南黄海西洋水道悬沙输运机制季节性对比研究

南黄海大陆架辐射沙脊群呈辐射状分布于江苏外海。基于2015年12月及2016年7月大潮期间在南黄海辐射沙脊群西洋水道的定点全潮水文观测数据,结合物质通量分解法,对比分析了冬、夏两季悬沙输运机制的差异。结果表明,西洋海域存在流速和潮位过程不对称现象,涨潮历时小于落潮历时,涨潮流速明显大于落潮流速,冬季的不对称性更为显著;冬季含沙量明显大于夏季;平流输沙在冬、夏季均占较大比重,平均约35%～50%,而潮泵输沙、垂向余环流输沙约占10%～20%。悬沙的垂向分布对悬沙的输运机制有较大影响,悬沙的垂向分布改变了原有的水流结构,对底部产生了一定的减阻效应,使得底部再悬浮强度有一定减少。     

围垦工程对江苏省南黄海辐射沙洲海域潮流和悬沙的影响

为研究围垦工程对南黄海辐射沙洲海域潮流和泥沙的影响,基于嵌套的江苏省沿海二维水动力泥沙数学模型,模拟了江苏省沿海的潮流分布及南黄海辐射沙脊群海域的悬沙分布,分析并预测了远期围垦工程对潮流、悬沙的影响。结果表明,围垦工程改变了水沙环境,除个别海区,潮流动力大多有所减弱;除东沙东西两侧、条子泥南侧含沙量微增外,整体含沙量有所减小,含沙量明显减小的区域为条子泥北侧,为辐射沙洲海域围垦工程的建设提供了科学依据。     

福建兴化湾附近海域水动力特征研究

基于兴化湾海域实测水文资料,采用相关潮汐潮流调和分析方法建立了附近海域二维水动力数学模型,研究了附近海域的潮汐潮流特性。结果表明,兴化湾海域潮汐属于规则半日潮,平均落潮流历时长于涨潮流历时;测区实测涨潮流流速大于落潮流流速,但落潮流历时长于涨潮流历时;工程海域潮流变化主要受协振波所控制,潮流性质属于不规则半日浅海潮流,潮流运动形式是以往复流为主并伴有旋转性质的混合流态;兴化湾湾内和口门附近以往复流为主,湾外呈旋转流特征;兴化湾内是受南日水道和兴化水道两股潮流作用,水流动力变化特征是兴化水道强于南日水道,其中湾内南侧海域主要受南日水道潮流控制,湾内北侧和深槽海域主要受兴化水道潮流作用。     

感潮河段横向泄洪冲刷和淤积特性试验研究

为研究横向直排泄洪对感潮河段局部冲刷和淤积问题,以闽江魁岐泄洪枢纽工程为例,通过大比尺水力模型试验,分别设计了不同河道径流、泄洪历时及涨落潮等试验工况,观测了不同试验工况下的河床冲淤特性.结果 表明,短历时泄洪落潮工况冲坑深度较涨潮工况增加约35％,长历时泄洪涨落潮工况冲坑深度相差约4％;受涨潮顶托作用,涨潮工况下河床...     

基于潮位含沙量观测数据的乐清湾悬沙交换分析

潮汐作用下海湾内外频繁地发生水体和泥沙交换,可引起湾内地形演变和环境变化。根据乐清湾沙港头测站2003年实测潮位及涨落憩时刻表、底层实测含沙量,采用纳潮量与含沙量乘积计算海湾涨落潮期间泥沙通量,泥沙通量与潮差之间关系可利用幂函数型曲线进行拟合。结果表明,乐清湾涨、落潮泥沙总通量基本持平,拟合曲线表明涨、落潮潮差与进、出海湾的泥沙通量关系总体相近,大、小潮区段稍有差异。冬夏季各月存在一定净通量,但不超过输沙总量的2%。分析认为导致净通量原因主要是潮汐不对称性和涨、落潮期间的含沙量变化,沙港头测站涨潮历时稍长于落潮历时,M_4和M_2分潮振幅比大于0.01,潮波变形明显,潮差在涨落潮期间呈不对称性;表层平均含沙量涨憩小于落憩,底层含沙量涨憩大于落憩,涨、落潮期间含沙量与对应潮差呈幂函数关系,不同期相应幂函数参数有所差异。     

淹没植被群周围泥沙冲淤特性研究

受自然条件影响和上下游来输沙限制,河道中被淹没植被群周围床面一般呈两侧冲刷、尾部淤积的状态。通过水槽试验模拟分析了河道中植被群周围地形变化特征,研究了不同淹没度下植被群周围泥沙冲淤机理。结果表明,植被群高度不影响其内部与两侧侵蚀变化过程,但较高植被群加速了冲刷速率,促使两侧侵蚀区域向植被群后方延伸;同时在上游无来沙条件下,植被群高度的增大有效抑制了尾流区泥沙沉积。     

