对长江老海坝河段演变的透视

1 河段概况 长江老海坝河段位于长江澄通河段中部,上接福姜沙汊道汇流处,下与南通河段相连,全长约30km。它经历了较长时期的自然演变和一系列人工活动(包括整治护岸和长江开发利用等),其主要特征为河床滩、槽分明及主、支汊河槽特征值和分流量差异较大。右岸一侧为长江主泓(即浏海沙水道),深槽紧贴岸边(即张家港市),河槽平均宽2.5km左右,深槽左侧为大面积浅滩,浅滩河床平均宽达6km以上,由于河槽     

上游径流变化对长江澄通河段汊道分流比的影响

通过设定上、下游水位边界条件,利用平面二维潮流数学模型模拟了不同径流条件下长江澄通河段涨、落潮过程,分析了其中福姜沙、如皋沙和通州沙河段分汊河道分流比的变化情况。结果表明：随着上游来流量的增加,福姜沙和如皋沙河段主汊分流比先减小后有所增大,而通州沙河段主汊分流比不断减小。分析上游来流变化对各主要汊道演变的影响表明,上游径流总量的减少使福姜沙和如皋沙主汊分流比减少,不利于河段主槽的发育;在上游水利枢纽工程“削峰”的影响下,河段各主汊的分流比均有一定程度的增加,使主汊更容易得到维护和发展。     

论长江澄通河段的综合治理与开发

长江澄通河段江面宽阔,河道多汊分流,在径流、潮流及波浪等多种动力因素的作用下,河势变化较大。随着沿岸地区经济社会的快速发展及深水航道上延工程的积极推进,对澄通河段的综合治理与开发提出了越来越迫切的要求。在归纳澄通河段河道演变特征的基础上,对澄通河段的综合治理任务及治理思路进行了探讨;在以往研究成果及二维数学模型计算和定、动床河工模型试验的基础上,提出了如皋沙群汊道段、通州沙汊道段的河道综合治理初步方案;并就澄通河段的远期治理方向及下一步工作提出了有关建议。     

黄河三角洲近岸沉积物和悬沙的分布特征及其冲淤指示

以2013年7月黄河调水调沙期间三角洲近岸底质与同步悬沙资料为依据,探讨三角洲沿岸沉积物和悬沙的分布特征及其冲淤指示意义。研究表明,研究区底质和悬沙都由砂、粉砂和黏土3种组分组成,悬沙中的粉砂和黏土含量较底质高,而砂组分反之;悬沙与底质组分的差值可作为岸滩冲淤的判据;按Shepard分类,黄河三角洲近岸共有6种沉积物类型,通过现行河口与老河口的沉积类型比较显示,砂、粉砂质砂和砂质粉砂属侵蚀性沉积物类型;砂-粉砂-黏土、粉砂和黏土质粉砂则属淤积性沉积物类型。研究发现,近岸沉积物蕴含多种信息,主要反映在颗粒级配频率曲线中,可从曲线的形态类型提取。     

长江口北支河段整治工程实施后沉积物特征分析

1991～2010年间长江口北支河段实施了诸多河道整治工程,天然动力沉积环境受到了人类活动的影响。为探讨在新的水沙条件下北支河段沉积物的特征,对丰水年2012年和枯水年2013年两个典型年枯季的大范围沉积物取样样品资料进行了分析。结果表明:①北支河段沉积物中值粒径平均为0.055 mm,颗粒较粗;沉积物类型以黏土质粉砂和砂为主,砂集中分布在灵甸港以上河段,黏土质粉砂主要分布在新村沙至连兴港河段。②纵向上,从崇头至连兴港沉积物中值粒径总体呈减小趋势,且沉积物沿程特征差异显著,以灵甸港为界,上段沉积物中值粒径约是下段的2.5倍;横向上,沉积物粒径主要表现为"槽粗滩细"。③丰水年粒径粗于枯水年,尤其在以流域来沙为主的灵甸港以上河段。     

长江如皋中汊出口导流堤工程龙口设置方法

长江如皋中汊出口导流堤工程是连接长青沙和洪北沙的长江控导工程,其作用是堵塞两沙洲间汊道,束水归槽,改善长江澄通河段河势,利于岸线的开发利用。工程全长3000m,其中要穿越宽度为800m的汊道段。汊道段筑堤按常规施工方法,应在中汊侧先实施堆石棱体合拢截流     

