长江下游三益桥浅水区段河床演变与整治

三益桥浅滩位于长江下游口岸直水道上段,属典型的过渡段浅区。近期演变主要表现为江心洲滩的冲刷后退和支汊的发展,致使航道条件趋差。在总结河段航道存在的问题和浅滩碍航特性的基础上,提出了"攻守结合"的治理思路,即以护洲、固滩为基础,适时对落成洲滩头部低滩进行加高,缩窄落成洲左汊进口放宽段河槽宽度,引流归槽,稳定过渡段,并结合局部调整工程,遏制落成洲右汊发展的不利变化趋势,增强过渡段浅区水流动力,以期解决口岸直水道三益桥浅滩段的碍航问题。     

川江风簸碛滩河床演变及航道整治

对川江风簸碛滩河床演变特性及碍航原因进行了分析,针对风簸碛滩弯曲,分汊,左槽过于弯曲、右槽枯水水浅的特点,确定了削弱左槽,开辟顺直右槽为枯水航槽的治理措施。通过疏浚扩大航道尺度,布置整治建筑物控制河势,增大右槽枯水流量,以保持挖槽稳定。整治后,经一个水文年的水沙作用,碛头坝束流和导流的作用明显,右槽3m等深线贯通,上、下浅区均满足了航道尺度要求,航槽基本稳定。     

长江武汉河段汉阳边滩河床演变及航道条件分析

武桥水道位于武汉市主城区,汉阳边滩在枯季的碍航现象在武桥水道内频频发生,与汉阳边滩的演变有着密切关系。通过对实测数据的整合分析,结合来水来沙条件特征,初步预测了河床演变及航道条件趋势。结果表明,汉阳边滩遵循"汛期淤积,中水冲刷下移,枯季冲淤变化不大"的演变规律。在一定年份内,武桥水道内各州滩槽将维持其演变规律,不会发生大的变化,这使得武桥水道的碍航问题在一定时间内将一直存在。     

长江口岸直水道鳗鱼沙浅滩成因分析

鳗鱼沙浅滩位于长江下游口岸直水道,属顺直宽浅水下分汊型沙质浅滩,是长江下游深水航道主要的碍航浅滩之一.根据河道实测水文、地形资料,分析浅滩段近期河床演变特征,并结合深水航道的建设规划,分析了浅滩碍航特性及其成因.分析研究认为:顺直宽浅的河道属性使鳗鱼沙心滩和左、右深槽不稳定,河床发生大幅度冲淤变化;顺直段滩槽的大幅度冲淤变化是鳗鱼沙浅滩形成的主要原因,而河床边界条件引起的水流运动特征是浅滩形成的重要影响因素.     

嘉陵江土湾滩航道整治模型试验研究

土湾滩处于三峡水库变动回水区,低水期航道弯、浅、急,三峡水库蓄水后,推迟并缩短了该河段的走沙期,改变了原有的走沙规律,产生累积性泥沙淤积,造成右岸河床滩槽易位,水库消落期出现碍航现象.通过滩段成库前后水流条件和河床演变试验分析,揭示滩险演变规律和碍航成因,经物理模型试验,提出沿土湾滩洪水水流动力轴线采用基建性疏浚措施,开辟新航槽,解决滩槽易位后的碍航问题.试验结果表明,整治方案实施后,右岸边滩继续发展,新航槽内无累积性泥沙淤积,能够满足Ⅲ级航道尺度要求,达到整治目的.     

三峡水库蓄水前后嘉鱼水道河床演变

长江中游河道宽阔,分汊河段较多,洲滩冲淤消长变化较大,河道深泓主流摆动也较频繁,三峡水库蓄水运行后,分汊河道演变及航道条件随之发生改变。以长江中游主要碍航浅水道之一的嘉鱼水道为例,在已有研究成果的基础上,结合近期实测资料,分析微弯分汊型河段自身演变,认识三峡水库蓄水前后水道演变过程和特点,分析水道演变的影响因素,探讨三峡工程对本水道演变的影响,在此基础上预测水道演变趋势和航道条件变化。分析结果表明:三峡水库蓄水改变了嘉鱼水道过渡段单双槽交替的变化规律,弱化了汪家洲边滩与复兴洲低滩彼此消长的关系,河道洲滩以冲刷为主,预计在三峡工程的长期影响下低滩仍会有所冲刷,左汊进口更趋宽浅,主流摆动空间增大,航道条件的不稳定性较大。     

武桥水道航道整治工程效果分析

武桥水道是长江中游的重点碍航水道,枯水期汉阳边滩淤积展宽,航道过于弯曲,形成碍航局面,因此2010年汛后开始实施了武桥水道航道整治工程。依据实测地形资料,分析了航道整治工程实施以来的冲淤变化。结果表明:航道整治工程实施后,武桥水道河段总体有冲有淤,冲淤量与上游水沙条件密切相关;河段的河势稳定,河道深泓线走势以及位置基本不变,在潜州洲尾自左岸至右岸过渡范围内有一定幅度的摆动;关键洲滩—潜洲的洲体整体稳定,洲尾位置下延;汉阳边滩年内变化仍然遵循"汛冲枯淤"的规律;年际间变化较大,遇到2013年汛后长时段枯水流量的不利条件,仍对通航产生不利影响,需采取疏浚措施。     