二维水动力模型在姚江大厍船闸通航影响分析中的应用

为分析引排水工程对船闸通航的影响,以大厍船闸为例,在"姚江西排"工程的背景下,利用MIKE 21软件构建了二维水动力模型,设计了11个引水工况和2个排水工况,计算了各工况下的水动力条件及河道冲淤情况。计算结果表明,各引水工况下,船闸引航道处水流纵向流速均在0.01～0.02m/s,横向流速均小于0.01m/s,且无冲淤发生;排水工况下,船闸引航道处水流纵向流速在0.12m/s以下,横向流速小于0.09m/s,在河道内有局部轻微冲淤;综合评价引排水工程对大厍船闸的通航无明显影响。研究成果可为类似船闸通航影响分析提供参考。     

三峡库区黄花城河段泥沙淤积情况的二维数值模拟

为准确反映三峡库区真实的泥沙淤积情况,以已有二维平面水沙模型为基础,考虑絮凝及床面泥沙固结后密度变化等因素,改进细沙冲淤判别标准,推导出泥沙运动及河床演变方程,将改进后的模型应用于三峡水库典型淤沙河段黄花城河段的泥沙冲淤变化模拟中,模型计算值与实测值对比结果表明,模型模拟精度较好,改进的泥沙模型可较真实地反映库区细沙的输移特性。在此基础上,利用该改进模型预测水库运行未来20年(2013~2032年)黄花城河段的演变趋势,发现主要淤积部位在左汊,且重点淤积部位逐渐向左汊出口转移,右汊淤积发展相对缓慢,该河段仍保持淤积状态,但整体淤积速率有所放缓。研究成果对于准确预判三峡库区的泥沙淤积状况意义重大。     

三峡水库修建后长江中游城陵矶至九江河道冲淤变化研究

长江中游城陵矶至九江河段为典型分汊河道,分析该河段在三峡工程蓄水后的冲淤变化,对预测该河段河床演变发展有重要意义。根据2003~2016年城陵矶-九江河段实测水文地形等原型观测资料及冲淤量计算成果,对河道冲淤量、冲淤强度、河床冲淤分布和冲刷形态变化等方面从沿时和沿程上进行全面分析,发现河段整体呈持续冲刷态势,近年来冲刷强度显著增强,冲刷主要部位在枯水河槽,冲刷形式以深泓纵向下切为主,沿程以西塞山为界,上段整体表现为"槽冲滩淤",下段表现为"滩槽均冲"。     

九段沙沙洲演变及其与水沙变化的响应关系

九段沙作为长江河口第三代冲积沙洲岛,自成为独立沙体以来,在各种河口水动力环境共同作用下地形不断发生变化。基于九段沙实测地形及卫星影像数据资料,通过相关软件分析了九段沙近期沙洲冲淤变化及地形演变,并研究了地形演变与水沙变化之间的响应关系。结果表明,1997~2008年受相关水利工程建设影响,0、-2m等深线沙体面积增加明显,-5m等深线沙体面积趋于稳定;同时,在陆海相互作用下,九段沙沙洲头部以冲刷为主,各年断面形态大致相似;沙洲中部各年淤积量逐步增大,特别是其尾部淤积尤为明显,断面形态有较大改变;沙洲尾端有冲刷趋势,这与沙洲尾端平面形态有关。但总体上,整个沙洲呈淤积大于冲刷趋势,其椭圆形态基本无变化;流域水沙变化与浅滩面积响应不明显,因而1997~2008年乃至其后一段时间内,长江口深水航道工程导堤阻流将是九段沙淤积响应的主要因素。     

白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析

为研究白石水库泥沙冲淤特性,选取水库大坝至上游BD20断面,分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程,分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明,白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步,在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积;同一断面的洪峰流量、最大输沙率不同步;洪水过后,淤积厚度随控制水位的升高而减小。     

赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤演变分析

为分析赣江下游外洲河段水沙特性及冲淤变化,基于实测资料采用Mann-Kendall趋势检验法分析水沙变化,基于外洲水文站历年测绘资料,对外洲断面进行套绘分析,采用断面地形法计算控制断面冲淤量,并分析冲淤量与来水来沙量的相关关系。结果表明,外洲河段近年来沙系数减小,河段冲刷较为明显,主要原因为受万安水库截流与人类采砂活动的共同影响。研究成果可为赣江和鄱阳湖的开发提供指导。     

