鹅头分汊河段航道整治工程适应性分析

对鹅头分汊河段进行了分析.鹅头分汊河段多汊并存,洲滩易变,航道条件较差.三峡工程蓄水前后,长江中下游鹅头分汊河道一般都实施了航道整治工程,整治原则以稳定洲滩、保持分汊为主.但由于鹅头分汊河段均处于周期性调整过程中,对于不同演变阶段,河段碍航特性存在差异,工程治理重点和效果也不同.演变初期的汊道,周期性调整动力较强,洲滩演变剧烈,整治思路以稳定分流格局为主,但整治工程往往不能立刻发挥效果,需要反复强化;处于演变中期和末期的汊道,整治工程更着重局部航道条件的改善,一般治理效果较好,但仍需重视河段周期性调整动力及三峡工程蓄水后河段河床冲淤特性,加强观测,及时采取措施,巩固工程效果.     

长江黄金航道整治技术研究构想与展望

当前,长江黄金航道面临着长江三峡枢纽和上游水库群联合运行带来的水沙条件新变化,以及防洪、航运、发电、供水、生态等水资源综合利用的新需求,亟待深入认识新水沙条件下航道演变机理及发展趋势、科学评估航道承载力及提升潜力、系统研发水资源综合高效利用目标下的航道整治技术,有效促进航道整治与生态环境保护的协调融合。“长江黄金航道整治技术研究与示范项目” 以提高航道通过能力,实现长江航道资源高效利用为目标,凝练了四大关键科学和技术问题：1）水沙变化条件下长江航道演变机理及发展趋势;2）长江重要生物-生境对航道整治工程的响应机制;3）多因素影响下长江航道滩群联动整治方法与技术;4）基于河流完整性的航道整治生境融入及再造技术。结合关键科学问题和技术的内涵,提出五大重点研究内容：1）研究长江不同类型河段复杂动力过程与滩槽演变的相互作用机理,预测长江航道演变趋势。2）研究长江生态航道的架构及评价体系,3）评估多功能河流航道承载力及可提升潜力。4）研究多库联调下山区河流卵石滩群联动航道整治技术、防洪-通航协同下中游强冲刷河段航道整治技术、下游复杂多分汊河段航道滩槽调控技术、径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术等。5）研究长江航道整治工程的生境融入及再造技术,构建生态友好型航道整治模式。最后,将五大重点研究内容细分为八大前沿研究方向： 1）新水沙条件下长江航道演变机理及趋势预测;2）长江生态航道架构及评价方法体系;3）多目标协同下长江黄金航道承载力及提升潜力;4）多库联调下卵石滩群联动航道整治技术;5）防洪-通航协同下强冲刷河段航道整治技术;6）复杂多分汊河段航道滩槽调控技术;7）径潮流河段深水航道协调治理与减淤技术;8）长江典型生态保护段航道整治技术。基于以上内容,初步构建长江航道整治研究体系,以期为提高黄金航道通过能力提供理论基础和技术支撑。     

三峡库区涪陵至铜锣峡航道炸礁工程及效果分析

三峡工程建成后,库区河段的航行条件将得到显著改善,为万吨级船队直达重庆港奠定了基础,对促进长江航运发展有着巨大的推动作用。但按照万吨级船队的通航标准,库区仍有部分河段不能满足航道畅通和航行安全的要求,需通过整治措施来消除存在的碍航问题。涪陵至铜锣峡河段航道炸礁工程是库区航道整治的重要内容之一,在工程中对14处河段内的30座碍航礁石进行了炸除。通过对各类礁石的碍航特征进行分析后,按照万吨级船队的通航标准提出炸礁工程的设计参数和炸礁整治方案,并对整治效果进行了分析预测。     

分汊河道平衡水深理论

为了研究分汊河道的河床演变与航道水深,基于水力几何形态关系,建立了分汊河道平衡水深理论,对于不同断面形态的分汊河道均具有适用性,汊道与单一河道过水断面面积之比为分流比的6/7次方。应用于长江南京以下12.5 m深水航道二期工程,计算得出的落成洲分汊河段断面的平均水深与多年平均水深基本一致,显示了平衡水深理论的可靠性。对福姜沙和世业洲分汊河段工程前最大通航水深的计算,亦与实际情况较为吻合;工程后的预测结果显示工程整治效果明显,世业洲和福姜沙左汊河段均能满足12.5 m通航水深的要求,但福北水道仍无法达到12.5 m通航水深。平衡水深理论提供了一种除数学模型和物理模型外预测河床演变趋势的方法,能够计算出航道能维持的平衡水深,丰富了航道整治理论的同时,也为二期工程的实施提供科学依据与理论指导。     

