长江河流泥沙研究十年

主要介绍近十年来，我院围绕三峡、南水北调等大型水利水电工程和长江中下游河道治理、开发利用工程的泥沙问题以及泥沙运动基本问题所开展的研究工作。１　三峡工程泥沙问题研究三峡工程泥沙问题关系到枢纽建筑物的布置、施工期和建成后的运行、水库寿命、长江的防洪、航运、生态环境、岸线开发利用与河道治理等一系列重大问题，是三峡工程关键性技术问题之一。“八五”和“九五”期间，我院配合三峡工程初步设计和技术设计，开展了大量科研工作；主持完成了“八五”国家重点科技攻关项目中的“三峡工程下游河道演变及重点河段整治研究”专…     

泥沙研究的进展与展望

通过对泥沙运动、河床演变、工程泥沙、泥沙模拟技术等领域近年取得的重要成果和发展动态的分析，认为我国泥沙研究水平总体处于国际领先地位。根据新形势对泥沙研究提出的新要求，提出了今后要加强泥沙基夺理论、河流健康与环境泥沙问题、泥沙资源化与优化配置、商业应用软件的开发等方面的研究。     

河流泥沙学科几个方面发展跟踪

河流泥沙学科是一门综合性的基础技术科学,它是研究泥沙在水体中的输移、冲刷和淤积的规律,是水利学科的理论基础之一,包括泥沙运动力学、河床演变学、工程泥沙、航道与港口治理、高含沙水流与泥石流等多方面的内容。本文在查阅浏览大量研究资料基础上,着重从泥沙运动、河床演变、水库泥沙和数值模拟技术等几个方面对泥沙学科的历史进程、重要成果和发展动态进行了跟踪,对比分析了国内外研究水平,提出了今后发展的新方向和值得关注的议题,对我国河流泥沙在国际上发挥更大的作用具有参考意义。     

河流泥沙研究进展

泥沙研究主要是认识水流中的泥沙运动规律、河床演变规律，进而解决水利工程中的泥沙问题。泥沙学科体系始建于20世纪，侧重河流泥沙研究。河流泥沙运动力学基本理论包括：泥沙的沉降特性、泥沙的起动特性、悬移质运动规律、推移质运动规律、水流挟沙力、非平衡输沙、泥沙运动统计理论、异重流运动理论、波流作用下的泥沙运动理论等。在长期的治河实践中，我国的泥沙科学发展迅速，主要进展包括：泥沙运动力学基本理论，高含沙水流的运动机理与理论，河流模拟的理论与技术，水库泥沙的对策与管理，河道演变规律的认识及治河工程技术等。本文对河流泥沙研究的主要进展进行简要综述。     

长江河流泥沙研究三十五年

本文系统回顾了河流研究室三十五年来通过工程实践,开展原型观测调查、理论分析计算、泥沙模型试验研究对长江河道和水库泥沙问题的主要研究成果,其中包括泥沙来源与特性、水流泥沙运动、河道演变与整治、水利枢纽工程泥沙问题、数学模型与物理模型试验研究、人材培养与试验设施,最后还提出了今后的研究途径和主要课题。     

黄河泥沙研究新进展

黄河泥沙问题是治黄的根本问题。一代又一代泥沙科研人员围绕这一主题进行了大量研究,取得了丰硕的成果,直接应用或指导了治黄工程实践,也为泥沙学科的发展做出了应有的贡献。近10 a来,随着科学技术的进步和社会的发展,国家对治黄工作提出了更高要求,黄河泥沙研究迈入了快速发展的阶段,理论研究和定量化成果明显增多。从多沙河流泥沙运动基本规律与基础理论研究、河床演变与河道整治、黄河水沙调控技术、泥沙资源利用等方面简要介绍了黄河泥沙研究的新进展,以期在回顾过往成绩的同时,给未来黄河泥沙研究以启示。     

木兰溪下游几个水文泥沙问题探讨

对木兰溪下游洪水淹没，泥沙冲淤及防洪工程引起的水流流速变化和对泥沙运动的影响等水文泥沙问题进行了分析，分析结果指出，若兴建木兰溪下游防洪工程，无论采用何种方案都有洪水归槽，流速加大，泥沙冲淤及河道演变剧烈等水文泥沙问题，必须采取安全有效的工程措施。     

长江科学院长江泥沙若干问题研究与实践

简要介绍了近50年来,长江河道水流泥沙运动、河道演变、河道整治及水利枢纽泥沙问题研究情况与所取得的进展,提出了需要继续深入研究的若干重大问题,包括长江水土资源综合利用、干支流水库群联合运用对水沙及江湖演变的影响与对策、长江中下游河道和湖泊及长江口治理研究等。     

