北港、南北槽的水沙测验资料,分析了整治工程引起的南北港、南北槽分流分沙变化。结果表明,整治工程的实施对南北港涨落潮分流分沙比、净泄潮量及净泄沙量影响不大。一期工程的实施后,北槽落潮分流、分沙比减小,南槽落潮分流、分沙比增加;二期工程实施中,南北槽的落潮分流、分沙比均保持在较为稳定的状态;随着三期工程的实施完毕,南槽的落潮分流、分沙比持续增加,北槽的落潮分流、分沙比呈减小的趋势。

分流对引黄灌区渠道淤积的影响研究

为满足灌溉要求,引黄灌区渠道沿程通常设置不同形式的分水涵闸进行分流。渠道分水分沙机理及分流对渠道原有输沙能力的影响研究是灌区系统水沙资源优化配置的基础。在分流水流流态已有研究成果的基础上,利用含沙量垂线分布理论公式,推导得到渠道自流分流时分沙比与分流比呈0.9次幂关系式,并利用灌区引水含沙量与大河含沙量的统计数据进行了验证。此外,根据建立的分沙比关系式进一步分析了分流条件下保持渠道原有输沙能力的临界条件,说明了渠道分流通常会增加原渠道的淤积,进而在分沙比关系式及输沙能力公式的基础上建立了渠道淤积比与分流比的关系式,经数值分析可知淤积比随着分流比的增大先增大后减小。

山区河流植被洲滩河段水沙运动特性试验研究

山区河流受水沙条件和河流形态影响,植被洲滩发育丰富,显著改变局部河段的水沙运动及其演变特征。基于室内洲滩模型自然生长植被的水沙试验,探讨了植被与泥沙补给对洲滩河段水流结构及冲淤变形的影响。试验结果表明:植被茎叶加大了对水流的扰动,减缓水流流速,上游补给泥沙在植被周围形成小型沙丘,以波状输移为主;大量来沙条件下,泥沙多落淤洲头及洲尾,促使洲滩快速发育;淹没植被枯萎,茎叶凋落,加剧洲头及洲滩两侧冲刷;植被与上游来沙显著影响洲滩汊道分流特性,加沙和植被茎叶促使左汊分流比降低。因此,山区河流植被与上游泥沙补给调整洲滩汊道过流能力及发育过程,对植被洲滩河段的水沙运动产生较大影响。

濛河拓浚工程对淮河王临河段河势影响研究

王临河段地处淮河上游山区向中游平原的过渡区域,支流入汇众多,行蓄洪区运用频繁,是当前淮河最复杂、防洪关注度最高的河段。拟开展的濛河拓浚等规划治理工程,将显著改变该河段的主槽规模及主支汊分流比,进而可能对河势稳定产生影响。采用非恒定流河网水沙数学模型,预估了工程前后的河床演变趋势,分析了冲淤调整后沿程水位及两汊分流比的变化情况。结果表明:王临河段现状处于缓慢淤积状态,规划方案实施后河道整体淤积量会稍有增加,沿程冲淤分布也有所调整。在30 a水沙系列条件下,治理工程的效果能够长期维持,且濛河分流比也未出现进一步扩大,没有主支汊易位的风险。研究成果可为工程的兴建提供科学依据,对淮河同类工程有一定借鉴意义。

富春江东洲北支河道整治影响试验研究

北支江截流坝拆除整治后,东洲岛水域的分流条件必然会有大的改变。为研究北支江整治后分流比改变对下游水域的水动力影响,采用物理模型针对100a-遇洪水条件,对汇流段流态变化及下游沿程水位、流速的变化进行试验研究。试验表明,拆坝整治后闻堰弯道险段的流速增幅在0.5%之内,下游五丰岛北汉分流比增幅在0.2%~0.5%。试验成果作为北支江综合整治方案设计的依据,并可作为分汉河段整治工程的参考。

长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性

为了保障长江口北支的航运功能,满足沿江两岸引排水需求,对20世纪70年代以来长江口水文观测资料进行分析。结果表明:近期北支分流比持续减少,涨潮分流比大于落潮;洪、枯季涨落潮分沙比呈减小之势,且均大于相应的分流比。近年来,泥沙倒灌南支现象有所减弱;北支河段受径流影响逐渐减小,主要受潮流作用影响,但随着下段喇叭口逐渐收缩,涨潮量有减小之势;北支涨潮含沙量大于落潮,在涨落潮流流路分离段含沙量明显大于其他位置。北支含盐度枯季显著大于洪季,且含盐度沿程的差异洪季明显大于枯季,近年来河段含盐度有所减小。人工缩窄工程对北支近期水流泥沙输移及其含盐度有明显的影响。

