山区河流植被洲滩河段水沙运动特性试验研究

山区河流受水沙条件和河流形态影响,植被洲滩发育丰富,显著改变局部河段的水沙运动及其演变特征。基于室内洲滩模型自然生长植被的水沙试验,探讨了植被与泥沙补给对洲滩河段水流结构及冲淤变形的影响。试验结果表明：植被茎叶加大对水流扰动,减缓水流流速,上游补给泥沙在植被周围形成小型沙丘,以波状输移为主;大量来沙条件下,泥沙多落淤洲头及洲尾,促使洲滩的快速发育;淹没植被枯萎,茎叶凋落,加剧洲头及洲滩两侧坡脚冲刷;植被与上游来沙显著影响洲滩汊道分流特性,加沙和植被茎叶部分促使左汊分流比降低。因此,山区河流植被与上游泥沙补给调整洲滩汊道过流能力及发育过程,对植被洲滩河段的水沙运动产生较大影响。     

钱塘江东江嘴切滩工程对闻堰河段的影响分析

钱塘江东江嘴实施切滩工程后,闻堰河段洪水的流态发生较大变化.现采用二维定床数学模型,分别就四种重现期洪水、四种切滩方案的不同组合进行闻堰河段流场的计算和对比分析表明切滩后洪水顶冲点下移,流速总体上有所减小,但其流速的绝对值仍为较大,闻堰塘前滩地最低冲刷高程基本不变,为闻堰海塘的加固提供了依据.     

山区多沙河流漂石河段洲滩发育特征试验研究

山区多沙河流漂石河段受水沙条件影响,洲滩发育丰富,改变了漂石河段的水沙运动规律及洲滩演变特征。基于野外调查与室内物理模型试验,探讨了漂石对多沙河段水动力特征及洲滩发育过程的影响。通过都江堰市岷江支流白沙河与龙溪河的野外调查,分析了典型漂石河段床沙组成及漂石河床形态特征。由于山区河流暴雨洪水及挟带的泥沙及河道地形多变等因素,大量上游来沙在漂石河段落淤,河床内洲滩的大量发育。通过系列室内物理模型试验,分析不同泥沙补给条件下漂石河床的洲滩形成过程及河床形态变化与水位响应过程。研究结果表明：暴雨山洪产生丰富的泥沙补给,导致白沙河与龙溪河的粗颗粒平均粒径粗大,存在大量漂石,形成漂石河段。漂石河段水力要素多变,河床形态剧烈调整。当上游泥沙补给时,受漂石周围水流变化影响,漂石河床局部以横向带状溯源淤积为主,下游段两侧淤积突出,极易形成漂石洲滩,从而增大局部河床比降,减缓河道下切。上游来沙不均匀过程显著改变了漂石河床局部水位及泥沙淤积规模。因此,通过野外调查与室内物理模型试验,揭示了水沙条件下的漂石河床形态变化特征,山区河流上游来沙与漂石共同影响洲滩发育过程,表明漂石对山区多沙河流的水沙运动产生突出影响。     

山区河流航道整治施工中稳船技术的应用

将长江航道整治工程中几十年积累起来的比较成熟的稳船技术及工艺，结合澜沧江-上湄公河段山区河流的特点，研究了如何在澜沧江急流滩险成功实施稳船定位的措施，着重介绍了抓石船和钻孔爆破船如何稳船定位的技术，设备，对山区河流急流滩险的整治与疏浚工程有较好的指导作用。     

泥沙补给变化下山区河流河床适应性调整与突变响应

针对泥沙运动力学经典理论体系与天然山区河流推移质运动存在显著差异的若干基本问题,开展山区流域沙量补给条件变化下,山区河流河床调整与突变响应机理研究。揭示了泥沙补给条件对非均匀卵石起动、输移的影响特征和卵石沙量补给与山区河流沙波形成、碍航机理;探索了泥沙补给变化下陡坡河道水沙运动奇异特征和宽窄相间漫滩复式航槽河床突变响应现象。采用水沙错峰、水沙分离等集结降阶技术手段调控洪峰时段成灾河段卵石沙量补给条件,是山洪泥沙灾害致灾风险降阶防控的核心。     

长江安徽段河流地貌的遥感研究

利用2000年TM遥感图象,运用主成分分析、多波段合成、灰阶统计、地物波谱剖面分析等,解译了长江安徽段的河流地貌,作出了新的解译图,并在此基础上,分析了河流地貌中,阶地、漫滩、江心洲的分布和特征规律.     

