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。

小流域中-低频泥石流与山洪输沙比例的讨论:以金沙江支流海子沟为例

泥石流山洪输沙比是工程防治设计的重要参数。本文以金沙江支流海子沟为例,调访了近115a的泥石流活动历史,查明了1996年一次最大规模泥石流运动参数,采用雨洪法计算了不同的泥石流发生频率下泥石流的流量、总量。通过对1899年至今海子沟堰塞坝泥沙淤积的测定,得出海子沟流域每年泥沙淤积量为1.23×10~5 m^3,总输沙量为1.42×107 m^3,流域平均剥蚀速率为1.5mm/a。由不同泥石流频率下海子沟泥石流的固体物质总量,计算出自1963年以来海子沟泥石流输沙量为1.67×10~6 m^3,而此期间山洪泥石流的总输沙量为6.65×10~6 m^3,由此确定海子沟泥石流的输沙量占山洪泥石流输沙总量的25%。而官坝河泥石流、白龙江流域泥石流、蒋家沟泥石流输沙量分别占总输沙量的29.5%、62.9%、99%,泥石流输沙量随着泥石流频率的增加而增加。高频率泥石流工程拦挡仅考虑泥石流输沙量;类似白龙江流域松散固体物质丰富的半干旱气候区泥石流防治拦挡工程需考虑山洪输沙量;而类似官坝河、海子沟中等频率的泥石流沟,需更多考虑山洪输沙量。

黄河下游河道排沙比、淤积率与输沙特性研究

以小浪底水库拦沙后期运用为前提条件,根据黄河下游历次洪水的场次水沙资料,提出了下游河段全段及分段的排沙比关系式,分析表明黄河下游上段河道冲淤幅度较下段大,所以河床演变迅速且不稳定;下段河道断面窄深,经上段对水沙调节后,下段冲淤幅度小,河床平稳,但是输沙入海的瓶颈河段。水库调节对下游的减淤效果不大,相反会使入海沙量减少,水库淤积加快及输沙用水增加,水库如何适度拦沙是需要进一步研究的问题。

黄河下游输沙量的沿程变化规律和计算方法

以1950-2002年实测输沙资料为基础,研究了黄河下游的输沙量和排沙比变化特点,参照能够反映黄河特点的考虑上站含沙量的输沙率公式,建立了黄河下游逐河段的输沙量和排沙比计算公式。实测资料的验证表明,本文建立的输沙量和排沙比计算公式具有较高精度,可以作为分析水沙变异条件下黄河下游河道泥沙输移规律的参考。

黄河下游洪水冲淤特性及高效输沙研究

以黄河下游实测洪水资料为基础,对洪水冲淤特性及高效输沙过程进行了分析。结果表明:①洪水平均流量大于2 000 m3/s后,排沙比的大小主要取决于洪水平均含沙量的大小;②输沙水量与排沙比的关系因含沙量的不同而分带分布,同一含沙量级洪水的输沙水量随着排沙比的增大而减小,当排沙比达到一定程度后,随着排沙比的增大,输沙水量不再明显减小;③可以用平均流量为3 200 m3/s、平均含沙量为65 kg/m3的水沙搭配来代表黄河下游高效输沙洪水过程。

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。

三峡水库泥沙运动随机分析

根据随机统计理论分析三峡水库的泥沙运动规律，包括三峡库区的泥沙沉积概率与输移距离，变动回水区泥沙起动概率与起动流速，泥沙推移悬移概率分配与推悬比等。结果表明，2003—2010年三峡库区输沙法悬移质淤积量为11．68亿t，断面法泥沙淤积体积为11．95亿m3，出库悬移质排沙比为26％，对于泥沙沉积均值概率50％，0．006mm的泥沙可以输移出库，对于泥沙沉积概率15．85％，0．8mm的泥沙可以长距离输送，起动流速小的泥沙起动概率大，0．03-10mm的中等粒径泥沙起动流速小于2m／s，随机分析结果和实测资料基本相符。

洞庭湖的泥沙输移特性

洞庭湖承泄长江三口和湘、资、沅、澧四水的来水来沙。作者应用大量的实测水文泥沙资料 ,分析了全洞庭湖和西洞庭湖、东、南洞庭湖年际输沙、年内输沙、不同粒径的输沙特点和规律 。

