江湖水沙输移与长江中下游造床流量的关系

长江中游江湖系统滞洪沉沙作用对干流造床流量会产生一定影响。针对该问题,选取枝城至大通为研究河段,以1953年至三峡水库蓄水前水沙资料和2002年河道地形资料,采用多种方法估算了长江中下游造床流量,分析了江湖水沙输移对受分流、汇流影响河段内造床流量的影响机制。分析结果表明:城陵矶以上为分流沉沙区,中水和洪水流量概率密度存在微弱转折,当枝城流量大于35 000～40 000 m3/s的临界范围时,干流河道呈淤积状态;城陵矶以下为汇流稀释区,中洪水流量概率密度呈分段幂函数分布,流量超过40 000 m3/s左右的临界范围时,流量-含沙量关系由正相关转为负相关。城陵矶以上的造床流量在28 000～35 000 m3/s范围,为沿程减小;城陵矶以下在36 000～44 000 m3/s范围,为沿程增大。荆江河段内,枝城来水来沙是决定造床流量的主要因素,分流分沙关系为次要因素,流量概率与流量-含沙量关系均会影响造床流量。在城陵矶以下,造床流量主要受中洪水流量概率分布影响,江湖系统调蓄洪水作用是影响造床流量的重要因素,沿程汇流对造床流量影响较小。三峡水库运行后,坝下游中洪水频率、水沙搭配关系均发生调整,但河床再造过程中,上述主要影响因素及其主次关系无变化。     

黄河下游河道平滩流量与造床流量的变化过程研究

采用黄河下游各水文站1950-2003年实测资料,系统分析了过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量的变化过程及其与花园口来水量的响应关系,分析表明在过去50多年间黄河下游平滩流量和造床流量总体上呈逐渐减小的趋势,其数值随花园口来水量的丰枯而变化,花园口来水量大,造床流量就大,造床能力就强,塑造的主河槽的平滩流量也大。文中给出了平滩流量与造床流量的响应关系,通过造床流量和平滩流量的比较,指出黄河下游造床流量小于平滩流量,过去50多年间水流塑造河床的能力小于主河槽当时的过流能力,黄河下游主河槽萎缩是河道演变响应来水变化的必然结果。研究结果进一步表明,通过小浪底水库调整进入下游的来水过程,增大河道的造床流量,进而增大河道的过洪能力是治理河道萎缩的重要措施之一。     

黄河下游第二造床流量研究——“黄河下游调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之四

首先分析了水流塑造横剖面的机理,指出冲积河道洪水期间的冲刷是塑造横剖面的关键因素,并用长江荆江段观音寺水文站与监利水文站洪水期横断面变化资料予以说明,进而提出了第二造床流量的概念,即塑造河道横剖面的代表流量.利用两种挟沙能力公式,分别计算了黄河下游4个水文站历年的第二造床流量,两者结果差别很小.平滩流量是第二造床流量的滞后表现,在径流量处于减少的趋势下,平滩流量滞后于第二造床流量,故后者要小于前者.资料分析表明:最大5 d平均流量与第二造床流量关系密切,后者主要取决于洪峰,5～10 d调水调沙期间的平均流量就是第二造床流量.平滩流量与第二造床流量的差别,往往通过冲淤来表现;由第二造床流量和冲淤量推算的平滩流量与实际平滩流量也很相近.     

三峡建库前后下荆江有效流量研究

<正>有效流量是天然河流某一时段内悬移质输沙量最大所对应的流量,可反映中、短期造床作用。根据监利水文站1991～2016年逐月流量、输沙量及悬移质级配,分析三峡建库前后流量频率及不同粒径组悬移质泥沙输移特性;运用理论分析法与分组频率法计算下荆江分组悬移质输沙量对应有效流量的大小、重现期、历时。研究成果表明:     

黄河干流头道拐水文站造床流量变化及其驱动因素

基于1960-2016年黄河干流头道拐水文站实测水沙数据,采用马卡维耶夫方法计算了历年造床流量。通过分析年径流量、输沙量、断面形态、平滩流量和造床流量的变化过程,分析了头道拐水文站近60年水沙变化的驱动因素,以及造床流量与断面变化和平滩流量之间的响应关系。研究结果表明：1960-2016年径流量和输沙量均呈减小趋势,分别在1986年和1984年发生突变。造床流量同样呈减小趋势,1960-1986年多年平均值为2 355 m³/s, 1987-2016年减小至885 m³/s,且年际波动幅度明显减小。头道拐断面形态主要受到重现频率较高的中水流量和重现频率较低的大流量过程控制。造床流量可以反映断面形态对水沙条件的调整过程,且长时间序列遵循大造床流量冲刷,小造床流量淤积的演变规律。     

