长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应

三峡水库蓄水运行以来宜昌站水沙条件发生了明显改变,驱动下游河床发生新一轮调整。采用回归分析、机理分析等方法,探究了三峡工程运行前后长江宜昌—沙市段及沙市—监利段河床冲淤变化对宜昌水沙站条件的响应规律。结果表明:宜昌—沙市段冲淤量与宜昌站水沙指标间的关联度强于沙市—监利段且前者关联度随时间增强;研究河段月尺度河床演变对宜昌站水沙条件不存在明显的滞后响应;基于宜昌站月均流量分别构建的两个河段冲淤量回归模型可较好反映河床冲淤变化;根据所构建模型的模拟,三峡工程运行前宜昌—沙市段呈“小水小冲、大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为23 500 m3/s,三峡水库蓄水后该河段全面冲刷,呈“小水小冲、大水大冲”,但随着床沙粗化冲刷量有所下降;三峡水库蓄水前沙市—监利段亦呈“小水小冲,大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为22 500 m3/s,且同流量下的淤积量大于宜昌—沙市段,三峡水库蓄水后宜昌站小水时该河段冲刷量略大于上游河段,但宜昌站大水时该河段冲刷量明显更小。     

三峡工程运用初期监利河段河势变化预测

监利河段是下荆江变化最剧烈的河段之一,三峡工程运用后,下泄含沙量减小,该河段冲淤调整将更为明显.采用河道平面二维水沙数学模型,对监利河段在三峡工程蓄水运用初期可能产生的河床冲淤及河势变化进行了计算分析研究.结果表明:监利河段总体河势变化不大,但河床冲淤较为剧烈,断面冲深扩大,局部岸段和乌龟洲右缘部位崩退,乌龟洲左汊萎缩...     

三峡水库蓄水前后荆江河段冲淤与水沙过程响应

三峡水库蓄水以来,出库沙量(以宜昌水文站实测数据为依据)大幅度降低,坝下游河床冲淤规律也随之发生改变。实测资料表明:荆江河段发生全面冲刷,而沿程冲刷又进一步引起了下游悬沙输移量的变化。基于1992～2017年长江中下游荆江河段各水文站实测流量、含沙量数据,对该河段水沙关系进行了较为系统的分析,初步得出三峡水库蓄水前、蓄水初期以及试验性蓄水后不同时期的水沙关系变化。基于实测资料,利用输沙量法计算荆江不同河段的冲淤量随流量的变化,提出了不同时期荆江河段冲刷强度最大的流量级。     

三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。     

长江中游监利段近10年水位流量响应关系新特点

为了掌握三峡水库试验性蓄水以后长江监利河段水位流量响应关系新特点,以监利水文站为代表,采用数理统计、影响因素相关分析等方法进行了研究。结果表明:三峡水库蓄水后,尤其是试验性蓄水后监利河段河床冲刷,同水位过水面积增加,但监利站水位流量关系随断面冲淤调整的特征与下荆江裁弯及三峡水库蓄水初期河床冲刷引起的水位流量关系变化特征有较大不同。下荆江裁弯引起监利站各流量级相应水位降低0.62～0.95 m;蓄水初期(2003～2008年),监利站实测流量点群中心线同流量对应水位比蓄水前有所下降。试验性蓄水期(2009～2018年),同流量对应水位仅在枯水期有明显降低,随着流量级增加,水位降低幅度逐渐减小,当流量超过平滩流量,对应水位基本无变化。水面比降是监利段水位流量关系的主要影响因素,河床冲刷是次要影响因素;该河段水位流量特征的变化受洞庭湖出流顶托影响不明显。     

三峡水库蓄水后荆江河段沙质推移质特征分析

为了研究三峡水库蓄水后长江中下游河道冲淤及发展趋势,采用2003～2017年实测水文资料,分析了三峡水库蓄水后荆江河段沙质推移质变化特征,并从来沙条件、断面冲淤及流速、流量变化等方面阐述了变化原因。分析结果表明:三峡水库蓄水运用后,荆江河段沙质推移质输沙量基本呈逐年减小、沿程增加趋势;推移质输沙主要集中在汛期5～10月;枝城站沙质推移质中值粒径变化复杂,沙市站沙质推移质中值粒径基本呈逐年增大趋势,监利站沙质推移质中值粒径变化不大且基本呈沿程减小趋势。沙质推移质中值粒径变化主要受断面冲淤以及流速、流量变化影响。     

控制性枢纽运用后青岩子河段冲淤变化分析

针对三峡水库运行以来,库区青岩子河段来水来沙条件和局部边界条件的变化,以及上游控制性工程运用对其冲淤变化规律和演变趋势的影响,利用实测资料分析青岩子河段在三峡水库运用以来的冲淤变化规律,并采用二维水沙数学模型对该河段控制性枢纽(三峡、溪洛渡、向家坝枢纽等)运用初期20 a(2008～2027年)的河床冲淤变化进行计算和演变趋势预浏分析.结果表明,控制性枢纽运用初期,青岩子河段淤积幅度较小,河床平面形态与建库前相比变化不大,总体河势未发生明显变化.     