嘉陵江与长江交汇水流顶托效应特性研究

干支河流交汇是河流水系发育与演化的重要形式,在河流交汇区常发生水流顶托现象。水流顶托显著影响着干支流交汇区水位、水面比降及床面切应力特性,从而制约着交汇区水沙运动特性及河床演变过程。本文以嘉陵江与长江交汇区为例,基于实测资料与不同组合干支来流的数值模拟结果,突出分析了不同干支来流条件下典型区域水位、水面比降及床面切应力变化特性,结果表明嘉陵江对长江的顶托作用随汇流比的增大而增大,长江上游水面比降随汇流比增大而减小,床面切应力随汇流比增大而减小。     

基于流域系统科学的黄河下游河道系统治理研究

黄河下游河道治理是一项复杂的系统工程。系统回顾和总结了欧美等发达国家河流治理的发展历程与经验启示,深刻诠释了河流系统治理的必然性和必要性。在此基础上,结合黄河水沙变化、区域社会经济发展情势以及重大国家战略,分析了黄河下游河道治理研究的现状与局限性,明确了新时代河道滩槽协同、上-中-下-河口联动、行洪输沙-社会经济-生态环境协调治理的战略需求,进而阐述了流域系统科学及其在黄河下游河道滩槽协同治理中的应用价值。     

嘉陵江与长江交汇水流顶托效应特性研究

干支河流交汇是河流水系发育与演化的重要形式,在河流交汇区常发生水流顶托现象。水流顶托显著影响着干支流交汇区水位、水面比降及床面切应力特性,从而制约着交汇区水沙运动特性及河床演变过程。以嘉陵江与长江交汇区为例,基于实测资料与不同组合干支来流的数值模拟结果,突出分析了不同干支来流条件下典型区域水位、水面比降及床面切应力变化特性,结果表明嘉陵江对长江的顶托作用随汇流比的增大而增大,长江上游水面比降随汇流比增大而减小,床面切应力随汇流比增大而减小。     

黄河下游典型滩区“92·8”洪水分区滞洪沉沙数值模拟研究

采用平面二维水沙数学模型,依据“92·8”典型洪水情况,对黄河下游夹河滩至高村河段进行了无生产堤条件下的自然漫滩、现状生产堤条件下漫滩及典型滩区分洪淤滩,3种工况条件下的河道冲淤、洪水演进及滩区淹没的数值模拟.模拟成果分析表明,对黄河下游蓄滞洪区进行滞洪沉沙,有效增大了分洪区的削峰滞洪作用,保证和扩大了滩槽泥沙横向交换...     

长江黄金航道整治技术研究构想与展望

当前,长江黄金航道面临着长江三峡枢纽和上游水库群联合运行带来的水沙条件新变化,以及防洪、航运、发电、供水、生态等水资源综合利用的新需求,亟待深入认识新水沙条件下航道演变机理及发展趋势、科学评估航道承载力及提升潜力、系统研发水资源综合高效利用目标下的航道整治技术,有效促进航道整治与生态环境保护的协调融合。“长江黄金航道整治技术研究与示范项目” 以提高航道通过能力,实现长江航道资源高效利用为目标,凝练了四大关键科学和技术问题：1）水沙变化条件下长江航道演变机理及发展趋势;2）长江重要生物-生境对航道整治工程的响应机制;3）多因素影响下长江航道滩群联动整治方法与技术;4）基于河流完整性的航道整治生境融入及再造技术。结合关键科学问题和技术的内涵,提出五大重点研究内容：1）研究长江不同类型河段复杂动力过程与滩槽演变的相互作用机理,预测长江航道演变趋势。2）研究长江生态航道的架构及评价体系,3）评估多功能河流航道承载力及可提升潜力。4）研究多库联调下山区河流卵石滩群联动航道整治技术、防洪-通航协同下中游强冲刷河段航道整治技术、下游复杂多分汊河段航道滩槽调控技术、径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术等。5）研究长江航道整治工程的生境融入及再造技术,构建生态友好型航道整治模式。最后,将五大重点研究内容细分为八大前沿研究方向： 1）新水沙条件下长江航道演变机理及趋势预测;2）长江生态航道架构及评价方法体系;3）多目标协同下长江黄金航道承载力及提升潜力;4）多库联调下卵石滩群联动航道整治技术;5）防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治技术;6）复杂多分汊河段航道滩槽调控技术;7）径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术;8）长江典型生态保护段航道整治技术。基于以上内容,初步构建长江航道整治研究体系,以期为提高黄金航道通过能力提供理论基础和技术支撑。     