渭河下游河道输水能力与断面形态响应关系研究

渭河下游河道冲淤幅度大,各断面形态变化情况复杂,导致其平滩流量也剧烈变化。本文在分析沿程床沙组成、不同年代断面形态实测资料的基础上,概化不同河段不同年代河道的糙率、比降,探索提出了滩唇比降法计算断面的输水能力方法,所得结果与传统的水文站经验方法吻合较好,说明该方法是研究沿程不同河段输水能力的一种新的途径。对比分析得到渭河下游河道平滩面积与平滩流量具有指数关系的特点,深入分析了不同年代平滩流量与断面形态的影响关系变化规律。     

三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。     

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。     

黄河下游河段平滩流量计算及变化过程分析

黄河下游不仅断面形态复杂,而且主槽形态特征及过流能力沿程变化较大。因此采用河段平均的特征变量来描述主槽形态及过流能力更具有代表性。本文提出了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表示河段平均的主槽特征变量,计算的河段平滩宽度、水深、面积及流量恒满足水流连续条件。采用该方法计算了1960-2006年中典型年份花园口至高村游荡河段的平滩流量。结果表明河段平滩流量能从总体上综合反映游荡段主槽的过流能力,且其变化幅度远小于断面平滩流量。分析了河段平滩流量与所在河段冲淤量的关系,并建立了河段平滩流量与进口断面两年平均的汛期流量及来沙系数的相关关系。计算了近期黄河下游各河段平滩流量的变化过程,所得结果较好地描述了平滩流量在高村至艾山河段较小,在其上游游荡段及下游弯曲段相对较大的驼峰现象。     

黄河上游宁蒙河段造床流量分析

本文介绍了黄河宁蒙河段河道特征及其冲淤情况,阐述了造床流量的基本概念及其计算方法,利用宁蒙河段沿程几个水文站的实测资料分析计算了各断面的造床流量,初步分析了用造床流量冲刷宁蒙河道的可能性,研究宁蒙河段造床流量对于利用水库调节水沙过程塑造合理河床形态,进行河道防治具有一定的理论意义和应用价值。     

黄河上游宁蒙河段平滩流量变化过程研究

采用黄河上游宁蒙河段各水文站1965—2004年实测资料,分析了宁蒙河段平滩流量的变化过程,表明宁蒙河段平滩流量随时间呈现减小的趋势,特别是1986年龙羊峡水库运用后减小更为明显,已由20世纪60年代中期的3 600~5 800m3/s减小到2004年的1 100~3 600m3/s,尤以内蒙古河段的三湖河口站最为严重,从1986年的4 100m3/s左右减小到2004年的1 100m3/s左右,内蒙古河段平滩流量减小幅度要大于宁夏河段,主河槽出现明显萎缩。文中给出了宁蒙河段历年平滩流量与年和汛期来水量的响应关系,具有随年和汛期来水量增加而增大的规律。进一步分析表明,当年来水量为200亿m3或汛期来水量为80亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为3 100,2 850m3/s;当年来水量为300亿m3或汛期来水量为170亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为4 300,4 000m3/s。分析结果可为宁蒙河段河道进一步整治的研究提供基础。     

平滩流量下弯曲分汊河道水力要素的突变性特征

平滩流量下的水力特性对分汊河道的滩槽冲淤、分流分沙比及污染物的输移等均有较大的影响。以长江中游戴家洲河段为原型,通过开展概化定床模型试验,分析了弯曲分汊河道不同特征流量下水动力特性的沿程差异性和平滩流量下分汊河道不同区域水力要素的突变特性。试验结果表明:纵比降沿程变化规律为分流区小流量下沿程增加、大流量下沿程减小,凸岸汊道与之相反,而凹岸汊道沿程增加;在平滩流量附近,分流区水面纵比降出现极大值、沿程比降变幅出现极小值,主流线、最大床面切应力所处位置由凹岸汊道转移至凸岸汊道。试验结果为水沙变异条件下分汊河道冲淤机制的研究提供了基础。     

辽河干流河流生态需水评估整合计算研究

文中以辽河干流为研究区，选取干流上游福德店、铁岭水文站，中游马虎山水文站，下游六间房水文站为代表站，采用流量历时曲线法计算河流生态流量，并结合蒸发渗漏需水、河口湿地生态需水计算成果，进行辽河干流生态需水整合。在此基础上，以水文循环过程为主线，按消耗型生态需水及非消耗型生态需水2个类别，对各河段生态需水进行评估整合，求得辽河干流河流生态需水总量，可为辽河生态治理提供参考。     