和畅洲汊道近期演变及航道整治方案设想

充分收集和畅洲汊道实测水文地形资料,分析了该河段河床演变特点和航道存在的主要问题及左汊口门控制工程的整治效果。在此基础上,结合该段航运发展需求和航道整治目标,提出航道整治方案设想,并就潜坝数量、不同坝间距和高程组合进行研究。分析表明,在和畅洲左汊已建潜坝的下游新建两道变坡潜坝,在增加右汊分流比的条件下,对右汊进口征润洲尾滩进行切滩,对右汊中下段航道狭窄处进行疏浚,能进一步改善右汊航道条件,该组合方案可作为下阶段重点研究方案。研究得到的河道演变特点、碍航特性分析及方案比选成果可为该段航道整治提供参考借鉴。

近50年来荆江三口分流分沙变化研究

荆江三口是联系长江干流与洞庭湖的水沙连接通道,是江湖关系调整变化的纽带。本文通过荆江三口近50年来的实测资料,对荆江三口分流分沙历年变化规律及其影响因素进行了深入的分析和研究。结果表明:三口洪道泥沙淤积、三口口门河势变化、荆江河床冲刷、洞庭湖淤积萎缩是影响荆江三口分流分沙变化的主要因素。20世纪50年代以来,荆江三口分流分沙呈逐年减小的趋势,其分流分沙比由1956-1966年的29%、35%减小至1999-2002年的14%、16%,年断流天数也逐渐增多。三峡水库蓄水运用后,荆江三口分流分沙比分别为12%、18%,与1981-2002年相比,尚未发生明显变化,除松滋口沙道观站断流天数有所增加外,太平口、藕池口断流时间也未出现明显增加或减小的现象。

2001~2017年长江口南北港水文要素变化分析

为了探究长江口南北港水文要素变化情况,基于长江口区域2001~2017年实测水文资料,对南港和北港的含沙量、分流比及分沙比的年际变化进行了分析,结果表明:①南港洪季涨、落潮含沙量呈下降趋势,洪季落潮含沙量下降趋势较枯季更明显;②北港洪季涨、落潮平均含沙量呈减小趋势,枯季涨潮含沙量呈增加趋势,而落潮含沙量略有减小趋势;③南港落潮分流比基本处于稳定状态,落潮分沙比有减小趋势;④南港涨潮分流比大于落潮分流比,涨潮分流比在55.0%上下波动,涨潮分沙比大于分流比。研究成果可为该水域的综合开发及管理提供科学依据。

松西河水沙特性变化及冲淤响应

松西河为松滋河西支,为荆江河段分泄江流的主要洪道之一,近年来,其分流分沙量居三口之首。选取长江干流及松西河60余年实测水文资料,分析了人类活动影响前后松西河径流量、输沙量、水沙相关关系及分流分沙特性变化。结果表明,下荆江裁弯取直、葛洲坝修建、三峡水库蓄水运用等人类活动为松西河水沙特性变化的主要影响因素,其中,三峡工程的影响最为显著,三峡蓄水运用后松西河水沙特性变化与干流一致;随着三口分流分沙特性变化,松西河水沙特性已发生明显变化;三峡蓄水后松西河呈冲刷态势。

东荆河水文特性变化分析研究

东荆河是汉江下游分泄汉江洪水入长江的重要分洪河道,其分流分沙的变化不仅影响东荆河流域防洪安全、水资源利用、航运等,还影响汉江、长江的防洪安全。应用大量实测水文资料,系统地分析研究了东荆河分流分沙的变化规律。研究结果表明:东荆河多年平均分泄汉江水量42.5亿m^3,占9.1%,汉江上游丹江口水库建库后,分流比变化明显;分流分沙比在丹江口建库前后变化相当,洪峰流量分流比由建库前的22.7%变化为建库后的17.9%;由于丹江口水库调蓄,东荆河断流天数有所减少,且由于受清水下泄的影响,东荆河河床冲刷作用明显,断流水位下降。研究结果对东荆河及汉江中下游河道治理、水资源利用、防洪等有一定的参考价值。

径流和潮流共同作用下的福姜沙河段分流分沙不平衡性

分流分沙比是研究分汊河段的一个重要指标。通过收集和分析2012—2019年长江口福姜沙河段实测水文资料,并采用了三维潮流泥沙数学模型ECOM-Sed对分流分沙进行计算研究。结果表明:上游径流增加或下游潮差减小均会导致福北水道的分流分沙不平衡度增加,航道的维护量和分流分沙不平衡度呈正相关性。福北水道仅有约30%的流量难以输移40%沙量,这种分流分沙比的不平衡性会导致福北水道航道严重淤积。根据研究成果,可在福姜沙目前的三座丁坝上实施加长或加高等工程措施,以降低福北水道的分流分沙不平衡性来减少福北航道的淤积量。

铁板洲河段河势近期演变及分流分沙分析

本文结合历年统计资料,对铁板洲河段在河势方面的近段时间演变现象进行了分析,并参考铁板洲左右汊分流分沙比的实际统计资料的分析,总结出:由于本河段上游水沙情形及边界状况未发生重大改变,铁板洲河段仍会将现有河势持续保持。三峡工蓄水后在坝下游河段总体表现为冲刷的背景下,该河段仍可能发生冲淤交替的现象,但这种冲淤变化不会对总体河势造成较大影响。