荆江窑监河段多槽口航路治理方案及效果分析

窑监河段为长江中游碍航最为严重的河段,在实施航道整治工程前,河段内形成了监利左汊、北槽、中槽、南槽和洲头心滩窜沟共5个槽口,其中,监利左汊、北槽、中槽、南槽都曾作为通航汊道存在。通过对各槽口的稳定性分析,在航道治理过程中合理选择了通航主通道,并制定了相应的汊道整治工程方案。通过对窑监河段航道整治工程实施前后的地形、水文资料进行对比分析,结果表明,整治工程达到了较好的槽口控制效果,航道条件得到了明显改善。     

黄河上游连续弯曲多滩险河道整治方案数值分析

天然河道一般不能满足航运的实际要求,需进行航道整治。目前我国内河航道整治技术较为成熟,但对存在连续弯曲多滩险河道的研究较少。黄河上游白银市常生码头下游滩河道属连续弯曲河道,存在多处滩险,水流条件复杂,严重影响船舶的通航安全。以数值模拟为研究手段,构建二维数学模型,分析河道碍航因素,论证整治方案的合理性。确定采用填槽、切咀、疏浚和修筑潜坝等整治方法。整治效果明显,水力因素均达到通航指标,水流条件明显改善,为今后黄河上游及类似碍航特性的航道整治工程提供参考。     

长江神背嘴滩险成因分析与整治技术

神背嘴滩险是长江泸渝段著名的卵石浅险滩.滩段汛期放宽、枯期分汊,左槽弯窄,右槽顺直宽浅.1990年曾进行左槽整治,但整治后航槽淤浅.采取物理模型试验和船模试验相结合的方法,进行了碍航成因分析和方案比较试验.模型试验结果表明,左槽尺度难以满足通航要求,可以考虑开辟直槽;右槽推荐采用疏浚右汊、束水攻沙、调整汉道分流比的整治方案.实施右槽整治方案后取得了良好的整治效果.     

桥区河段洲滩变化对通航条件的影响

桥区河段的洲滩演变,可能会改变桥区的航道条件,影响船舶通航。武汉长江大桥所在的武桥水道河段汉阳边滩年内呈现汛冲枯淤的规律,如果枯水期汉阳边滩淤积展宽,武汉长江大桥上水通航孔水深不足,不能通航,或者即使水深足够,但因桥位上游的航槽过于弯曲,上水船舶通航困难,常需要调标改孔,严重时必须采取疏浚措施。将二维水流数学模型与船舶运动漂移量模型相结合,计算分析了汉阳边滩不同淤积形态条件下上行船舶通过大桥上游弯道的所需航宽,从船舶运动学角度分析了汉阳边滩淤积展宽影响桥区通航的机理。结果表明,即使4 m等深线没有直接淤积通航桥孔,当汉阳边滩突咀较大且靠近大桥时,桥位上游弯道宽度不满足上水船舶安全通航所需航宽的要求,必须采取相应措施。     

长江下游黑沙洲南水道演变特征分析

针对三峡水库蓄水及整治工程后长江下游分汊河段的演变问题,收集了黑沙洲水道1960—2005年的实测分流、分沙比和2004—2012年共31个测次的地形图,应用HEC-RAS模型分析了黑沙洲水道整治工程前后分流比的变化,应用地理信息系统(GIS)和数字高程模型(DEM)分析了整治工程前后南水道浅滩面积、体积及位置的变化。研究分析表明:三峡水库蓄水后的2004—2009年,黑沙洲南水道的浅滩总体表现为冲刷,但在年内仍然保持着"洪淤枯冲"的基本冲淤特性;2009年整治工程部分改善了南水道的航行条件,但整治工程中潜坝的设置减小了南水道中枯水期分流比,不利于中枯水期南水道的冲刷,整治工程后南水道的浅滩演变呈淤积趋势。本项研究成果可为航道维护和整治工程设计提供借鉴参考。     

分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

长江陆溪口汊道开辟为豚类迁地保护区的可行性探讨

基于湖北洪湖长江陆溪口鹅头型汊道左汊的地形特征、长江陆溪口汊道的历史演变、陆溪口航道整治工程以及三峡水库蓄水运用对汊道演变的影响,结合豚类迁地保护区对生境的需求,分析了将陆溪口汊道左汊开辟为豚类迁地保护区的可行性。分析结果表明:陆溪口汊道左汊在未来趋于萎缩;现有水深在枯水期无法满足3m的最低需求;中洲地形较低,在洪水期无法形成天然屏障。因此需增加相应的工程措施才能满足江豚迁地保护的需求。     