分汊河道平衡水深理论

为了研究分汊河道的河床演变与航道水深,基于水力几何形态关系,建立了分汊河道平衡水深理论,对于不同断面形态的分汊河道均具有适用性,汊道与单一河道过水断面面积之比为分流比的6/7次方。应用于长江南京以下12.5 m深水航道二期工程,计算得出的落成洲分汊河段断面的平均水深与多年平均水深基本一致,显示了平衡水深理论的可靠性。对福姜沙和世业洲分汊河段工程前最大通航水深的计算,亦与实际情况较为吻合;工程后的预测结果显示工程整治效果明显,世业洲和福姜沙左汊河段均能满足12.5 m通航水深的要求,但福北水道仍无法达到12.5 m通航水深。平衡水深理论提供了一种除数学模型和物理模型外预测河床演变趋势的方法,能够计算出航道能维持的平衡水深,丰富了航道整治理论的同时,也为二期工程的实施提供科学依据与理论指导。     

长江陆溪口水道航道整治方案研究

陆溪口水道是长江中游的重点浅水道之一,由于汊道的兴衰交替,航槽也相应变迁,另外由于直港进口、中港汊道中部及出口处碍航浅滩的存在,导致航道维护困难。根据河床演变特点,确定稳定洲滩、增加直港进口分流、改善直港航行条件的工程措施。近十年河势相对稳定,但中港仍在持续弯曲发展,应抓住有利时机对该水道加以整治。     

分汊河道平衡水深理论

为了研究分汊河道的河床演变与航道水深,基于水力几何形态关系,建立了分汊河道平衡水深理论,对于不同断面形态的分汊河道均具有适用性,汊道与单一河道过水断面面积之比为分流比的6/7次方。应用于长江南京以下12.5 m深水航道二期工程,计算得出的落成洲分汊河段断面的平均水深与多年平均水深基本一致,显示了平衡水深理论的可靠性。对福姜沙和世业洲分汊河段工程前最大通航水深的计算,亦与实际情况较为吻合;工程后的预测结果显示工程整治效果明显,世业洲和福姜沙左汊河段均能满足12.5 m通航水深的要求,但福北水道仍无法达到12.5 m通航水深。平衡水深理论提供了一种除数学模型和物理模型外预测河床演变趋势的方法,能够计算出航道能维持的平衡水深,丰富了航道整治理论的同时,也为二期工程的实施提供科学依据与理论指导。     

分汊河道平衡水深方法

为了研究分汊河道的河床演变与航道水深,本文基于水力几何形态关系,得到分汊河道平衡水深计算方法。该方法对于不同断面形态的分汊河道均具有适用性,汊道与单一河道过水断面面积之比为分流比的6/7次方。应用于长江南京以下12. 5 m深水航道二期工程,计算得出的落成洲分汊河段断面的平均水深与多年平均水深基本一致,表明了平衡水深理论的可靠性。对福姜沙和世业洲分汊河段工程前的最大通航水深计算,亦与实际情况较为吻合;工程后的预测结果显示工程整治效果明显,世业洲和福姜沙左汊河段均能满足12. 5 m通航水深的要求,但福北水道仍无法达到12. 5 m通航水深。平衡水深方法提供了一种除数学模型和物理模型外预测河床演变趋势,计算出航道能维持的平衡水深,丰富了航道整治理论的同时,也为二期工程的实施提供科学依据与理论指导。     

长江贵池河段河势变化及长沙洲护岸效果分析

文章根据贵池河段近期分流分沙比及河段汊道变化情况,分析了贵池河段近期河势变化趋势.受上游河势变化影响,长沙洲左缘中段岸坡崩塌后退,需实施整治工程.为解决近期长沙洲左缘崩岸问题,对崩岸段采取岸坡防护加固措施.工程实施后,历经多次洪水考验,护岸段近岸河床及岸坡相对稳定,护岸效果显著.     

