黄河下游辫状、弯曲和顺直河段间沉积动力特征比较

黄河下游沿程出现了辫状、弯曲和顺直河型段,河道平面形态的差异势必受到不同的沉积动力特征的制约。本研究根据对收集到的有关实测资料的统计和计算,对可以表征河道沉积动力特征的相关指标进行了量化分析,发现不同河型段间的沉积动力特征存在明显差别。河道比降在辫状河段最大,介于0.2‰～0.14‰之间;弯曲河段的次之,介于0.14‰～0.10‰之间;顺直河段的小于0.10‰。平滩流量时的流速在辫状河段的较大,不同年份间的变幅较大;弯曲河段的次之,不同年份间的变幅较小;顺直河段的最小,不同年份间的变幅不大,并向下游显著减小。单位河长能耗率在辫状河段最大,弯曲河段次之,顺直河段的最小,其间的比值为2.31:1.35:1。单位面积能耗率在辫状河段最小,弯曲河段最大,顺直河段次之,其间的比值为0.52:1.18:1。河床沉积物粒度较细,并普遍缺失推移质组分,中值粒度在辫状河段、弯曲河段和顺直河段分别为3.0、3.2、3.67;河床沉积物的分选性也依次变好。受制于上述相关沉积动力特性,河床沉积速率在不同河型段有明显差别:中大流量时,辫状河段的最小,弯曲河段的最大,顺直河段的次之;在小流量时,三个河型段的河床沉积速率非常接近,但沿程略有减小。另外,辫状河段河床沉积速率明显依赖于流量的变化,且随流量的增大而明显减小。

长江中游典型顺直分汊河段冲刷调整的特性与机理

与单一分汊河段相比,连续分汊河段的上游和下游汊道段相互影响,主支汊冲刷调整更加复杂。基于实测资料分析了长江中游武汉河段白沙洲-潜洲连续顺直分汊段冲刷调整的特性与机理。分析结果表明:三峡水库蓄水后两汊道河段的主支汊深泓纵剖面均冲刷下降,断面向窄深发展,江心洲的洲体冲刷萎缩;白沙洲主汊冲刷快于支汊。潜洲支汊冲刷快于主汊,支汊分流比增加。两汊道段的相关性导致白沙洲主汊深泓的右摆增强了潜洲支汊的分流比和冲刷动力,减小了潜洲主汊的分流比和冲刷动力,同时潜洲支汊河床的抗冲性弱于主汊,白沙洲主汊的抗冲性弱于支汊,两方面因素共同导致了两汊道段主支汊不同的冲刷发展过程。

河流沉积相类型及相模式

对河流类型进行沉积学分析,将河道体系分为单河道和多河道(或复合河道)体系,顺直河、曲流河和辫状河为单河道体系,而网状河和其他分支河归于多河道体系,单河道一般由细粒漫岸沉积所限定。在曲流河沉积相中,河道内除了河道深泓充填沉积和厚的点坝外,还可能出现反向点坝。在一个向上变细的曲流河层序中,主要由河槽充填沉积、沙坝沉积复合体和上部的漫岸细粒沉积组成。辫状河砂体结构非常复杂,各种大型底形纵横分布,河道内的砂体至少可以划分为河心坝和河心滩2个砂体微相和多个非骨架相。网状河可以由辫状河、曲流河和顺直河等交织在一起组成,或者说组成网状河的单河道可以是底负载河道、混合负载河道和悬移负载河道。末端扇、曲流河扇、辫状河扇乃至某些陆上三角洲体系等都可以纳入分支河体系,实际上在这种分支河体系中,河道性质也发生了变化,河道类型已经由限定性河道转化为非限定性河道。可见分支河这个概念太笼统太宽泛,跨越了不同的体系界限。由于不同河道砂体差别较大,河流沉积微相的精确表征还有较大的局限性。

长江马鞍山河段洲滩演变特征及影响因素分析

马鞍山河段是长江下游典型的顺直分汊河段,河段内洲滩众多,消长频繁,是长江下游重点研究治理河段之一。基于历年实测资料,详细分析了马鞍山河段滩群演变特征及其联动效应,进而揭示了影响马鞍山河段演变的主要因素。研究表明:马鞍山河段内滩群以此消彼长的形式发生着局部格局的调整,随着江心洲左缘冲刷后退、心滩和下何家洲冲刷下移,牛屯河边滩淤积展宽、下延。上游河势调整以及来水来沙条件变化是马鞍山河段洲滩演变的外驱动力,河道宽而顺直的平面形态、滩群演变的互馈机制则是其内驱动力。

三峡水库蓄水后湖广-罗湖洲段河床演变分析

长江中游湖广-罗湖洲河段河势总体稳定,但近几年滩槽形态变化明显,对防洪、航运产生不利影响。根据实测地形、水文、泥沙资料,并结合模型试验成果,对该河段河床变形特点、水流输移特性进行了分析,探讨了河床演变与各影响因素之间的关系,揭示了三峡水库蓄水后河床演变原因及趋势。研究结果表明,三峡水库蓄水后沙量减小、流量过程发生变化,是该河段近期滩槽冲淤变形的主要原因;该河段总体河势将保持稳定,但航道条件有恶化趋势。提出了相应的整治建议。

长江中游界牌河段航道整治工程及效果分析

界牌河段位于长江中游,河床演变复杂,洲滩变化剧烈。在总结该河段演变规律的基础上,开展了航道整治工程。结合已建工程,综合分析河道近期变化特点,进行整治效果分析。分析结果表明,整治工程抑制了航道条件不利变化趋势,使过渡段低滩滩形基本稳定、位置得到控制,为本河段后续治理工程奠定了良好的基础,也取得了长顺直河段治理的经验。

顺直河道低水生态修复工程的数值模拟

目前大多河流存在着平面顺直、断面单一的问题,需要进行生态修复。该文以奥地利某顺直河道段低水生态修复工程为例,利用水流数学模型,研究修复工程的平面布局。研究结果表明:利用错口丁坝,可在低水期形成蜿蜒多样的生态环境,且丁坝间距与错口深度是决定因素;非淹没状态下,丁坝间距为2.28倍河宽、错口深度为0时效果最佳;部分淹没情况下,丁坝间距应保持2.28倍河宽,但错口深度应大于0;相对坝高较小时,错口丁坝壅水较小,对行洪没有影响。