三峡水库蓄水后荆江沙质河段冲淤分布特征及成因

根据实测水沙、地形资料,分析了荆江沙质河段内洪枯河槽、宽窄河段等不同部位的冲淤幅度差异,并结合观测资料讨论了河道形态调整对水沙过程的响应关系。结果表明:荆江河道泥沙冲淤强度平面分布不均,泥沙冲刷主要集中于枯水河槽,断面形态趋向窄深;宽浅河段冲刷强度大于束窄河段,河道形态沿程趋于均一化。蓄水前河道形态与水沙过程相适应,河床在不同流量下以造床流量为界发生冲淤交替,长时期水沙过程作用下河道整体冲淤平衡。蓄水后含沙量大幅减小、大洪水消减而中洪水持续时间增长是荆江沙质河段冲淤分布特征形成的主要原因。     

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。     

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。     

三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究

根据实测资料分析了三峡工程蓄水运用以来荆江河段水沙输移变化,河道冲淤变化以及典型险工段近岸坡度变化等,并在此基础上对其河岸稳定性进行了初步研究,结果表明,三峡水库蓄水运用以来,坝下游河段来沙量大幅度减少,荆江河段普遍发生冲刷,部分地段近岸河床的水下岸坡冲刷变陡,河岸稳定出现了不同程度的隐患,局部河段甚至发生了崩岸险情,已影响防洪安全与河势稳定等;建议加强荆江险工段的监测,对已发生的崩岸险情进行及时治理,对以往护岸工程的薄弱地段或可能发生崩岸险情的地段需及时加固守护;建议加强三峡工程运用后荆江河道演变与治理方面的研究.     

长江上荆江河道冲淤变化研究

在分析长江上荆江河段近50 a实测水文泥沙、地形资料的基础上,根据一维数学模型计算成果,并参考二维数学模型计算成果,获得如下认识:下荆江裁弯、葛洲坝水利枢纽蓄水运用后,上荆江普遍发生冲刷,河床深槽以冲刷为主,洲滩有冲有淤.三峡水库蓄水运用后,上荆江河道各河段将在较长时期内有不同程度的冲刷调整,可能会引起河岸发生崩坍,对岸线和已建护岸工程的稳定将产生不利影响.     

长江城汉河段深泓线演变对水沙异变的响应研究

深泓线演变规律对于研究河势与河床地貌的变化具有重要意义。为探明三峡水库蓄水后水沙条件改变对下游城陵矶-汉口河段(城汉河段)深泓线演变的影响,基于1998～2017年城汉河段实测深泓线高程资料,对比分析了此期间深泓线高程和空间分布模式的变化,及其与水沙条件的关系。结果表明：三峡水库蓄水前深泓线总体上冲淤平衡,蓄水后的2003～2008年间河道深泓线剧烈冲刷下切,2008年后冲刷态势有所放缓,且不同高程深泓点分布的多样性增大;蓄水后深泓线的冲刷下切也导致与之相关的聚集性地貌单元的平均间距由30 km左右大幅缩短为20 km;河道水沙条件对深泓线演变相对贡献率高达88.9%,三峡水库蓄水引起的河道汛期水流冲刷强度增大是引起深泓冲刷下切的最主要原因。     

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。     

三峡水库蓄水运行后荆江河道特性变化研究

由于三峡水库的蓄水运行、上游建库和水土保持工程的逐步实施,三峡水库入库泥沙量和出库泥沙量均出现大幅减少,坝下游河道将在较长时期内产生较大幅度的沿程冲刷,荆江河段首当其冲.根据三峡水库蓄水运行后荆江河段实测资料,分析了荆江河道特性变化情况,并结合数学模型计算成果,从河型、河势和河床形态等方面对荆江河道特性变化趋势进行了预估.研究结果表明:三峡水库蓄水运行后,荆江河段河道特性总体不会有重大改变,但各河段河势将在长时期内有不同程度的调整,河势调整过程中相应岸段崩岸在所难免.为保障荆江的防洪安全,维护健康长江,促进人水和谐,针对本河段河道特性的变化情况,提出了应对建议和措施.     

荆江-洞庭湖水沙变化影响分析

荆江—洞庭湖水沙输移变化直接影响整个长江中游的防洪形势.通过实测资料分析了江湖水沙输移变化对荆江和洞庭湖的影响,分析表明,江湖水沙输移的调整变化引起下荆江流量的增加及城螺河段的淤积,城陵矶水位逐渐抬升,对荆江及洞庭湖防洪形势构成巨大威胁.采用河网水沙数学模型对三峡水库蓄水初期下游河道水沙输移变化及其影响进行了初步预测.计算结果表明,长江干流河道的冲刷使得荆江及洞庭湖区最高洪水位降低,防洪形势进一步缓和.     