黄河下游洪水的泥沙输移特征

研究了黄河下游 1 95 0 -1 960年、 1 969-1 985年 1 44次洪水的泥沙输移特征。结果表明 :泥沙输移比 (SDR)随场次洪水平均含沙量和平均来沙系数的增大而迅速减小 ;存在着一个使泥沙的输移比达到最大值的最优洪水流量级 (4 0 0 0m3/s左右 ) ;场次洪水泥沙输移比与场次洪水最大含沙量之间存在着负相关 ,当最大含沙量 (Cmax) >3 0 0kg/m3时 ,泥沙输移比 (SDR) <0 5 0 ,说明高含沙洪水的输移比是很低的。上中游不同源区的洪水对下游的SDR有显著的差异。来自河口镇以上清水区洪水的SDR大多数大于 0 60 ;来自多沙细沙区洪水的SDR都大于 0 5 0 ;来自多沙粗沙区洪水的SDR则小于 0 5 0。黄河下游SDR与来自不同来源区洪水的搭配关系有关 ,SDR随来自粗泥沙区来沙量比例的增大而增大 ,达到一个峰值 ,与之相对应的粗泥沙区沙量百分比为 5 0 % ;对于细泥沙区来沙量比例而言 ,情形类似 ,与SDR峰值相对应的细泥沙区来沙量百分比为40 %。

黄河下游汛期输沙效率和排沙比阶段性变化及其主控因素分析

为了揭示黄河下游河道泥沙冲淤变化趋势及其主要影响因素,以黄河下游花园口站和利津站1960年以来的实测水沙数据为基础,利用双累积曲线方法分析了汛期断面水沙关系的阶段性变化特征,进而利用线性回归分析法获得了各阶段汛期断面径流输沙效率和汛期河段排沙比数值。结果表明:自1960年以来黄河下游汛期断面径流输沙效率明显存在着大小交替的5个不同变化阶段(1960—1965年、1966—1981年、1982—1987年、1988—1999年、2000—2015年),花园口和利津断面汛期的平均径流输沙效率值在这5个时期分别为2.1,4.3,2.6,4.1,0.8 t/100 m^3,而同期花园口至利津河段的排沙比分别为1.34,0.78,1.01,0.62,1.48。汛期河道断面输沙效率和河段排沙比交替性阶段变化揭示了该河段河道冲淤演变的本质特征。黄河流域的气候变化和水土保持措施仅会引起产水产沙量的变化,对黄河下游汛期输沙效率和排沙比影响有限,而不同时期黄河主河道大型水库的建成及其运行方式,则是其变化的主控因素。此外,1988—1999年中上游淤地坝的自然毁损对黄河下游同期的输沙效率和排沙比的变化影响显著。

粉沙质海岸建港的若干泥沙问题

粉沙质海岸泥沙活跃,易起易沉,易发生骤淤,曾一度被视为建港"禁区",并成为泥沙研究的"盲区"。文章在调查研究的基础上,对粉沙质海岸建港中的泥沙问题进行了分析,论述了粉沙质海岸港口的回淤及海床冲刷问题,提出了在粉沙质海岸建港中防冲淤措施及有待研究的问题。

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%。

圆管螺旋流不同粒径粗沙输运特性试验研究

圆管螺旋流是一种高效的排沙与固体颗粒输运方式,为了探讨不同圆管螺旋流强度S、不同粒径粗沙(0.6 mm≤d≤4.0 mm)排沙率η及粗沙在整个圆管内的输运规律,采用物理模型试验方法进行研究。结果表明,圆管螺旋流排沙过程包含多种泥沙运动形式,不同粒径粗沙的圆管螺旋流排沙过程基本一致,但其泥沙的输运规律会随S的变化而有所不同。在总排沙流量不变的情况下,对某一粒径泥沙来说,切向进流量越大,S越大,排沙率η也越大,且η与S关系曲线呈上凹型。

近50a黄河宁蒙河段输沙量的沿程变化规律

从河段输沙量及排沙比的角度分析黄河宁蒙河段的水沙特点。以青铜峡站和河口镇站1952—1990年的实测水沙资料为研究对象,统计分析了输沙量与水量的关系,以及河段排沙比与水量和来沙系数的关系。结果表明,宁蒙河段输沙量与水量的关系在全年和汛期的统计特性略有不同,指数关系式更能体现河段在汛期的输沙特性,而二次式关系更能体现河段在全年的输沙特性。河段排沙比的年统计特征与汛期一致。

山区河流干支流汇流特性研究

本文通过模型试验研究和实测资料的分析．着重对山区河流干支流（特别是长江与嘉陵江相汇）汇流后的特性进行了深入的研究．结果表明：干支流的汇流比｛Ｑ／Ｑ｝是影响交汇角大小、汇流面坡降、输沙率变化等的主要因素，同时，利用汇流比Ｑ／Ｑ这一特征值，建立了它与汇合口的水力和泥沙运动变化的部份相关关系，从而揭示了山区河流干支流相汇后的变化特性．