长江分汊河口水力几何形态

为了揭示潮汐河口中居显著地位分汊河口的演变机理,减轻长江口深水航道淤积.基于积分形式二维连续方程、二维阻力公式、无因次宽深比关系与时变水流挟沙能力公式,建立分汊河口水力几何形态理论关系,且表明汊道与单一河道平均水深之比为分流比的2/7次方.据此计算获得了长江口拦门沙顶部最大平衡水深为6.91m,与长期实测的自然水深相一致,显示了水力几何形态关系的合理性.引入主槽流量比例概念,进一步修正水力几何形态关系,使之适合于丁坝作用河段.据此计算得到在一、二和三期治理工程后北槽的最大平衡水深分别为8.40、8.91和9.92m,为制定长江口治理方略提供了理论依据.     

复杂汊道汛期水力特性的数值模拟分析

为研究复杂汊道汛期的水力特性,结合工程实例,采用平面二维数学模型模拟多汊河道的水流,从分流比、水位和流速3个方面计算天然和两种工况下的水力特性参数,同时比较分析两工况对河道水力特性的影响。结果表明:副坝的建设可以显著改善上游复杂汊道的散乱流态,减少分汊数目,但由于分流比大大增加,副坝内导流明渠下游断面的水位和流速有明显增加;两工况在副坝段开设汊口均不会对左汊和中汊行洪造成影响,但工况2增设2#汊口可降低导流明渠的水力特性参数,更有利于行洪安全。       

荆江微弯分汊浅滩的水沙输移及河床演变

沙市河段为长江中游典型长顺直微弯分汊河段,河床演变复杂.对该河段水流变化规律、河床冲淤模式进行了分析,探讨了来水来沙及河床形态对河道水沙输移的影响.河床冲淤由来水量、来沙量和河床形态共同决定,但河床形态与流量过程在更大程度上影响着河床冲淤特性,放宽段河床冲刷深度与单宽流量变化率之间较好的相关性便体现了这一点.考虑来流及河床形态的决定性作用,对该河段的主流摆动特性进行了分析,认为汊道兴衰交替是河床演变的主要特性.     

三峡水库蓄水后关洲河段河势调整对松滋口分流影响

关洲河段属典型的主流年内交替型分汊河道,地处三峡大坝下游,受三峡水库蓄水运用带来的水沙变异影响,河道冲淤响应较早,但因河床组成差异呈现出不同于沙质河床的河势调整规律。松滋口作为分泄长江水沙进入洞庭湖的重要通道,其分流特性变化与上游关洲河段河势调整密切相关,但三峡水库蓄水运用后两者的影响关系研究相对不足。本文基于近10年来的河道实测资料和水文观测数据,分析了三峡水库蓄水运用以来关洲河段的河道演变特点;从关洲河段河道冲淤、左汊发展和左汊主汊的维持时间等三个方面研究了上游河势调整对松滋口分流的影响。研究成果表明：三峡水库蓄水运用以来(2002.10~2013.11),关洲河段河道枯水河槽冲刷幅度较大,冲刷量占总冲刷量的90%,且冲刷主要集中于左侧低滩及左汊,致使左汊中下段深泓高程低于右汊,枯水期同流量下左汊分流比呈现增加的趋势;当上游来流小于20000m₃/s时,同流量下松滋口分流能力下降,但这一影响随着关洲河段河道冲刷的趋于平衡而逐渐削弱;关洲左汊的发展有利于增加较大流量时松滋口的分流比,且这一流量持续的时间越长,即左汊维持主汊地位的时间越长,松滋口年分流比越大。此外,左汊的过度发展可能会引起关洲河段主流不再年内交替,而是将长期稳定在左汊河道,建议有关部门加强对关洲河段左汊河道的监测。     

三峡—葛洲坝两坝间水田角深水急滩整治措施研究

针对三峡—葛洲坝两坝间水田角河段水文特性、碍航特性及滩险成因,采用"左疏右抬"相结合的方法对水田角滩段航道进行整治.采用实测资料,对方案整治效果进行了分析,结果显示,整治后航槽流速减小,可以满足船舶自航上滩的要求;或者减缓岸边流速,与另一岸形成船舶"搭跳"的水流条件,使船舶能够"搭跳"上滩.该种方法在相同水文条件下有一定适用性.     