Navigational safety at risk: The impact of sand Mining in a key waterway in China

The Caowei River is an important part of the planned high-grade waterway network in China. Since 2016, the deterioration in the navigation flow conditions of the Xiangshuikan reach has made traveling upstream through the waterway more difficult for ships and raised emerging navigation safety concerns. To better understand the causes of the deterioration in the waterway navigation conditions after 2016, we examined the topographic and hydrological changes of the Caowei River and investigated the navigable flow conditions of the Xiangshuikan reach. The results showed that the Caowei River has generally been scoured since 2006 due to sediment depletion and that the dramatic riverbed downcutting (15.47 m in the deepest cut of thalweg elevation) in the Xiangshuikan reach was likely caused by illegal sand mining which extracted the fine sand underlying the clay overburden in this segment and led to the formation of two extremely large steep headcuts. It was found that a large water surface gradient, rapid flow velocity, and disordered flow pattern occurred near the larger upstream headcut during the low-water-level period, which made ship navigation more challenging. In 2019, the measured maximum local water surface gradient and maximum flow velocity reached 3.97‰ and 3.28 m/s, respectively. Additionally, the increase in the low flow at Caowei station and the decrease in the low water level at Lujiao station further aggravated the navigation conditions of the Xiangshuikan reach. These findings reveal the considerable complexity of the response of the channel navigation flow conditions to the topographic and hydrological changes in the lake area, providing valuable information for channel regulation and river management in the Dongting Lake area and other rivers.     

鱼嘴坝在长江上游东溪口水道整治中的应用

根据长江上游东溪口卵石分汊航道的演变特点及航道条件的变化规律,提出了以实施鱼嘴工程为主要整治措施的东溪口水道左槽整治思路。借助二维数学模型对三种鱼嘴布置方案进行对比分析,并通过通航水力指标从中选择了较优的布置方案。然后根据选定的布置方案结合动床物理模型试验,研究了该河段鱼嘴坝的水流泥沙特性及其坝头的局部冲刷特征,得出鱼嘴的布置对于优化分沙效果较为合理,试验还发现鱼嘴坝头部分冲刷较严重,需重视基础加固处理。相关结果可为东溪口水道整治效果的预测提供有力的参考,并可为类似工程提供技术借鉴。     

长江下游澄通河段通州沙汊道演变新特征

长江下游澄通河段通州沙汊道为典型的多滩分汊河道,在径潮流共同作用下,河势与航道条件复杂多变。近期该河段实施了一系列河道(航道)整治工程后,通州沙西水道涨落潮流归顺主槽,该水道淤积萎缩态势得到缓解,但疏挖拓展后的水深条件难以维持,西水道将经历整治后的调整平衡过程。东水道局部河势发展趋向不利,其中:龙爪岩上段呈现主流右摆、滩槽交错的特征,右侧洲滩冲刷,滩面串沟依然存在,并有进一步冲刷发展的趋势;龙爪岩下段营船港外边滩冲刷左移,新开沙尾-10 m(高程)潜心滩冲刷,对航道不利。建议及时采取守护东水道右侧洲滩的措施,整治新开沙外滩,并考虑实施通州沙圈围工程,有利于维持洲滩与汊道分流格局长远稳定。     

感潮河段航道整治设计理论与方法探讨

通过长江下游大量航道整治研究成果的总结提炼,探讨和论述感潮河段航道整治设计理论与方法。结果表明:根据不同的径流和潮汐影响,感潮河段中可划分为常年潮流段、季节性潮流段和常年径流段3个区段;根据河型特征和滩槽格局,浅滩类型有单级分汊型、多级分汊型、水下心滩型和水下沙洲型浅滩四种。应综合考虑航道整治影响因素及外部条件,确立航道整治总体原则,梳理得出不同区段设计通航水位及其与上下游衔接,以及整治参数(整治水位和整治线宽度)的确定方法;针对各类浅滩特点,采取相应的整治思路和整治工程措施,整治建筑物包括混凝土构件混合堤和新型生态守护结构。     

乌江水上安全预测预警系统研发及应用

航道渠化工程的建设在提升航道通航等级的同时也给船舶航行带来了安全隐患。针对山区内河航道受上游电站无规律下泄非恒定流和流域暴雨汇流等因素导致的下游航道水位骤涨、流速激增、流态复杂等问题,研发了一套水上安全预测预警系统。基于物联网现场实时数据采集和历史水文资料,研究了航道地形和上下游监测站的水文相关关系,并建立了包含水位、流速、流量的水文数学预测模型,实现了准确、及时、有效的水文监测和预测预警。该系统在乌江涪陵段进行了验证和示范应用,结果表明系统监测数据准确、预测结果精度符合要求,对内河水域特别是山区河流的通航管控、防洪度汛和应急处置具有重要意义。