长江中下游典型分汊浅滩河段二维水沙数学模型

以沙市河段为例,针对微弯分汊河段复杂的地形和河势,建立了正交曲线坐标下的平面二维水沙数学模型.考虑到阻力分布的确定是模型能否准确模拟微弯分汊河段年内主流摆动频繁、冲淤幅度大、洲滩变化剧烈等特点的关键,采用“动床率定”的方法确定糙率系数等参数,使阻力分布与地形相匹配,以提高模型的计算精度.通过对该河段水流泥沙运动过程及河床演变过程进行复演,结果表明,该模型能准确模拟该河段水流运动规律,不仅可以用于该河段复杂的冲淤变化模拟及预测,对其他浅滩河段数值模拟亦具有借鉴意义.     

三峡水库蓄水后枝江—江口浅滩河段演变趋势

分析了三峡水库蓄水前后砂卵石河段末端枝江—江口河段河床冲刷及枯水位变化特点,同时根据河床勘测资料探讨了河段极限冲刷状态地形,并分析预测了极限冲刷状态水流条件的变化.研究认为,本河段河床抗冲性的差异导致沿程水位降幅不一;在未来河床冲刷和水位下降过程中,局部抗冲性强的河段将可能面临水深不足和坡陡流急的碍航局面.     

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.     

三峡水库运行后涪陵河段河床演变试验研究

通过系列输沙试验，研究了三峡水按156m方案运行时期涪陵河段的泥沙冲淤变化特征，研究表明，涪陵城区沿岸将发生普遍的淤积，淤积的主要部位是河床较宽浅的边滩，弯道凸岸和岸线参差不齐的凹岸缓流区。 分析了泥沙淤积给港口航道带来的影响。     

长江中游典型分汊河段河床演变

戴家洲河段来水来沙特点分析表明,本河段具有明显的平原河流特征,水流易受地形影响,河段年际间来水来沙存在较大的变化,来沙以流域产沙为主,河段内造床起主导作用的是悬移质泥沙运动.河段演变特点主要表现为:洪水河势基本稳定而中低水滩地则冲淤变化不定,池湖港心滩基本稳定,巴河边滩发育和冲蚀交替,戴家洲洲头不断变化,直港直水道和微弯水道特征不断转化交替,巴河边滩的消长、戴家洲洲头的进退和直港滩槽演变密切相关,戴家洲直港浅滩位置多变且呈洪淤枯冲规律.结合三峡水利枢纽的蓄水运用,对戴家洲河段河床演变趋势进行了预估.     

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.     

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.     

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。     

黄茅海水域河床长期演变趋势预测

针对黄茅海河口区波流相互作用显著、泥沙运动复杂及空间结构明显等特点,联合第三代海浪模式SWAN,建立了波流共同作用下平面二维动边界潮流泥沙数学模型,模型中考虑了波浪对水流挟沙能力的影响.在分析实测资料、设计水沙系列、验证模型的基础上,实现了对黄茅海水域长期演变的模拟预测.预测结果表明:20a后,黄茅海西滩淤积,滩体向东南方向扩展,大襟岛西北侧-2、-3m等高线外移明显,-5m等高线在大襟岛北端向东扩展约1 400m;拦门沙中央沙体不断淤高,且滩面向南偏东向推移,-5m等高线在中口向南偏东扩展约2 300m;东部浅滩发展趋缓,-3m等高线南端向南淤长,西侧略有蚀退,东侧略有淤长;湾口岛影区域逐渐淤浅,大杧-荷包间-5m等高线向东西两侧明显外移,高栏岛南侧-10m等高线外移约1 200m,变化较为明显.预测成果与资料分析反映的总体趋势基本一致,滩槽发育延伸方向和发育速率与近期实测资料分析的演变规律基本吻合.     

平原分汊河道水流数值模拟及其应用

针对平原分汊河道的特点,建立水流运动平面二维数学模型,采用有限单元法离散控制方程,能较好处理平原多汊河道的复杂边界.通过湘江下游香炉洲、冯家洲河段流速、水位及分流比的计算分析,计算结果与实测资料吻合较好.说明该模型的建立和边界处理方法合理,可用于河段治理方案的计算研究.     