中国水科院十多年来泥沙研究综述

为适应我国大规模水利水电建设的需要，早在５０年代水科院成立时，就设立了泥沙研究所（后改名为“河渠研究所”），主要任务是从事我国大江大河治理开发中的泥沙问题的研究，广泛开展了水库淤积、异重流、河床演变与河道整治、渠首和渠系泥沙问题等方面的研究，并先后开展了官厅水库淤积、永定河下游河床演变、三门峡水库淤积、黄河下游河床演变及河道整治的研究，以及荆江河段及南运河的河床演变研究，以后又将研究工作扩展到黄河上游的刘家峡水库、盐锅峡水库、西南的映秀湾水电站、龚咀水库、渔子溪水电站及以礼河水电站等泥沙问题的研…     

中国泥沙研究的几个问题

几千年来泥沙一直是中国河流治理和灾害防治中的难题。众所周知，黄河频繁的迁徙和洪水灾害就是泥沙淤积的结果。中国学者在黄河治理和土壤侵蚀、水库淤积、河口海岸泥沙漂移、泥石流灾害防治等方面进行了大量研究工作，促进了学科发展，取得了举世瞩目的成就。本文概述这些泥沙问题、治理方略和研究成果。在21世纪，泥沙研究将面临新的挑战。泥沙理论研究方面，非恒定流输沙、环境泥沙学、生态泥沙学和经济泥沙学将成为新的生长点。为了检阅现有泥沙理论和研究方法，国家大量投资对三峡工程建设中和建设后的泥沙运动和沉积规律进行大规模的测量。中国的泥沙研究将有一个新的飞跃。     

黄河下游河道平衡输沙的沙量阈值研究

考虑黄河未来可能的水资源条件,以及生态保护、经济社会发展多目标对水量年内过程分布需求,根据黄河下游水沙资料、河道冲淤资料,采用实测资料分析、公式计算、数学模型模拟等多种方法研究了有利于黄河下游河流生态良性维持的平衡输沙的沙量阈值。未来进入黄河下游的年来水量为250亿m~3左右,实测资料分析和公式计算表明,未来较小的平衡输沙阈值为2.0～2.2亿t。数学模型计算在小浪底水库等现有工程联合调控作用下黄河下游平衡输沙的临界沙量为2.5亿t。中游古贤水库建成后和小浪底水库联合调度,可以进一步提高汛期的输沙效率,平衡输沙的沙量阈值可进一步提高。研究成果对黄河下游治理具有重要意义,可为黄河泥沙处置措施优化提供技术支撑。     

黄河下游高效输沙洪水研究

在进行以输沙入海为目的黄河小浪底水库调水调沙方案的制定时,必须同时考虑两个目标,即(1)提高洪水输沙效率,减少河道淤积;(2)节省输沙用水,降低水资源消耗.同时满足输沙效率较高和输沙用水较省这两项要求的洪水可称为高效输沙洪水.以黄河下游1950-1985年间历次洪水的实测资料为基础,运用统计方法,研究了黄河下游的高效输沙洪水.研究表明,输沙效率随输沙用水的增大而增大,只有某种中等的输沙用水量与中等的输沙效率的组合,才可能是较优或最优的.高效输沙的排沙比可以取为0.85～1.00之间.基于1950-1985年资料进行了研究,结果表明,黄河下游流量在2 600～4 800m~3/s之间,含沙量在30～50kg/m~3之间,排沙比在0.85～1.00之间的洪水,可以作为高效输沙洪水.若考虑排沙比＞0.85,这样的洪水在1950-1985年间的274次洪水中出现过27次.     

小浪底水库运用十年黄河下游河道的再造床

天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。     

1960-2017年北洛河下游冲淤变化特征及其成因分析

基于1960-2010年北洛河状头站实测水沙及1960-2017年北洛河下游淤积断面测验资料,采用原型观测的方法,统计分析了北洛河下游泥沙淤积量、典型横断面及河道纵比降变化,采用Mann-Kendall趋势检验法对状头站的径流量及输沙量变化趋势进行显著性检验,探讨了北洛河下游冲淤变化特点及其成因。结果表明:1960-2017年洛淤1~洛淤21河段累计淤积泥沙2.870×10^8m^3,期间滩面淤高、河道纵比降自1965年的1.618■持续增大至2017年的1.941■,三门峡水库蓄水初期及高含沙洪水是河道淤积的主要时期,其中1994年高含沙大洪水河段泥沙淤积量占累计淤积量31.3%;水沙条件及潼关高程是影响北洛河下游冲淤变化的主要原因,2000年以来,北洛河下游径流量、输沙量显著减小,2000-2010年状头站多年平均汛期输沙量比1960-2010年减少67.5%,漫滩大洪水少有发生,加之在三门峡水库原型试验按非汛期最高水位不超过318.0m运用期间潼关高程缓慢下降,北洛河下游冲淤态势总体保持稳定。     