赣江中游水道肖家滩的演变及整治研究

浅滩是冲积性河流中水流与河床相互运动、相互作用的产物。因此,本文主要运用河流动力学的基本理论,从赣江中游段肖家滩河段的来水来沙过程、边界条件、河床形态,床沙组成着手,对该浅滩的形成原因及演交规律进行科学的分析研究。同时结合该滩已整治的工程,指出成功及长训之处,提出笔者对此滩的整治指导思想、原则及工程措施。     

浅论长江叙泸段二期工程铜鼓滩整治设计

铜鼓滩处于两反向河湾的过渡段,枯水期上口水深浅,不满足尺度要求,中段航槽落湾,弯曲半径小,下口流速大,流态乱,上下水船舶航行危险.本文在对铜鼓滩滩险情况、模型试验情况介绍的基础上,通过研究分析滩段的演变规律及碍航机理,对卵石浅险滩的整治方案和整治建筑物结构进行了探讨,对铜鼓滩整治工程的设计特点和治理效果进行了总结和评价,这对长江上游山区河段以及其它山区河流类似滩段的治理提供了一定借鉴.     

时空守恒元和解元法在山区河流模拟中的应用

针对山区河流边界和地形复杂,水位和流速变化剧烈,主流和副流明显的特点,建立了一种新的平面二维水动力数学模型:采用一种新的数值方法——时空守恒元和解元方法(简称:CE/SE方法)并用任意四边形网格来离散区域,进行了水位和流速的数值模拟。模型利用嘉陵江草街-嘉陵江河口全长约69km的地形和实测资料进行了验证。模拟结果表明,该数学模型能够较好地模拟复杂条件下山区河流的流场特征。     

汉江下游典型弯曲河段的单向冲刷特点分析

枢纽下游河段由于来沙量大幅减少,会发生长时间长河段的单向冲刷,河道形态随之发生调整.选取丹江口水库下游汉江典型连续弯曲河段——仙桃至小陈家台河段,采用实测资料分析方法,分析了该河段单向冲刷演变及河道形态调整的特点.结果表明:该河段处于单向冲刷阶段,河段深泓单向冲刷下降,深槽展宽、延长、贯通.由于该河段受两岸边界约束,侧向侵蚀受限,河床冲刷下切为主,河道断面朝窄深发展;弯曲段,凸岸边滩总体呈冲刷后退的趋势,其中曲率半径较小的弯道凸岸边滩冲刷后退过程中存在淤长与切割的交替,微弯河段凸岸边滩则呈单向切滩后退,表现出枢纽下游弯曲河段由于中枯水期流量增加所呈现的撇弯切滩调整现象.     

基于图论河系树的河网综合

研究了基于图论的由河段数据构建河流实体,建立河系树,并进行河网自动综合和显示的过程.详细介绍了河系树的建立过程,河流的流向、主流和支流的确定方法,在综合过程中应用综合指数的方法确定左右支流的过程等.     

不同来水来沙条件下山区河流的河床响应试验研究

山区河流受季节性水文条件及产沙过程的影响,水沙条件变化频繁。尤其是暴雨山洪频繁挟带大量泥沙进入河道,从而引起河床急剧调整。本文以龙溪河典型河段为研究对象,通过调查天然河道的地形、床沙组成及来水来沙特性,开展了系列水沙模型试验,突出分析了来水来沙条件变化的河床响应。试验包括不同流量下清水冲刷和恒定流量下改变泥沙补给条件两种对比方案。以泥沙起动条件的沙莫夫公式判定方法,分析比较了不同工况条件下的断面泥沙起动流速和水流运动平均流速的关系,揭示了不同断面间泥沙冲淤特性及河床变形特点。在此基础上,探讨了河道沿程水位变化及致灾范围,对比分析表明,龙溪河在清水来流条件下,即使通过最大流量300m3/s,洪水位也未超过龙池镇堤防高程,即清水来流条件一般不会影响龙池镇的防洪安全。若大量泥沙下泄至主河道,龙池镇段由于河床比降变缓与河道展宽等床面形态的变化,水流平均流速显著降低,携沙能力减小,引起大量泥沙淤积,致使水位陡增,甚至出现漫滩现象,存在显著的防洪安全隐患。随着泥沙补给量的不断增加,河床不同区域输沙动力的调整制约了泥沙的输移距离,从而引起局部区域河床的淤堵,并导致洪水位的增加,甚至产生漫滩洪水并诱发洪水灾害。研究表明,山区河流泥沙补给对河床响应及水沙灾害具有重大的影响,来水来沙变化下的水沙运动致灾机理急需深入研究。     