斜护坦联合裙板消能工设计与试验验证

以多沙河流上某泄洪闸工程为例,基于斜护坦+裙板冲坑深度计算公式设计该泄洪闸下游消能工。试验验证表明,斜护坦和裙板设计基本合理,消除了水流顶冲和集中水流跌落现象,改善了河道冲淤形态,保证建筑物基础安全。分析河道冲淤形态及形成过程,发现拦河闸下游护坡需尽量与拦河闸同宽且顺应原河道走势,不宜束窄河床也不能过多扩散;限冲隔墙对保护河道长距离冲刷作用显著,但在水流集中的河段可能会引起水流跌落,淘刷隔墙基础;冲坑深度随来流量的增大逐渐加深,随下游水深的增加逐渐减小,两者相互制约,影响下游河道冲淤形态,可为类似工程设计提供参考。     

水电站近坝区水沙输移二维数值模拟

以萨拉康水利工程为例,采用平面二维水沙模型对近坝区域的水沙运动进行计算研究,分析了敞泄排沙条件下上引航道、泄洪闸、厂房等区域的泥沙淤积分布。结果表明,萨拉康水利枢纽工程运行30年后,泄洪闸前的泥沙淤积不会影响闸门安全运行;上引航道口门区主要受主流回流的影响,产生回流淤积;厂房段的拦沙坎与冲沙底孔可有效保护厂房进水口。     

鳌江中游河段含沙量及回淤分析

感潮河道受上游来水来沙及下游潮汐的作用,水沙动力条件和河床演变复杂。为研究鳌江中游河段河道拓宽疏浚后泥沙淤积情况,以实测水文泥沙资料为基础,采用平面二维水流数学模型进行计算分析,鳌江中游河段显桥处含沙量与鳌江河口潮差呈指数相关关系,相关系数均在0.85以上;根据涨落潮量变化结合相关关系计算所得含沙量进行估算,河道拓宽疏浚至120m后,初始状态下游中潮时显桥—水头每潮淤积量为1 400m3;假定在一年中连续1、2、3个月的枯水流量下,最大淤积量分别为4×104、10×104、12×104 m3。表明泥沙淤积总量在前2个月快速增长,第3个月淤积速度减慢。     

上游洲滩与橡胶坝之间相互影响关系的试验研究

鉴于江心洲或边滩在河道中具有塑造河槽、约束水流的作用,试验模拟了江心洲与橡胶坝（全坝和开口坝）的相互作用在不同流量下对坝址上游水位和流速的影响,并分析了含江心洲的河道中不同坝型在洪水期对泄流量的影响。结果表明,全坝与江心洲同时存在时对水力特性的影响比开口坝与江心洲同时存在时明显,在洪水期开口坝与江心洲同时存在时的泄流量大于全坝与江心洲同时存在时的泄流量。为此在河道整治过程中可充分利用橡胶坝与洲滩的相互影响,以达到防洪和生态兼顾的效果。     

三峡常年库区典型弯曲分汊河道演变特性分析

皇华城河道为三峡常年库区典型的弯曲分汊河道,在三峡成库后"蓄清排浑"模式影响下,该河道淤积强度大、迅速,且已造成航槽易位和摆动,航道条件极其不稳。依据皇华城河道实测地形、来水来沙资料,分析了河段泥沙冲淤特性、典型断面淤积变化、深泓线变化和通航影响,初步预测了该河道的通航状况和演变趋势。结果表明,皇华城河道存在细沙累积性淤积,淤积速度、厚度、范围均较大的特点,且主要淤积部位较为固定,淤积范围有上延趋势;河道左汊深泓年际间发生淤积变化,导致深泓线逐渐从左汊摆动至右汊。     

小浪底工程泥沙淤积的防治对策

阐述了为预防泥沙淤堵对泄水建筑物进水口采取的集中布置、增加事故闸门、安装高压冲沙装置等工程措施，以及为减少过机含沙量和高含沙水流对发电系统的影响采取的优化发电洞进口布置、水轮机过流部位涂敷防护材料、提高机组技术供水可靠性等措施。通过初期拦沙和调水调沙的运用，减少了下游河床的淤积，冲刷了下游河床．使黄河下游主河槽的行洪能力增强，取得了较好的减淤效益。     

某电厂泵船及闸坝取水模型试验研究

为保证某电厂取水安全可靠且尽量减少取水对防洪的影响,通过模型试验,对比研究了天然河道取水(泵船)和其他辅助措施取水方式(闸坝)下河道水流流态和泥沙淤积的变化规律。结果表明,闸坝取水方案和泵船取水方案均能满足取水防沙的要求,但闸坝取水方案优于泵船取水方案。