粉砂含量对环形水槽混合床面冲刷特性的影响

粉砂介于黏土与细砂之间,其运动特性独特。开展粉砂运动特性研究,有助于进一步完善泥沙运动基础理论,提升混合泥沙运动数值模拟的精度。基于环形水槽实验,研究了底床粉砂含量对粉砂-砂混合床面冲刷特性的影响。结果表明:当底床粉砂含量在36%～60%之间时,粉砂-砂底床抗冲刷能力增强,且呈现出较好的相似性,当水流流速位于区间0.27～0.41 m/s时相似性更为明显。进一步分析发现,这与底床泥沙的混合效应以及底部切应力的分布有密切关系。上述发现可为粉砂质海岸泥沙运动、海床演变、保护利用等相关研究提供参考。     

长江河口南槽近期滩槽水沙输移特性分析

为了深刻认识近期长江河口演变趋势,依据2005,2006年和2010年长江口南槽滩槽洪枯季实测水文泥沙数据,分析了主槽与浅滩的水动力条件及悬沙浓度的时空分布特征。利用机制分解法,研究了河口滩槽间泥沙输移及交换机制。研究结果表明,长江口南槽主要以往复流为主,落潮流速大于涨潮流速。随着水深变浅,水流流速过程线存在差异,使不同区域的水流挟沙能力和输沙过程不同。输沙以平流项输沙通量为主,但潮泵作用在南槽地区泥沙输移中也占有重要地位,形成"主槽出沙、浅水进沙"的输沙模式,促使南汇边滩前缘缓慢淤涨。     

长江中下游分汊河道主支汊易位特性研究

长江中下游自城陵矾至江阴属具有稳定江心洲的分汊河段,主槽与支汊交替转化是其突出的演变特点。本文在实测资料和原型观测的基础上,从分汊型河道演变特点出发,对天然情况下发生主支汊易位的河段进行了分析。指出两者保持相对稳定是由于分流分沙对支汊有利,其发生转化是由于河势变化诱发主流线摆动、加之汊道水流结构的复杂性及由此触发的分流分沙比的变化而导致水、沙的重新分配。通过引入岸滩冲淤的相对速度,对主支汊易位现象的发生可以做到定量预估。     

宁夏黄河干流床沙组成与河势变化的相关性研究北大核心CSCD

根据宁夏黄河干流床沙取样资料分析,卫宁段及青铜峡至仁存渡分汊型河段为卵砾石河床,粒径d〉20.0 mm的卵石或碎石占全沙的百分数为80.9%~27.9%,呈沿程递减的趋势;仁存渡至石嘴山上段为过渡型河段,下段为游荡型河段,由粒径d〈1.0 mm的砂壤土及黏土组成,其中粒径为0.005 mm〈d〈1.0 mm范围的泥沙占全沙的百分数为72.0%~92.6%,呈沿程增加的趋势。研究了床沙组成与河势变化的相关性,提出河势变化除与来水来沙条件、河道比降、河道工程、天然节点等因素有关外,还与床沙组成密切相关。     

基于过水断面面积的长江口南支放宽率计算及变化特征分析

河槽放宽率是保持潮汐河口河槽稳定性的主要参数之一。在利用河槽宽度计算放宽率的基础上,提出了以过水断面面积为主要参数计算的天然河口放宽率,能更真实地反映河槽沿程过水能力是否增强以及增强的幅度。1917-2006年长江口南支河槽自白峁沙至吴淞口的放宽率计算结果表明:整体上,近100年来放宽率呈减小之势,与南支河槽不断冲刷相适应,且白峁沙、扁担沙、中央沙、浏河沙等主要沙洲的生长也起到了缩窄河宽,减小河道过水断面面积,缩小放宽率的作用;放宽率在1979年出现最小值,与七丫口-5 m槽宽为历年最窄及充分发挥其节点作用有关;放宽率在2006年增至1.21%,与三峡工程蓄水后流域供沙大幅度减少,南支河槽主要沙体受到侵蚀,特别是中央沙和浏河沙侵蚀最为严重,使石洞口-吴淞口区域过水断面面积增大有关。     