网状河流的构型、流量—宽深比关系和能耗率

网状河流作为一类新河型 ,已经受到研究者的关注 ,但对其研究还不充分。该研究基于目前已经报道过的资料及新近取得的研究成果 ,从河流构型、河道过水断面宽深比与流量关系及能耗率等方面对该河型展开论述 ,期望引起大家对该河型的兴趣。网状河流在许多方面表现出了独有的特色。从平面构型来看 ,它以相互连通的多河道围绕非常稳定的泛滥盆地为特征 ,其中泛滥盆地上植被发育、沼泽湖泊可见。从河道纵、横剖面来看 ,它具有非常小的河道比降和一般小于 4 0的河道宽深比 ,总体上属于各类河型中最小的。从沉积体系的剖面构型来看 ,它以多个孤立的河道砂体“漂浮”在细粒泥质沉积物中为特征。在河道过水断面宽深比与流量的半对数图中可见 ,其宽深比随流量的增大而减小 ,并且其散点位于各类河流的最下部。由于其河道比降一般很小 ,多河道体系中的单个河道的流量相对于其决口前的老河道显然较小 ,从而其能耗率就相对很小。文中所讨论到的长江三口分流网状河道 :东松滋河、西松滋河、虎渡河、藕池河、北藕池河和松澧合流 ,其能耗率分别为 3.0W /m2 ,5 .5W /m2 ,2 .8W/m2 ,6 .4W /m2 ,3.7W /m2 和 2 .7W /m2 ,显然都小于 10W /m2 ,这与长江主河道在枝江附近的 14 0W /m2 相比 ,差两个数量级。

多沙河流横断面调整及其对排洪和输沙能力的影响

多沙河流输沙能力的变化，突出地表现为河槽横断面的调整。黄河下游高含沙洪水过后，使游荡型河段河槽宽深比大幅度减小，从而提高了同流量的输沙能力，但因此使排洪能力大幅度下降。频繁出现的高含沙洪水异常高水位证明，断面缩窄比前期河床淤高对洪水位的影响更大。为了解决排洪与输沙的矛盾，建议排洪与输沙分道，即尽可能将高含沙水流利用干流水库拦蓄，再用明渠向两岸高浓度输沙放淤，而河道只输送低含沙水流入海。

黄河下游游荡段非均匀悬沙输移特点

黄河下游水流含沙量大,河床调整迅速,河道输沙能力变幅大,输沙过程与规律复杂。因此研究黄河下游泥沙输移规律,是研究河床变形过程、预测河道发展趋势的基础,对水沙治理与河道整治规划具有重要的现实意义。本文以黄河下游游荡段为对象,基于1986—2015年游荡段实测水沙资料与地形资料,分析了花园口-夹河滩河段与夹河滩-高村河段的非均匀沙输移特点。研究结果表明:①输沙率经验公式的相关性与泥沙粒径有关,泥沙粒径越小,输沙率经验公式的相关性越好,细沙的相关系数可达0.99。②排沙比与来沙系数、河相系数均呈负相关,且河相系数较大时,排沙比变幅较小。夹河滩-高村河段的中沙排沙比与来沙系数、河相系数的相关关系较其他粒径组泥沙更为密切,花园口-夹河滩河段则分别为细沙和粗沙排沙比。③在同时考虑了水沙条件与断面形态对河段排沙比的影响之后,输沙率经验公式的精度明显提高,相关系数在0.48~0.65之间。

河套灌区总干渠冲淤数学模型及渠床演变预测

本文利用总干渠实测水沙资料建立了具有时序特征的渠床冲淤变形计算公式。对总干渠近年来的渠道冲淤进行了定量计算，并对渠道在现状和整治两种条件下的演变趋势进行了预测。

三峡水库汛期排沙效率研究

水库减淤调度是保障水库综合效益发挥的重要措施。以2003~2018年三峡库区主要水文站实测水沙数据为基础,统计分析了库区来水来沙规律,将库区按照沿程水文站布置分为3个库段,采用逐步回归的方法探讨了库区不同库段的输沙比与不同影响因素之间的相关情况,并建立了不同库段输沙比公式。结果表明:(1)寸滩至清溪场库段输沙比的主要影响因素为流量沿程变化系数和水沙系数,清溪场至万县库段输沙比的主要影响因素为洪水滞留系数和含沙量,万县至庙河库段输沙比的主要影响因素为洪水滞留系数和流量;(2)基于不同库段排沙比公式提出了提高排沙效率分段调度的新思路,即沙峰输移至清溪场站降低水位,输移至万县站继续加大下泄流量。研究成果可为三峡水库沙峰优化调度提供参考。