长江陆浮口水道航道整治方案研究

陆溪口水道是长江中游的重点浅水道之一，由于汉道的兴衰交替，航槽也相应变迁，另外由于直港进口，中港汉道中部及出口处碍航浅滩的存在，导致航道维护困难。根据河床演变特点，确定稳定洲滩，增加直港进口分流，改善直港航行条件的工程措施，近十年河势相对稳定，但中港仍在持续弯曲发展，应抓住有利时机对该水道加整治。     

长江中下游砂卵石分汊河段演变机理

受水动力条件、边界条件等影响,砂卵石分汊河段河床演变规律较为复杂.以长江中下游关洲-芦家河河段为例,分析了典型砂卵石弯曲分汊河段的演变特点.在此基础上,结合三峡蓄水后来水来沙、水动力轴线、泥沙粒径等河段变化特点,研究砂卵石分汊河段演变机理,并分析了砂卵石分汊河段的演变趋势.研究结果表明:自然情况下砂卵石分汊河段水沙输移主要特点为主流线随来流变化在两汊间摆动.在清水下泄河段总体冲刷背景下,河段冲刷主要以沙质河床部分为主,局部区域的淤积主要为推移质的淤积.蓄水后,关洲左汊将继续冲刷发展,芦家河水道沙泓进口淤积将有所发展,石泓的冲刷发展将相对较大,江心碛坝头部还将发生一定幅度的冲刷.     

三峡水库运行后库区航道条件变化及趋势

三峡工程蓄水运行以来,库区水位抬高,航道尺度大幅提高,航宽普遍在200m以上,峡谷河段受岸壁约束,增幅也达40～100m左右,航深4m以上,弯曲半径除局部河段外均大于1000m.分析表明:蓄水后常年库区枯水期碍航滩险消除,洪水期流量在20000m3/s以下时,基本无不良流态出现,水流平缓;流量在20000m3/s以上时,水流亦有较大减缓,变动回水区流速有所减缓.加之已实施的三峡工程施工期变动回水区航道整治工程,使常年库区及变动回水区航行条件得到较大改善,但遇洪水陡涨过程,峡谷河段仍会呈现不良流态.     

船舶过南京长江大桥通航风险评价

随着长江深水航道建设及船舶呈现大型化发展趋势,长江中下游通航环境变得日益复杂,南京长江大桥通航风险尤为突出。以2万t级自航散货船为代表船型,针对船舶过南京长江大桥存在的通航安全问题,构建通航风险评价指标体系,运用层次分析法和模糊综合评价法,评价船舶过南京长江大桥的通航风险。结果表明,船舶过南京长江大桥,洪水期的通航风险比枯水期的高,且通航风险接近于一般风险。该评价结果可为南京长江大桥的安全监管及保障措施提供参考依据。     

弯曲分汊浅滩潜坝对洄游鱼类栖息地的影响研究

长江上游弯曲分汊浅滩较多、碍航问题突出,同时该河段也是濒危鱼类中华鲟的主要繁衍水域。针对当前航道整治工程大都缺乏考虑其对水生生物栖息地的影响和现有栖息地评价仅依据河道内流量增加法中的加权可利用面积两方面的问题,本文以长江上游弯曲分汊浅滩作为研究对象,考虑中华鲟产卵场功能区的分区特征,基于斑块面积比、栖息地破碎性指数、栖息地连通性指数,构建了鱼类栖息地综合评价模型,研究了淹没式丁坝（潜坝）布置形式对中华鲟栖息地的影响。结果表明：适当的潜坝布置形式对整治河段内中华鲟栖息地环境质量有明显改善作用;研究区域内中华鲟栖息地斑块个数与潜坝坝长成正比,斑块面积比和栖息地破碎性指数与坝体数量成反比,栖息地连通性指数主要受坝体数量的影响。从保护珍稀物种的角度出发,长江上游弯曲分汊浅滩治理中应控制整治建筑物的数量与长度。此外,本文基于濒危洄游型鱼类繁衍及生活习性提出的栖息地综合评价模型,能克服仅根据栖息地加权可利用面积评价的片面性,更适合鱼类栖息地环境质量评价。     

嵌套模型在航道整治工程中的应用

采用2-D浅水方程建立了嵌套模型。以乌江郭母子滩航道整治工程为例,模型研究了整治河段的水动力学特点以及对上、下游水流条件的影响。结果表明:该方法解决了整治河段近区难以直接获取边界条件的困难,能获得足够的计算精度,还能为工程提供全面的水动力信息,是预测和评估工程的有力工具。