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。     

荆江河段冲刷下切关键河段及节点分析

随着长江上游梯级水库的建设运行,新水沙条件下荆江在较长一段时期内持续冲刷。采用水沙数学模型预测荆江冲淤演变,结果表明其沿程冲淤变化波动明显。基于启发式分割算法(BG算法),对荆江的冲淤预测结果进行非平稳冲淤序列分割分析,确定了荆江冲刷程度相对严重的8个关键河段和13个冲刷突增的关键节点,与实测水面比降分析结果类比,其中7个关键河段以及8处关键节点得以相互映证。研究成果显示,基于BG算法检测河道冲刷关键节点是一种可行方法。     

三峡工程运用后长江中下游冲淤变化

三峡工程建成运用后,改变了水库下游河道的水沙条件,坝下游河道水流输沙能力处于不饱和状态,河道将发生沿程冲刷,并可能引起河势的调整,进而可能对防洪产生一定影响.为此,采用数学模型计算与实测资料分析的手段进行了三峡工程建成后长江中下游江湖水沙变化及河道冲淤演变及其对防洪影响的初步研究.结果表明,三峡工程蓄水运用后,长江中下游河道发生大量冲刷,同流量水位降低.各河段冲刷量达到最大时,荆江河段河床平均冲深约2.0～5.3 m,槽蓄量约增加13亿m3,城陵矶至武汉河段河床平均冲深约2.5 m,槽蓄量约增加8.5亿m3;由于干流河床冲刷,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖湖区淤积减缓,增加调蓄量约23.8亿m3;水沙过程改变、河床冲刷及局部河势调整对河道稳定及堤防、护岸工程的安全会带来一定影响,需采取相应的对策措施.     

黄河内蒙古河段水沙及河床演变特性变化分析

随着黄河上游河段水库联合运用及水土保持工程的实施,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段来沙量大幅度减少,河道演变剧烈,研究该河段演变特性变化可为河道防洪、防凌及下游河段水库调水调沙提供技术支持。为此,基于实测水沙及地形资料,并通过输沙率法结合同流量水位及典型断面变化分析了该河段水沙变化特性、河道时空冲淤分布特性及河道冲淤与水沙条件的耦合关系。结果显示,研究河段近期来水来沙总量偏少,至2018年有所增多,河道整体表现为冲刷,2012—2019年河段累积冲刷2.7亿t,其中汛期冲刷1.96亿t,河槽刷深展宽,河床高程下降,局部表现为上游冲刷下游淤积,包头上游河段冲刷量约为3.59亿t,下游河段淤积量约为0.72亿t,汛期冲淤变化比较剧烈。结果表明,来沙量大幅度减少,致使水流含沙量不能满足水流挟沙能力是河段发生整体累积性床刷的主要原因。     

黄河流域典型沙质河段冲淤量预估方法及应用

为扭转宁蒙河段水沙失衡趋势,合理分配输沙用水,提高河道排洪输沙效率,本文根据黄河流域典型沙质河段实测资料,依照河流动力学原理,通过引入水流挟沙力,建立了不同水沙条件下典型河段冲淤量预估方法。实测资料检验表明,该方法能够简便快速地根据进口断面洪水实测水沙因子,较好地预估下游河段的冲淤量。通过分析不同条件下预估冲淤量可以得出,在经历多年淤积而致主槽严重萎缩的情况下,内蒙古巴彦高勒-头道拐段以1 500 m3/s流量级冲刷河槽效率最高,建议在水库调节初期采用小流量多阶段冲刷的方式,达到重塑河槽的效果。根据不同的进口条件快捷估算河段冲淤量,能够为河流水沙过程调控以及河道整治规划提供技术支撑。     

三峡水库蓄水初期宜昌河道演变特点及趋势分析

在原型观测资料基础上,对三峡水库蓄水运行以来坝下游近坝宜昌河段河床冲淤演变特点进行了详细分析.结果表明,2003年以来,坝下游近坝宜昌河段经历了三峡水库不同的蓄水运行期,受多种因素的影响,河床冲淤变化呈现不同的演变特点,受宜昌河段冲淤影响,宜昌枯水位有时会出现下降或保持稳定不变的情况.近年来,由于坝下游长程河道冲刷带下移及宜昌以下枯水控制河段冲刷幅度加大,使宜昌枯水位又出现新一轮的下降.     

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。     

荆江三口分流分沙变化对干流河道冲淤的影响

荆江三口是联系长江和洞庭湖的纽带,而近60年来三口分流分沙比呈不断减小的趋势,改变了干流的水沙过程,对荆江河段冲淤起着不可忽视的作用。利用实测水沙资料,探讨了分流分沙对干流河道冲淤的影响机理,定量分析了三口分流分沙变化对荆江河道冲淤的贡献值。结果表明:荆江三口分流分沙会使干流河道增淤,1957-2010年,三口分流分沙引起的年均增淤量为0.88亿t,且随分流比的减小呈减小趋势;增淤量的减小促进了荆江河段的冲刷,1957-2010年间,三口分流分沙变化对荆江河段的累计冲刷贡献量为0.95亿t,贡献率为5.23%,且三口分流分沙变化对荆江河段冲刷的促进作用沿时程呈减弱趋势。