基于遥感的抚河尾闾及入鄱阳湖口演变分析

基于遥感和地理信息系统技术,以1973—2009年的鄱阳湖枯水期遥感影像作为主要数据源,利用影像分类原理提取抚河尾阎及入湖口的河道滩地信息,研究40年来河道滩地的演变规律,并分析引起形态变化的主要因素。具体为：通过定量和矢量叠加方法提取抚河尾闾河道及入湖口的平面形态特征,结果表明,抚河尾闾青岚湖入口处心洲扩,河道东移,河段滩地交替演变,部分河道顺直,入湖口具有河口淤高湖和岸线向湖中心推进的特点;演变受自然和人为因素的影响,其中河道采沙、航道疏浚、植树造林等人为活动影响更大。研究结果对抚河尾闾的河势控制、河道整治及岸线开发利用、生态环境保护提供技术支持。     

长江口北港分流通道近期演变及治理措施

南、北港分流口河段是长江口河势演变最为复杂、最为动荡的河段,也是长江口河势演变的控制性河段,而该河段演变的重点又在于北港分流主通道的演变。依据该河段多年实测水下地形资料,对北港分流通道的历史和近期演变机理、趋势进行了探讨。分析认为,近期随着上下游河段一系列涉水工程的实施,明显抑制了历史上北港分流主通道"上提下移"的循环演变模式,但洪水以及扁担沙体的活动性,仍使北港分流主通道的稳定存在较大隐患。结合长江口综合整治规划,综合考虑河势、航道、水土资源利用等因素,进一步提出了稳定北港分流通道的治理设想。     

近40年来长江口沉积物粒度变化及其对底床冲淤的响应

在全球变化和人类活动的双重驱动下,长江口的沉积物来源、输运和河床冲淤正在经历持续性调整。为了探索近40年长江口沉积物输运和海底冲淤时空变化趋势,基于1980—2020年长江口海底沉积物粒度和水下地形数据,采用沉积物粒径趋势模型和多种空间分辨率网格统计分析方法开展研究。结果表明,长江口北支沉积物总体向河道中下部汇聚,南支则在南、北港分流处靠近崇明岛区域形成沉积中心,该结果与基于2012—2020年地形计算的冲淤变化基本相符,沉积中心具有较大的淤积幅度。多年统计结果表明:1980—2003年为高强度输沙时期,整个河口区处于淤积状态,沉积物粒径变细但整体变幅较小;2003—2012年河流输沙量快速降低背景下,2009年前河口区整体依然处于淤积状态,粒径变化不显著;2009—2012年是由淤积转为冲刷的过渡期,口外区域首先出现了小范围侵蚀和沉积物粗化现象;2012—2020年,河口区整体出现大面积侵蚀和粒径粗化现象,粒径与侵蚀变化间呈显著相关。研究发现,高分辨统计网格可以更有效地捕捉到小范围地貌由淤转冲的信号。总体而言,近40年来,长江口已经由显著淤积转为局部侵蚀,未来可能面临持续性的海岸侵蚀灾害。     

长江口北支涌潮现状分析

近年来,长江口北支中段新村沙整治和海门中下段围垦等工程的实施,使北支河宽不断缩窄,边界条件发生了变化,径潮流动力条件也随之发生变化。为了解近期北支涌潮的特性,采用自记潮位仪采集潮位数据、人工岸边观测潮头、抛设浮标观测流速以及快艇迎潮头(潮头追快艇)的形式观测涌潮。结果表明:涌潮主要发生在浅滩区域,包括青龙港上游及崇海汽渡上游浅滩处,涌潮高度分别约为0.63 m和0.74 m,在灵甸沙至崇海汽渡上游浅滩仍然存在一线潮现象。掌握涌潮生成、增强、衰弱及消失的大概位置,分析涌潮成因、形态和特点,能够为深入研究北支中上段河床冲淤变化与其特殊水动力条件间的相互作用机理提供基础资料,进而为稳定北支河势、合理开发利用北支航道提供技术支撑。     

长江口南港河槽容积变化特征分析

根据长江口南港河段历史地形资料和1997—2011年4次固定断面水深测量资料,分析了南港河槽整体及分区域容积变化过程,重点分析了中潮位、5 m以深河槽容积变化特征。分析研究表明:瑞丰沙中部串沟和人类无序采砂导致2001—2004年河槽容积季节性变化剧烈,长兴水道深槽和南港主槽深槽均淤积。2001—2007年南港河槽基本处于洪淤枯冲状态。2001年前及2008年后季节性变化均为洪冲枯淤,2008年后季节性变化减弱;南港河槽容积长期处于增大趋势,2001年开始,由于瑞丰沙中部串沟,长兴水道由涨潮占优转变为落潮占优,不断淤积,一直持续到2008年。南港主槽上段北淤南冲,中下段南淤,主泓北偏,由于瑞丰沙的冲刷,河槽总容积仍呈增大趋势。2008年后河槽进入发展期;南港河槽上段深淤浅冲,幅度较小,中段串沟导致水流挟带大量泥沙在下游瑞丰沙嘴淤积;三峡工程运行后瑞丰沙嘴冲刷较为剧烈。     