丹江口水库蓄水以来汉江中下游河床冲淤变化研究

丹江口水库蓄水运用后,汉江中下游河床发生了显著调整。为了加深对水库调蓄影响下汉江中下游河床整体冲淤规律的认识,根据大量实测资料,对汉江中下游水沙与河床冲淤变化进行了较为系统的分析。结果表明:丹江口水库蓄水运用后,汉江中下游洪峰削减,枯水期流量增大,中水期延长,径流年内分配更加均匀,坝下游输沙总量大幅度减少。南水北调中线工程运行后,径流年内分配更趋均匀,坝下游输沙量进一步减少。1978～2020年,丹江口至河口河段平滩河槽冲刷了10.75亿m3,冲刷强度自上而下逐步减小;中游丹江口至碾盘山河段仍是冲刷发展最为剧烈的河段。近期河床演变分析结果表明:丹江口至襄阳河段洲滩变化较大,江心滩面积有所淤长且整体下移;襄阳至碾盘山河段洲滩、汊道基本稳定,河道游荡性减弱;碾盘山至仙桃河段深泓线横向摆动频繁,洲滩冲淤变化较为剧烈;仙桃至河口河段河床演变强度相对较小,但局部弯道有裁弯取直现象发生。分析成果可为汉江中下游防洪减灾、规划设计、河道治理、采砂管理、航道整治等提供参考。     

三峡水库蓄水运用初期长江中下游河道冲淤响应

根据来自长江水利委员会的2003年三峡水库蓄水前后出(入)库水沙变化的逐日数据(2003.5.25-6.12)以及长江中下游2003年和多年平均的干支流测站数据,本文对三峡水库蓄水初期长江中下游河道冲淤响应进行了初步研究。三峡水库蓄水后,拦沙作用十分明显,仅2003年6-12月份,水库淤积泥沙即达1.24亿t。由于泥沙被水库拦截,其下游各站输沙量均降低,河道沿程普遍发生冲刷(除监利至螺山段外)。各江段冲淤响应表现不一,从宜昌至监利冲刷量逐渐减小,监利至螺山段淤积,而从螺山到大通冲刷量逐渐增大。宜昌站至大通站间长江河道2003年总冲刷量为0.798亿t,比预测值小。三峡水库蓄水运用后长江河道冲淤形势发生的变化将对长江中下游环境带来一定的影响,加强及时的监测与研究十分必要。     

三峡水库蓄水后宜昌至沙市河段冲淤变化分析

三峡水库蓄水运行后,下泄沙量大幅减小,为了解坝下游河道变化情况,运用断面地形法计算分析了宜昌至沙市河段的冲淤变化。从来水来沙变化过程、河床形态、河床组成、比降等方面对冲淤变化的影响因素进行了分析研究。结果表明:河段的冲淤变化是水沙组合、河床组成、河床形态等因素综合作用的结果,其中来沙量的大幅减少是主要因素;不同河段各因素对冲淤变化的影响大小存在差异,即枝城至沙市河段的冲淤强度大于宜昌至枝城河段。     

下荆江窑监河段河床演变及整治初步研究

三峡水库蓄水后,改变了下游来水来沙条件,河床演变也相应发生变化.长江中游窑监水道属典型的弯曲分汉河型,在分析三峡蓄水运用前后河床演变的基础上,采用二维水沙数学模型预测了三峡工程蓄水运用后20a河床演变趋势.计算表明,窑监河段主流仍保持在乌龟洲右汉,主支汉的河势没有发生变化,虽然整个河段呈冲刷趋势,但出浅碍航段航深随着枯水位降落有减小的趋势.在对历史演变分析及演变趋势预测的基础上,利用建立的数学模型研究了航道整治方案.     

Responses of river bed evolution to flow-sediment process changes after Three Gorges Project in middle Yangtze River: A case study of Yaojian reach

The Three Gorges Project(TGP) has changed the flow-sediment process in the middle Yangtze River. For navigation purposes, there is an urgent need to study the changes of the river regime over a long-term period and the shoal-channel evolution over different seasons since the completion of the TGP. Based on analysis of the measured data and the results of a two-dimensional mathematical model, the changes of the river regime and river bed evolution in the Yaojian reach downstream of the TGP were studied. Results show that a high sediment transport flux helps to keep the main flow in the North Branch, while a low sediment transport flux helps to keep the main flow in the South Branch. Thus, the main branch will not change in the near future because of the low sediment transport load. In this study, the flow-sediment process adjusted by the TGP was restored to the conditions before the TGP, and the river bed evolution under the adjusted and non-adjusted flow-sediment conditions was calculated. After the completion of the TGP, the reservoir storage accelerated the flood recession process and decreased the erosion by11.9% under the flow-sediment conditions in 2010, and the deposition in the flood season decreased by 56.4%.     

