径流变化下长江口多分汊系统冲淤分布差异及动力机制

为探究水库调平径流过程下长江口多分汊系统冲淤规律,根据1950—2021年水沙、地形和工程资料,拟定径流强度指标(Da,60 000 m^(3)/s以上流量多年平均持续天数)、追踪滞流点位置和按航道疏浚还原北槽冲淤量辨析长江口冲淤分布差异和动力机制。结果表明:Da越大,越利于北部和南部汊道落潮分流比增大和减小,促进北部汊道冲刷加剧、淤积减缓和南部汊道淤积加剧、冲刷减缓,且利于北部和南部汊道淤积重心向下游和上游移动;冲淤差异受水流惯性和南岸节点挑流驱动,径流流量变化使得落潮主流北偏或南偏,形成南北汊道横向和纵向冲淤的联动机制;随着径流过程持续坦化,长江口北部汊道整体和上段将维持淤积加剧或冲刷减缓趋势、下段将维持冲刷加剧或淤积减缓趋势,南部汊道冲淤趋势相反;北槽滞流点在上下段间迁移的临界径流流量为35 000 m^(3)/s,未来上段淤积可能增强,建议适时调整航道维护区段。

2017-2020年江苏中部潮滩地貌的季节和年际演化

为了研究江苏中部潮滩地貌的季节性演化规律,分别在江苏沿岸大丰港南侧、大丰港北侧,以及射阳河口北侧选取了三条跨岸剖面。在2017年11月—2018年11月进行了多次地貌和表层沉积物的重复观测和采样分析,并对2017—2020年间3条剖面的年际变化进行了观测。结果显示,2017年11月—2018年11月,大丰港南侧潮滩在春秋两季较为稳定,冬夏两季侵蚀较为明显,全年表现较为稳定;大丰港北侧潮滩全年基本处于明显侵蚀状态;射阳河口附近潮滩全年出现轻微侵蚀,但整体较为稳定。在年际尺度下,2017—2018年,大丰港附近潮滩均出现整体侵蚀的现象,射阳河口潮滩则出现潮间带上部淤积、下部侵蚀的现象;2018—2019年,江苏中部潮滩潮间带高程均出现不同程度的上涨;2019—2020年,江苏中部潮滩均出现潮间带上部稳定或轻微侵蚀、下部明显侵蚀现象。对潮滩演化状态研究显示,江苏中部潮滩的季节性变化受多种因素影响,冬季波浪增强与夏季风暴频率增加均会导致江苏中部潮滩在当季出现侵蚀现象,沉积物供给减少会导致潮滩季节性冲淤趋势整体向侵蚀状态偏移;江苏潮滩北部的侵蚀/淤积区域分界点可能已经从射阳河口向南转移至大丰港南部区域;年际尺度下,江苏中部潮滩表现出较为一致的变化规律。

海啸波作用下植被区海堤局部冲刷试验

近年来频发的海啸造成了沿岸建筑物周围剧烈的冲刷,而植物具有很好的减小海啸灾害的作用。采用PVC圆管概化模拟刚性植物,选取孤立波模拟海啸波,通过改变入射波高、植物带长度和密度、堤顶出水高度,研究植物对海啸波作用下海堤局部冲刷的影响,建立了海堤堤前冲刷坑、淤积沙坝、冲淤平衡点相对水平位置的尺度与植物带的长度和密度、波高、堤顶出水高度、泥沙比重以及岸滩坡度之间的关系式。试验结果表明:植物对海堤局部冲淤变化产生显著影响,植物带使得堤后近岸侧相对最大冲刷深度显著减小,堤前离岸侧冲刷位置由原堤脚处前移至植物带所在位置,冲刷范围大幅增加;堤前冲淤面积受入射波高和植物因素的共同影响,在同一植物模型下,冲刷坑面积和淤积沙坝面积都随入射波高的增大而增加;适当增大植物带密度,优化植物分布方式,可有效减弱海啸波对海堤的冲刷危害。

