三峡水库重庆主城区河段走沙规律研究

通过对三峡建库前,天然条件下九龙坡、猪儿碛、金沙碛及寸滩等重点观测河段泥沙冲淤变化的分析,研究重庆主城区河段的泥沙淤积、走沙规律及其影响因素.研究成果旨在为减少三峡建库后重庆主城区河段泥沙淤积,改善港口和航道条件的三峡水库调度方案提供依据.分析认为,重庆主城区河段多年来河床稳定,年际间无明显单向性泥沙淤积和冲刷现象.每年汛初至9月中旬为泥沙淤积过程;汛末9月中旬至10月中旬为主要走沙期,可冲走大部分前期淤积泥沙;10月中旬以后冲刷总量和平均冲刷强度大幅度减小,至12月下旬达到年内冲淤基本平衡.     

三峡水库蓄水后重庆河段冲淤特性研究

三峡水库蓄水对重庆河段冲淤影响的研究具有重要的科学价值和应用前景。根据水沙连续原理和重庆河段输沙特点,考虑嘉陵江汇流和水沙变化特征,导出了重庆河段泥沙淤积比的公式,分析了不同时期河段冲淤变化特点,论证了重庆河段淤积比与嘉陵江汇流比和寸滩站流量有重要关系。三峡水库蓄水初期重庆河段冲淤特点与蓄水前基本一致,具有汛期淤积、非汛期冲刷的特点。试验性蓄水以来河段冲淤特性发生变化,汛后蓄水期和汛前消落期河段有冲有淤,总体发生淤积。汛期河道有冲有淤,淤积有所减轻,甚至发生冲刷。河道采砂对重庆主城区河段冲淤产生重要影响。     

三峡水库135～139m运行期土脑子河段冲淤条件分析

土脑子河段位于三峡水库变动回水区五羊背至鹭鸶盘,长约3km,蓄水前具有汛期淤积,汛末及汛后冲刷,年内冲淤基本平衡的规律。三峡水库135~139m运行期,受坝前水位、来水来沙条件以及河道形态等因素综合影响,年内有冲有淤,累积为淤,其中汛期为主要淤积期,汛末及消落期是主要冲刷期。分析表明,当坝前水位139m、流量大于10000m3/s时,河床开始冲刷;随着坝前水位消落,入库流量增大,冲刷强度逐渐增强,在流量15000m3/s左右时冲刷强度最大;当坝前水位135m、流量大于23000m3/s时,河床开始淤积,随着入库流量增大,淤积强度逐渐增强。     

长江重庆主城区河段卵石推移质走沙条件研究

三峡水库175 m试验性蓄水后,长江重庆主城区河段泥沙输移发生显著改变。研究重庆主城区河段泥沙输移规律,弄清泥沙输移与三峡水库调度之间的联系,对于优化水库调度,减轻库区淤积具有重要意义。依据寸滩站长系列年卵石推移质原型观测资料,结合二维数学模型和卵石推移质起动公式,分析了重庆主城区河段卵石推移质输移特性变化及走沙条件。结果表明:三峡水库蓄水以来,重庆主城区河段卵石推移质输移量显著减少,卵石颗粒细化,走沙时间也大幅缩短;研究河段内卵石推移质起动的临界条件是三峡水库坝前水位低于157 m,上游来流量大于6 800 m~3/s,并用2016年实测资料加以验证,验证结果较好。研究表明通过三峡水库调度可以加大重庆主城区河段的泥沙输移强度,减轻该河段内的泥沙淤积。     

三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化

水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.     

三峡库区156 m蓄水水文泥沙变化分析

为掌握三峡水库2007年156 m蓄水过程中库区水文河道变化情况,通过观测与分析三峡库区蓄水过程的水沙变化,探讨蓄水过程水位、河道比降及水文泥沙运动的变化规律,为三峡库区175 m蓄水后的水面线对比分析、回水区的界定等研究打下基础,同时也为三峡库区175 m正常蓄水运用后,三峡水库库尾重庆变动回水区河段的水沙冲淤变化、河道走沙规律分析研究提供了条件。     

三峡水库运行后宜昌-城陵矶河段冲刷重心下移与时空演变

三峡大坝下游河道的冲刷发展影响着长江中下游的防洪、航运及区域经济发展。本文以宜昌至城陵矶河段约400 km长河段为研究对象,基于2002—2018年河道的来水来沙、泥沙粒径和横断面形态观测资料,计算并分析河道垂向冲淤、横向摆动、平滩面积、平滩水深和冲淤量的变化,根据河道平面形态将研究河段划分为32个子河段,对子河段平均平滩面积和平滩水深的变化速率进行分级,引入空间聚类分析方法,对冲刷强度等级最高的河段在时空尺度上分布进行聚类分析,研究河道冲刷重心的时空迁移规律。结果表明,三峡水库运用后下游河道经历了蓄水初期冲刷较强（2003—2007）、175 m正常蓄水运用后冲刷减弱（2008—2012）和上游梯级水库运用后冲刷增强（2013—2018）的三个阶段;空间上,宜昌至枝城及上荆江河段普遍冲刷,以弯曲型为主的下荆江河道以冲为主,但冲淤交替频繁,同时冲淤强度具有随时间衰减的特点;冲刷重心具有向下游迁移的趋势,在三峡水库蓄水初期冲刷重心向下迁移较快,之后减缓,上游梯级水库运用后,冲刷重心下移速率明显加快,之后再次减缓,2003—2018年冲刷重心平均下移速率约7.5 km/a。     