三峡工程运行后长江中下游河道设计频率水文年泥沙模拟研究

三峡水库运行以来,长江水沙发生很大的变化,为今后泥沙模型计算与试验水文条件的仿真性提供保证和依据,统计分析了三峡水库建库以来长江中下游泥沙的变化情况,并针对泥沙模型计算与试验中常选取的频率水文年的泥沙问题,做了详细的分析与研究。提出了泥沙模型中设计频率水文年所要模拟的沙质泥沙部分的处理方法与途径,即床沙质的输沙率过程采用流量输沙率关系推求设计洪水对应的沙量过程。并出于工程安全的考虑,采用流量输沙率关系的下包线作为沙量过程确定的依据。该方法较好地反映了三峡水库蓄水后泥沙量减少条件下的频率水文年泥沙模拟实际情况。     

小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究

小浪底水库拦沙运用初期,黄河中游来的峰高、量小、沙多又不够一次调水调沙过程的洪水(在考虑水库前期可调水量之后)入库后一般会形成异重流,且出库沙量大、粒径细,因此水库应及时排出;但如果水沙搭配不好,也会使下游河道发生淤积,且呈现沿程均淤的特点;随着排沙期平均流量的增大,全下游淤积比不断减小,并可以由淤积转为冲刷。针对这类洪水,推荐以下游河道不淤积的关系式进行水沙调控,可以在水库适当补水的情况下实现下游河道少淤甚至不淤的排沙效果。     

塔里木河干流河道综合治理措施的研究(Ⅰ)——干流河道演变规律

在全面分析塔里木河干流河道来水来沙特性及遥感地形资料的基础上,对干流河道的河床演变、输水输沙特性与河道冲淤等进行了系统的研究,提出了干流河道河型及划分标准、河道稳定性指标、断面水力几何形态及近期河势摆动范围等,建立了干流河道的挟沙能力公式,揭示了塔里木河干流河床演变的基本规律;通过深入分析干流河道的断面形态与输水输沙特征,考虑干流河道基础资料短缺和水量损失(洪水漫溢、引水跑水、渗漏蒸发)严重的特点,建立了适用于干流河道不同形态(枯水、平滩、漫滩)河槽的输水输沙计算模式,开发了干流河道一维泥沙数学模型,论述了干流河道的冲淤特点。     

长江上游高洪水期泥沙输移特性

长江上游高洪水期(汛期)泥沙输移特性是决定三峡库区泥沙淤积的关键因素,直接关乎三峡水库使用寿命及综合效益的发挥。借助干、支流长系列水沙资料,分析了长江三峡水库入库寸滩站高洪水期泥沙输移特性,结果表明:近40 a来,寸滩站场次洪水中7 d洪量未出现趋势性变化,而7 d沙量显著减少,高洪水期输沙经历了“涨水输沙占优—涨、落水基本持平—落水输沙占优”的变化过程。2013年以前,寸滩站高洪水期径流及泥沙均主要来自于金沙江,而向家坝、溪洛渡水电站陆续投运后,2013—2019年寸滩站洪水场次(洪峰流量30 000 m³/s以上)共计14场。从径流来源来看,仅4场主要来自于金沙江,其余9场主要来自于嘉陵江,1场来自岷江;从泥沙来源来看,9场主要来自于嘉陵江,其余5场分别来自于沱江、岷江、横江,金沙江已不是寸滩站高洪水期过程中泥沙的主要来源区。研究成果可为三峡水库沙峰排沙调度、库尾减淤调度提供理论支撑,为长江泥沙治理提供保障。     

塔里木河干流河道综合治理措施的研究（I）——干流河道演变规律

在全面分析塔里木河干流河道来水来沙特性及遥感地形资料的基础上，对干流河道的河床演变、输水输沙特性与河道冲淤等进行了系统的研究，提出了干流河道河型及划分标准、河道稳定性指标、断面水力几何形态及近期河势摆动范围等，建立了干流河道的挟沙能力公式，揭示了塔里木河干流河床演变的基本规律；通过深入分析干流河道的断面形态与输水输沙特征，考虑干流河道基础资料短缺和水量损失（洪水漫溢、引水跑水、渗漏蒸发）严重的特点，建立了适用于干流河道不同形态（枯水、平滩、漫滩）河槽的输水输沙计算模式，开发了干流河道-维泥沙数学模型，论述了干流河道的冲淤特点。