海南玉带滩障壁型海岸现代沉积特征及沉积演化

海南玉带滩是我国南海沿岸典型的障壁型海岸现代沉积场所之一。根据野外考察和室内分析,从沉积物的成分、结构、沉积构造等方面揭示了玉带滩障壁型海岸现代沉积特征。结果表明:玉带滩东侧为障壁岛海滩,沉积层序总体上表现为粒度向上变粗; 中部为障壁岛沙丘,以中、粗粒石英砂为主,具平行层理、斜层理; 西侧为障壁坪,以中、细砂沉积为主,夹杂一些贝壳碎片,层理构造比较明显。玉带滩西侧水体为河流作用明显强于潮汐作用的潟湖; 河口沙坝发育或河流岩岛阻挡产生河汊是形成潟湖中冲积岛分布的主要原因; 仅在潮汐通道外侧出现拦口沙坝堆积。现代沉积特征结合Google Earth卫星图像分析认为,该障壁型海岸沉积演化大致包括3个阶段:第一阶段,河流携带泥沙入海,在河口湾地区形成多级近新月型河口沙坝。第二阶段,由于后期水道延伸方向、水动力的不断变化,西侧河口沙坝出现合并并向冲积岛转化; 在海岸拐弯处,以原有河口沙坝为主体,形成初期障壁沙坝,障壁沙坝西侧水体演变成潟湖。第三阶段,障壁岛西侧受河流冲刷作用影响,河口沙坝坝头几乎完全消失; 障壁沙坝形成后,潟湖水面加宽,流速减小,河口沙坝增生合并,最终形成了三大冲积岛(沙坡岛、东屿岛、鸳鸯岛)。该障壁型海岸现代沉积发育冲积岛的障壁岛-潟湖沉积体系,而不同于传统的碎屑海岸障壁岛-潟湖沉积体系,研究其沉积特征和沉积演化为进一步认识和预测特殊类型的古代碎屑海岸障壁岛-潟湖沉积体系油气储层提供了具有参考价值的沉积演化模式。     

基于数值模拟的矩形明渠床面切应力分析

河道流动受边界切应力影响,边界切应力过大会造成河岸被侵蚀,降低河岸的稳定性,并通过影响泥沙的沉积和搬运,引起河流形态变化。探究河流边界切应力,就是在河流中水流流动状态、结构特性等问题。由于河流中影响边界切应力的因素多且复杂,本文去掉各种不确定的因素,通过数值软件建立一个二维矩形直道明渠流动模型,运用相似理论中的重力相似准则对矩形直道明渠模型进行缩尺,首先将5种比尺的均匀流直道模型的流动进行数值模拟。由于该5个直道明渠模型模拟结果统一出来的水位流量关系与曼宁公式推导出的水位流量关系高度一致,因此可以表明该模型模拟出来的参数是真实可靠的。针对非均匀流的情况,本文通过欠均匀流和超均匀流的概念,对9组直道模型非均匀流进行数值模拟,通过非均匀流的受力分析推导出通用的床面切应力公式。该公式表明无论矩形明渠的流动是否为均匀流,都可通过水深h、流速u、曼宁糙率系数n三个参数求出床面切应力。     

三峡—葛洲坝两坝间水田角深水急滩整治措施研究

针对三峡—葛洲坝两坝间水田角河段水文特性、碍航特性及滩险成因,采用"左疏右抬"相结合的方法对水田角滩段航道进行整治.采用实测资料,对方案整治效果进行了分析,结果显示,整治后航槽流速减小,可以满足船舶自航上滩的要求;或者减缓岸边流速,与另一岸形成船舶"搭跳"的水流条件,使船舶能够"搭跳"上滩.该种方法在相同水文条件下有一定适用性.