三峡水库消落期土脑子河段冲淤特性分析

土脑子河段位于三峡库区土脑子至鹭鸶盘,长约3 km,三峡水库蓄水前具有汛期淤积,汛末及汛后冲刷,年内冲淤基本平衡的规律.三峡水库135～139 m运行期,该河段位于回水区中段,年内有冲有淤,累积为淤,其中汛期为主要淤积期,汛末及消落期是主要冲刷期.分析表明:在水位消落期,土脑子河段比降约增大33%～182%;在消落初期坝前水位139 m、流量大于10000 m3/s时,河床开始冲刷,随着坝前水位消落,入库流量增大,冲刷强度逐渐增强,在流量15000 m3/s左右时冲刷强度最大,当水位消落至135 m、流量大于23 000 m3/s时,冲刷过程基本结束;土脑子河段消落冲刷量主要集中在右侧深槽,冲刷量大小主要与消落水位、消落时间、前期淤积量以及来水来沙条件有关,水位消落越大,消落时间越长,冲刷量越大;前期淤积量越多,冲刷量越多;消落期来沙量越小,来水相对越大,冲刷量也越大.     

基于冲淤判定因子的长江重庆九龙坡河段汛后走沙规律研究

通过实测水文资料分析,提出了长江重庆九龙坡河段的冲淤判定因子U3/h,U3/h=0.24m2/s3可作为九龙坡河段冲淤判定的临界值,即当九龙坡河段U3/h ＞0.24 m2/s3,该河段将发生冲刷,反之淤积.利用三维水动力数学模型,计算了不同坝前水位、嘉陵江汇流比和上游来流条件下的九龙坡河段U3 /h值,分析了三峡水库蓄水后九龙坡河段汛后的走沙规律.     

三峡库区重庆主城区河段河床演变分析

三峡工程建成后,重庆主城区河段处于水库变动回水区,水流条件和泥沙运动规律将发生变化,该河段泥沙冲淤变化的分析研究,备受有关方面关注。根据2007年及多年所监测的来水来沙资料及河道观测资料,对重庆主城区河段的泥沙冲淤变化规律进行初步分析,结果表明：重庆主城区河段冲淤量主要与来水来沙条件、河道形态、两江相互顶托等因素有关;2007年重庆主城区河段冲淤主要分布在开阔段的缓流、回流区等部位;主要淤积期为6月中旬至7月中旬、9月中旬至11月中旬,主要冲刷期分别为年初至6月中旬、8月中旬至9月中旬、11月中旬至年末;全年略呈冲刷态势。     

三峡水库运用后连续急弯河道冲淤特性分析

为探究三峡水库运用后下游连续急弯河道的冲淤调整规律,根据七弓岭、观音洲河段实测地形资料和水文资料,研究了水沙变异条件下河势变化和冲淤特性。研究发现:①三峡水库受上游水库调蓄作用,上游来沙量大量减少,上游来水基本处于清水状态;径流量重分配,枯水期流量增加,汛期洪峰削减。②三峡水库运行后,七弓岭、观音洲上下2个急弯河段首先冲刷,然后转变为“上冲下淤”的相反的冲淤性质,后又恢复为同时冲刷的状态;年内表现为枯水期冲刷,汛期淤积,上下弯道总是表现出相反的冲淤形态,即枯水期“上淤下冲”,汛期“上冲下淤”。③三峡水库运行后,七弓岭急弯河道趋向窄深,观音洲急弯河道则以展宽为主,弯道段与过渡段冲淤表现相反。研究结果以期完善弯曲河道的演变理论,并对下荆江河床演变预测、河道整治及河道保护工作提供技术支撑。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

Impact of water and sediment discharges on subaqueous delta evolution in Yangtze Estuary from 1950 to 2010

In order to determine how the subaqueous delta evolution depends on the water and sediment processes in the Yangtze Estuary, the amounts of water and sediment discharged into the estuary were studied. The results show that, during the period from 1950 to 2010, there was no significant change in the annual water discharge, and the multi-annual mean water discharge increased in dry seasons and decreased in flood seasons. However, the annual sediment discharge and the multi-annual mean sediment discharge in flood and dry seasons took on a decreasing trend, and the intra-annual distribution of water and sediment discharges tended to be uniform. The evolution process from deposition to erosion occurred at the -10 m and -20 m isobaths of the subaqueous delta. The enhanced annual water and sediment discharges had a silting-up effect on the delta, and the effect of sediment was greater than that of water. Based on data analysis, empirical curves were built to present the relationships between the water and sediment discharges over a year or in dry and flood seasons and the erosion/deposition rates in typical regions of the suhaqueous delta, whose evolution followed the pattern of silting in flood seasons and scouring in dry seasons. Notably, the Three Gorges Dam has changed the distribution processes of water and sediment discharges, and the dam＇s regulating and reserving functions can benefit the subaqueous delta deposition when the annual water and sediment discharges are not affected.     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式初探