湟水干流西宁～民和段河道生态基流量研究

湟水是青海省地表水利用率最高的河流,湟水干流西宁~民和段也是青海省水污染最严重的河段之一。本文以乐都水文站和民和水文站断面为控制节点,利用实测水文资料,通过历史水文资料法,初步确定西宁~民和段河段生态基流量为4.55 m3/s。这将为湟水中下游水资源可持续利用的管理目标提供了现实途径,具有现实意义。     

黑龙江卡伦山以上河段水沙特性及造床流量研究

根据黑龙江上中游洛古河、上马厂和卡伦山三个主要水文站多年实测水沙资料,分析了黑龙江上游及中游上段河道的水流输沙特性,并采用有效输沙流量法和马卡维耶夫法计算了该河段的造床流量。结果表明,黑龙江上中游水沙变化基本同步,统计时段年际变化呈减少趋势,年内水沙分布集中在汛期,输沙量占全年的90%以上;黑龙江上中游三个主要水文站的输沙率与流量均呈较好的幂函数关系,水文站代表河段的输沙能力基本一致;通过有效输沙流量法计算得到洛古河站、上马厂站和卡伦山站的造床流量分别为3 137 m~3/s、4 580 m~3/s和6 224～7 166 m~3/s,由马卡维耶夫法计算得到的造床流量分别为2 378～3 890 m~3/s、3 620 m~3/s和6 538 m~3/s,通过两种方法相互印证,确定上述三站的造床流量分别为3 137 m~3/s、4 580 m~3/s和6 538 m~3/s。     

淤积情况下悬移质粒径级配的计算研究

本文对水库淤积情况下的悬移质泥沙颗粒级配沿程变化进行了较系统的研究。在理论分析的基础上，得到了出口断面悬移质泥沙级配与进出口断面各因素间的关系式，并运用三门峡水库的实测悬移质颗粒级配资料，建立了出口断面悬移质颗粒级配的计算公式，经用刘家峡、盐锅峡、青铜峡等水库的部分实测资料进行验证，表明该公式具有较高的计算精度。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化

通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站--宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

长江中下游水沙通量变化规律

采用水文学、泥沙运动力学与数理统计学相结合的研究方法，对宜昌和大通两个测站近五十年的实测水文、泥沙资料进行分析，以探究长江中下游水沙通量的变化规律。研究表明，水量由中游向下游沿程递增，但各测站的年均增幅不明显；长江中下游泥沙主要来源于长江上游地区的金沙江和嘉陵江。其次是汉江、洞庭湖和鄱阳湖等水系；长江流域来沙主要以悬移质形式下泄，悬沙通量由中游向下游沿程递减，同时各测站悬移质输沙量也逐年呈阶梯性递减趋势；长江中下游水沙通量有明显的季节性变化，洪季通量值明显高于枯季；悬沙颗粒主要由极细砂和粉砂组成，自中游向下游，泥沙颗粒逐渐细化；由于江阴河段附近边界条件的限制，该区域的悬沙粒径明显小于其上下游河段。     

长江中下游河段低枯水水位流量关系变化规律分析

2022年长江中下游地区发生了夏秋连旱,沙市站水位创历史最低,低枯水水位流量变化引发了生活用水、生产用水、生态用水等系列问题。利用2009～2022年三峡水库试验性蓄水后长江中下游干流实测资料,对沿程各站断面变化、低枯水水位流量关系变化趋势、河道冲淤变化情况进行了分析研究。结果表明：三峡水库试验性蓄水后长江中下游干流各代表站低枯水水位流量关系呈右偏趋势,同流量下水位有不同程度下降,其中沙市站下降幅度最大,宜昌至城陵矶段河道冲刷强度最大。研究成果可为合理调度三峡等长江上游水库,保障中下游生产、生活、生态用水,落实最严格水资源管理、旱情防御等提供重要参考。     

三峡工程运用后宜枝河段平滩河槽形态调整对来水来沙的响应

三峡工程运用后,受上游来沙减少及水库拦沙影响,下泄沙量急剧减少,坝下游宜枝河段发生显著冲刷,平滩河槽形态也相应调整。由于宜昌及宜都河段在河型、河床组成上略有不同,且不同断面的河槽形态沿程变化较大,故采用基于河段平均的方法,分别计算了这两河段2002-2013年的平滩河槽形态参数。计算结果表明:研究时段内两河段的平滩河宽总体变化很小;但宜昌段平滩水深约增加1.3m,而宜都段平均冲深达2.9m;两河段的平滩面积均呈持续增加趋势。在此基础上,建立了河段尺度的平滩河槽形态参数与前5年平均的汛期水流冲刷强度之间的经验关系,用于预测该河段平滩河槽形态的调整趋势。