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。

葛洲坝水利枢纽下游近坝段二维水沙数值模拟

针对长江中游葛洲坝水利枢纽下游近坝段卵石夹沙河床级配分布宽等特点,应用非均匀悬沙、底沙二维数学模型,考虑底沙的不平衡输移及冲淤过程中床沙的级配调整问题,对计算中的关键环节如卵石夹沙河床水流的有效挟沙能力、非均匀沙起动概率及非均匀沙推移质输沙率的计算提出了处理方法,利用水文、泥沙及河床变形资料对该方法进行了葛洲坝水利枢纽运行后、1998年洪水前后及三峡工程运行后水面线、流速分布及冲淤过程的验证.结果表明,该方法可以应用于三峡工程运行初期河床演变预测研究.

三峡水库蓄水以来下游近坝河段冲淤分布特征及成因

针对三峡水库下游近坝段宜昌至陈家湾河段,采用三峡水库蓄水以来的实测地形与河床组成资料,分析了河床冲淤分布特征及成因。结果表明:河段内冲刷强度沿程分布不均,但主冲刷带总体呈现自上而下发展的规律,其发展速率约为8.1 km/a,主冲刷带现已发展至杨家垴以下。由于放宽段细沙沉积物较多且中枯水期水流动力较强,加之三峡水库蓄水后洪峰消减、中水历时延长,导致放宽段冲刷强度大于束窄段。冲刷变形强度在纵向和横向的不均匀分布,是水流条件、河床组成与人类活动综合作用的结果,有关的规律性认识可为河道治理提供参考。

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。

坝下沙卵石河床河工模型设计及应用

三峡水库蓄水运用后,坝下河道的水沙条件发生了重大变化,使坝下游沙卵石河段的河势演变规律发生变化。通过总结、分析实测资料及前人研究成果,针对坝下河段床沙组成特点,采用双层铺沙法进行物理模型试验研究,较好地复演了本河段河势变化,为开展坝下沙卵石浅滩治理研究提供了支撑。

长江中游沙卵石河段枯水水位变化及其对通航的影响

三峡工程蓄水以来,长江中游宜昌至大埠街这一沙卵石河段的河床持续冲刷下切,枯水同流量下水位逐步下降。基于实测资料,对枯水水位变化的原因进行研究,并就枯水水位下降对通航条件的影响进行分析。认为:沙卵石河段内的河床冲刷下切是枯水同流量下水位下降的主要原因,但河床粗化在一定程度上减小了水位下降幅度;随着枯水水位的进一步下降,为确保葛洲坝船闸的正常运行,三峡工程枯水期调度压力将逐步增加,且局部卵石浅滩的碍航问题也会日益突出。

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.