长江下游河道河床阻力分布特征及影响因素分析

河床阻力是河流动力学的基本问题之一,与河流的泄流能力及挟沙能力息息相关。利用2014—2016年长江下游九江至河口段河床的多波束、ADCP及底质沉积物的同步采集数据,通过计算沙粒阻力和沙波阻力,分析不同河段河床阻力的分布特征,探讨河床阻力与宽深比、粒度及流速3个因素之间的相关关系,并对比三峡蓄水前后主要河段河床阻力及其与影响因素之间相关性的变化特征。研究结果表明:三峡蓄水前后,总体上,长江九江至吴淞口河段最大河床沙粒阻力和平均沙粒阻力分别减小57％和63％。长江下游河道河床阻力在蓄水前后均以沙粒阻力为主,沙波阻力在河床阻力中占比不足1％且随着三峡工程的运用有减小的趋势。三峡蓄水前,长江下游河道河床阻力与3个影响因素相关性从大到小依次为粒度、流速和宽深比,相应的平均决定系数依次为0.48,0.30,0.25;而三峡蓄水后,长江下游河道河床阻力与3个影响因素相关性从大到小依次为流速、宽深比和粒度,相应的平均决定系数依次为0.71,0.41,0.30,但各河段河床阻力在不同时期主要影响因素又有所区别。研究结果可为长江下游航道整治、航运安全和防洪提供参考依据。     

河口区重金属运动足迹

为了更好地研究河口区重金属的运动足迹,综合评估其对河口水源区的影响,进一步实现河口水污染精准防治,选择长江口为研究区域,根据2016年1—12月长江口6个断面的监测数据,分析了长江口枯水期典型月(1月份)、平水期典型月(5月份)、丰水期典型月(8月份)重金属的运动足迹规律,构建了二维非稳态水环境数学模型并进行了率定验证,探究了河口区重金属的时空分布。研究结果表明:①不同水文期,长江口重金属受到长江径流和潮汐作用的影响,粒子运动速度从大到小的时间排序是丰水期>平水期>枯水期;空间分布来看,徐六泾释放的粒子会进入长江口的3个水源区。②枯水期典型月(1月份),粒子运动足迹3处不一致,北港处重金属粒子运动速度最快,为4.98 km/d,最终汇入东海。③平水期典型月(5月份),徐六泾重金属粒子足迹运动不同于枯水期,沿北港方向流动,继而呈顺时针的螺旋型轨迹运动,最终流入东海,且运动速度最快,为7.03 km/d。④丰水期典型月(8月份),运动足迹与平水期类似,但徐六泾与北港处的粒子运动速度都大于平水期,北港处最大,为8.32 km/d。     

地形变异条件下长江口南港河段水动力变化

1958—2010年,长江口南港河段河槽断面形态呈“U”型和“W”型交替变化。基于二维潮流数学模型,模拟了1958,1973,1997和2010年长江口地形条件下的水动力变化,进而分析了地形变化对潮波传递和潮流运动的影响。研究表明,南港河段水动力与地形变化密切相关。自1958年以来,南港河段潮差逐渐减小,潮波变形逐渐加剧;潮流与瑞丰沙发展变化联系紧密;1997年,瑞丰沙范围最大时,南港流速平面上呈复式分布,长兴水道为涨潮占优,其他年份,落潮占优,南港主槽始终为落潮占优;南港落潮分流比自1958至1973年明显降低,1973年后趋于稳定,为50%左右,随地形变化较小。     

浪店水源工程无坝引水防沙试验研究

本文主要介绍黄河小北干流浪店水源工程的动床水工模型试验成果。该项试验是研究在各种不同黄河的水沙条件下的引水能力、含沙量分布、粒径分布、各种防沙措施的拦沙效果。研究表明：浪店水源工程的取水防沙设施基本上能满足生产要求；拦沙比能达到１０％～２０％；试验并对运行管理提出了建议。