荆江门弯道近期滩槽演变特点及影响因素分析

三峡水库运用改变了下泄水沙条件,坝下游弯曲河型均呈现“凸冲凹淤”演变规律,以致碍航问题日益突出。为研究弯曲河型滩槽演变特点及其成因,以下荆江河段荆江门弯道为例,利用三峡蓄水后近15 a实测地形资料,采用逻辑推理及统计分析方法分析其影响因素并预测了航道变化趋势。结果表明:三峡工程运用后,凸岸边滩年际间呈持续冲刷趋势,冲刷位置不断下移导致河段展宽引起航道条件恶化;在平滩流量(20 000~25 000 m³/s)持续时间＞15 d的年份,凸岸边滩冲刷后退,反之淤长;冲淤幅度与年均来沙量,尤其细沙(d≤0.125 mm)含量密切相关,基本呈同步变化趋势;荆江一期工程实施后,在当前水沙条件下凸岸边滩会继续受冲,形成枯水双槽,航道条件将恶化。水沙过程的改变是弯曲河型滩槽演变的主要原因,遇大水且来沙量较少的年份,荆江门河段很可能出浅碍航,这可为下荆江弯曲河段航道治理提供一定的参考价值。     

三峡水库蓄水后观音滩汛期航道条件变化分析

为了进一步提高三峡工程的航运效益,通过平面二维数学模型和实测资料分析了三峡水库运行后,库区观音滩洪水急流滩的汛期航道条件变化情况及船舶自航上滩的临界条件。结果表明,三峡成库后,观音滩河段汛期航道条件大幅改善,航道水深增加,断面垂线平均流速减小,且分布趋于均匀化,河宽增大。万吨级船队及3 000吨级单船自航上滩的临界流量显著提升。     

三峡工程运用后宜枝河段平滩流量调整特点

三峡水库蓄水运用后,清水下泄使得坝下游宜枝河段发生显著冲刷,河道过流能力也相应调整。宜枝河段(包括宜昌及宜都两河段)断面形态复杂,且过流能力沿程差异较大,河段平均的平滩流量更能反映其综合过流能力。采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,分别计算了宜昌及宜都河段2002—2013年各年汛后的平滩流量,分析了河床冲淤变化对河段平滩流量的影响,同时还建立了两河段平滩流量与前5 a汛期平均水流冲刷强度的经验关系。结果表明当河段冲刷时,平滩流量增大,反之则减小;宜昌河段平滩流量与水流强度相关性系数较低,为0.64,而在宜都河段为0.94,表明宜都河段对上游水沙条件变化的响应较宜昌河段更为显著。     

三峡工程运用初期荆江河段调关弯道冲淤演变试验研究

三峡水库修建后,由于水库调蓄作用,进入坝下游荆江河道的水沙过程发生了显著变化。荆江河道产生较明显的冲刷,已引起局部河段的河势调整,将在相当长时期内对两岸堤防、已建护岸工程和河道整治工程及河道的稳定产生不同程度影响,进而影响该地区的防洪、航运、生态与环境,以及河流的综合服务功能的正常发挥。采用长江防洪实体动床模型试验,研究了三峡工程运用初期不同时期荆江重点险工段调关弯道的冲淤变化过程,并在此基础上预测河势调整趋势。研究成果可为该段河道的治理和河势控制工程规划、设计等提供技术参考。     

三峡工程运用后长江中游河床调整及崩岸特点

三峡工程运用后,因入库沙量减少及上游水库群的拦沙作用,坝下游河段沙量急剧减小,长江中游河道发生沿程冲刷,2002～2015年该河段累计冲刷量已达16亿m~3,同时平滩河槽形态也发生了显著调整。为更好地掌握长江中游的河床调整特点,分析了近期长江中游水沙过程及河床冲淤情况,采用基于河段尺度的平滩河槽形态参数的统计方法,计算了长江中游各河段平均的平滩河槽形态参数;建立了这些参数与前5 a平均汛期水流冲刷强度之间的经验关系,用于反演各河段平滩河槽形态随水沙条件变化的调整过程。此外,三峡工程运用后长江中游局部河段崩岸险情频发,不仅影响河势稳定,同时危及防洪安全,因此还总结了长江中游河道崩岸的时空分布及其特点,提出了水流冲刷强度增加是导致崩岸发生的主要因素。     

黄河下游游荡型河段洪水演进与河床变形过程的数值模拟

黄河下游游荡型河段的河床变形过程相当复杂，横向变形尤为突出，现有水沙数学模型一般仅能模拟河床纵向冲淤，不能模拟滩岸横向冲刷与崩塌，本文将平面二维水沙数学模型与粘性河岸冲刷的力学模型相结合，建立河床变形的平面二维混合模型。然后以黄河下游花园口至夹河滩的游荡型河段为例，采用该混合模型，首次较为全面地模拟了1982年汛期的洪水演进与河床变形过程。沿程最高水位、出口断面流量过程等计算值与实测值符合较好。计算结果还表现为大水时主槽冲刷，滩地淤积；小水时主槽淤积，滩地崩塌。该计算结果与游荡型河段的年内冲淤变化规律一致。     

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。