为研究三峡水库汛期调度方式优化问题,以实测资料为基础,对三峡水库蓄水运用以来入出库沙量特性变化进行了分析,主要从泥沙角度对三峡水库采用汛期“蓄清排浑”动态运用方式进行了初步探讨。研究结果表明:三峡水库蓄水运用后汛期入库沙量大幅减小,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后三峡水库汛期6—9月份含沙量已经开始小于论证阶段5月份和10月份的含沙量;三峡水库主汛期出库沙量占年出库沙量的90%以上,且汛期出库沙量主要集中在1~2次大的出库沙峰过程中;近期三峡水库汛期采用“蓄清排浑”动态运用的泥沙调度方式,泥沙淤积可许。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

三峡水库蓄水前后窑监河段年内河床演变分析

三峡水库蓄水后,窑监河段上游的来水来沙条件发生改变,使河床发生相应调整。三峡工程不仅引起该河段年际间水沙特征变化,含沙量显著减小,年内水沙过程也发生变化,表现为蓄水期流量减少,退水过程加快。根据现有实测地形数据,对三峡水库蓄水前后2002和2007年年内监利河段河床冲淤分布、横断面变化与航道条件进行了比较,并采用资料分析、数学模型等方法对航道条件变化的原因进行了分析。研究表明:三峡水库蓄水后,监利河段年内仍遵循蓄水前"涨淤落冲"的规律;汛期淤积强度较蓄水前减弱,汛后冲刷动力也有所减小,水沙不利年份时航道条件仍呈恶化态势。     

三峡水库蓄水后上下游河段水沙特性变化及影响因素分析

泥沙淤积问题是三峡工程的关键技术问题之一,关系着长江水资源的开发利用、生态环境保护、经济发展。基于2002-2016年期间,三峡水库上、下游设置的11所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征,进一步分析水文泥沙参量的相关性和三峡水库的冲淤特性,探究了泥沙特性变化的原因。研究结果表明:三峡水库自施工期蓄水、初期蓄水、试验性蓄水的整个过程,对三峡水库上下游河道的水沙特性影响较大。越靠近三峡大坝的河段,受三峡水库的影响越大;三峡水库抬高水位,导致上游大部分河道流速变小,河道过水断面和水动力条件发生改变,导致入库泥沙越来越少,越来越细;三峡水库上游长江干流和支流上修建的梯级电站拦蓄了大量的泥沙,年输沙量、年均含沙量、中值粒径、年输沙模数都显著降低。年径流量和输沙量、年均含沙量、年输沙模数在2004-2013年间具有较好的相关性,曲线变化规律类似,2013年后受三峡水库蓄水的影响,出现弱相关;年径流量能表征泥沙参量的变化特性;年输沙量和年均含沙量在2002-2016年间皆具有较好的相关性。2007年前三峡水库淤积量呈增长趋势,其后三峡水库泥沙淤积量逐渐降低。在水库冲淤和泥沙特性方面,汛期三峡水库水位对其影响较大;枯水期的高水位对其影响并不大。研究成果将为长江流域梯级电站和航道的规划设计、三峡水库的运行管理提供理论支撑。     

三峡水库下游河道冲刷粗化研究

三峡工程运行10余年以来,水库拦截了上游约75.5%的泥沙,破坏了原天然河道的自然形态与水沙条件的相对平衡,三峡大坝下游河道产生强烈冲刷,致使河床明显粗化。根据三峡水库蓄水后下游河段实测地形及床沙级配资料,分析了河道冲淤变化,并总结了四种床沙粗化计算方法。在此基础上利用接近冲淤平衡的宜枝河段实测资料对四种方法进行了验证计算。研究结果表明,韩其为方法的床沙粗化级配和冲刷深度与实测值吻合较好,较客观地反映了三峡水库下游河道的冲刷粗化过程。     

基于来沙量减少的三峡水库运行水位的思考

泥沙问题是关系到三峡工程长期利用和发挥最大综合效益的关键技术问题,从三峡工程开始论证至今,对三峡的泥沙问题进行了持续、深入、全面的研究。近年来,三峡水库上游的来沙量大幅减少,水库泥沙问题好于预期。根据实测水文资料,分析了三峡水库运行以来入库水沙及库区淤积的变化,根据10月份来水形势,提出三峡水库提前蓄水的必要性;在总结相关研究成果及2010年三峡水库汛期中小洪水调度实践的基础上,从泥沙角度探讨了三峡水库优化运行的可行性,提出在三峡水库试验蓄水期,可将汛期运行水位提升至150 m并根据实际情况开展中小洪水调度,为今后的运行调度积累经验。