万家寨库区冲淤演变特征分析

基于万家寨水库运用以来的水文观测资料,分析水库运用过程、冲淤量的时空分布和三角洲淤积形态变化,总结万家寨库区冲淤演变特征。结果表明:自万家寨水库运用以来,库区经历连续淤积和冲刷过程,至2019年10月累计淤积量为3.330亿m^(3),沿程淤积集中在WD42断面以下,沿高程淤积集中在汛限水位966 m以下,WD56断面以上呈现沿程冲淤调整的特征;降水冲沙期的冲刷分布与淤积集中部位一致,部分槽库容得以恢复。库区纵剖面呈三角洲淤积形态,淤积过程中三角洲向坝前逐步推进,在排沙运用期顶点后退,顶点位置和高程与库区累计淤积量具有较好关系,2018年降水冲沙后三角洲形态调整不明显。运用实践表明,万家寨水库排沙运用可以冲刷库区淤积泥沙,加强降水冲沙调度是维持万家寨水库防洪库容的有效运用方式。

黄河源弯曲河流的河段尺度横向冲淤特征研究

弯道横向迁移是弯曲河流周期性演变的主要特征,也是横向冲淤的累积性结果。为认识弯曲河流年际时间尺度下的河岸迁移规律,2018—2020年在黄河源麦曲和兰木错曲河段开展了连续3年的无人机航测。通过影像后处理技术生成高精度地形,对河段尺度的河岸迁移和弯道冲淤特征进行探讨。结果表明:边滩的淤积外延驱动边滩-凹岸宽度的变化,所以弯道河宽变化值超过0.1B(B为河宽)的河段总是位于弯顶段。两个弯曲河段凹冲凸淤特征明显,凹岸侵蚀峰值与凸岸淤积峰值在弯道出口段呈对称分布。麦曲河段的凸岸边滩冲淤共存,但整体淤长,凹岸岸线的冲退宽度反映了河岸侵蚀状况。

子牙新河入海口区的淤积及冲刷对海管登陆点选择的影响

针对天津南港工业区兴建及渤西油气处理厂迁建项目新建海底管道路由及登陆点选择的需要,利用数值模型对大区域(整个渤海)开展水动力数值模拟,进而推求小区域(渤海湾)的边界潮位,对小区域开展水动力数值模拟,同时引入泥沙输运模型,对渤海湾的泥沙运动进行数值模拟,最终获得子牙新河入海口区域行洪条件下泥沙的冲刷、淤积规律。分析得出:海底管道在子牙新河入海口区域登陆是可行性的,但其路由及登陆点应远离冲刷深度大于1 m的区域,基于此提出了两种推荐方案。

中国东北甘河流域侵蚀-沉积基础数据集

大兴安岭是中国地势第二、三级阶梯东北部分界线,长期以来这只是个定性的界定,没有精确的界线,研究其过度地带的甘河流域侵蚀-沉积过程对定量提取第二、三级阶梯分界线具有重要意义。本数据集的研发需要经过以下步骤:(1)利用日降雨量、日最高温度、日最低温度等气象数据建立气候数据库;(2)基于ASTERGDEM数据利用水文分析方法建立坡面数据库;(3)利用土地利用与分类数据建立作物管理数据库;(4)利用土壤类型和土壤理化性质资料建立土壤数据库;(5)将建立的甘河流域气候数据库、土壤数据库、坡面数据库和作物管理数据库输入水蚀预报模型(Water Erosion Prediction Project,WEPP),并进行运算,最终获得中国东北甘河流域侵蚀-沉积基础数据集。本文以此数据集为基础,利用侵蚀量-沉积量与地形因素(坡度和坡长)的关系获取甘河流域的侵蚀-沉积平衡点,定量提取第二、三阶梯分界线,并与定性提取的大兴安岭东坡和东北平原的界线进行对比分析,结果显示,侵蚀-沉积平衡点处于大兴安岭与东北平原的过渡地带,且与定性提取界线基本吻合,并具有更准确的地理定位,这充分体现了中国东北甘河流域侵蚀-沉积基础数据集的重要学术价值。