三峡建库后荆江河段河床形态变化

分析了三峡建库后下泄水沙条件的变化，预估了荆江河段横断面的发展趋势，指明了荆江河段在下切的同时仍维持现在的弯曲与蜿蜒河型．     

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。     

Fluvial Processes in the Meandering Reach of the Lower Wei River During the Course of Degradation

This paper presents an analysis of the changes of the longitudinal and lateral profiles in the meander- ing reach of the Lower Wei River over the period from October 1973 to October 1976 during the course of degradation.Analysis results indicated that retrogressive erosion and subsequent downstream erosion occurred in the reach due to the lowering in the Tongguan elevation and the inflowing water carrying low sediment con- centrations.At the end of the degradation,the main channel widths of the majority of sections were increased by 70 to 110 percent,and the elevation differences between the main channel and the floodplain were de- creased slightly by 2 to 45 percent,which caused a decrease in the water stage under the same discharge,the formation of a channd with relatively wide and shallow cross-sectional profiles,and an increase of 50 to 150 percent in the geomorphological coefficients.Therefore,the degradation in this reach was mainly characterized by channel widening,not by channel undercutting.     

三峡泄洪坝段混凝土施工计算机模拟

对三峡工程泄洪坝段混凝土通仓浇筑,建立了模拟混凝土施工过程的整体模型。建模从国内施工水平出发,考虑坝段分区、机械设备故障率、运料车排队长度限额等因素,以塔机为中心机械,按台班配备运料车,就六个模拟方案中按工期费用标准优选出机械配套方案。其成果对三峡工程有一定的参考价值。     

长江三峡工程永久船闸中隔墩岩体变形预测研究

在现场监测数据的基础上 ,采用时间序列和灰色系统方法 ,对长江三峡工程永久船闸 2闸室至 3闸首部的中隔墩岩体变形规律及其发展趋势进行了预测研究 .结果表明 :垂直于闸室轴线的水平位移在开挖完成后基本处于稳定状态 ,平行于闸室轴线的水平位移总体向下游发展 ,而垂直方向的位移先表现为回弹 ,后发生沉降     

长江三峡水库坝下游荆江段断面形态冲刷调整成因分析

长江三峡水库建成后,下游河段将发生长时间累积性的冲刷。由于边界条件的不同,不同河型河槽断面形态的冲刷调整特点存在差异。本文基于2003—2018年长江三峡水库坝下游荆江段实测河道断面形态资料,选取典型顺直河型、弯曲河型和分汊河型的典型断面,计算断面宽、平均水深和宽深比等断面形态特征参数,分析不同河型断面形态冲刷调整的异同,并探讨其成因。主要发现：1）不同河型的断面形态调整存在一致性和差异性。不同河型的平滩河槽断面总体向窄深化方向发展;顺直河型、分汊河型的枯水河槽断面宽深比总体减小,断面亦向窄深化方向发展;而弯曲河型的枯水河槽断面宽深比以增大居多,即断面总体宽浅化。2）平滩河槽和枯水河槽断面宽深比调整差异主要受水流动力轴线摆动范围控制。顺直河型、分汊河型水流动力轴线摆动范围覆盖平滩河槽与枯水河槽,即冲刷集中于平滩河槽和枯水河槽,两者均呈现窄深化特征;弯曲河型水流动力轴线摆动范围位于平滩河槽内,却超出枯水河槽,汛期摆到凸岸边滩上并冲刷凸岸边滩,枯水河槽显著展宽,凹岸深槽淤积,断面向宽浅化方向发展,且初期凸岸边滩宽度越大,宽深比变化率越大。3）蓄水后水流动力横向摆动范围缩小且水流冲刷动力集中,宽浅河段受水流冲刷下切的影响更显著,加上宽浅河段的河床组成相对较细,抗冲性弱,导致蓄水前宽深比越大的断面,蓄水后宽深比变化幅度也越大。     

三峡工程下游卵石夹沙河段床沙粗化计算

三峡工程运用后,下泄清水持续冲刷河床,造成长江中游河段床沙逐年粗化,对长江中游河段水沙输移及河床演变规律的研究产生重要影响。为研究三峡工程下游宜枝河段、枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程,基于Markov三态转移概率矩阵,引入非均匀沙隐暴系数,得到卵石夹沙河床上床沙级配、推移质级配及悬沙级配的概率计算模型(沙量平衡方程),能够同时考虑前期水沙条件、床沙起悬及冲淤过程对床沙交换过程的影响。结果表明：2003～2017年,枝城站床沙发生明显粗化,泥沙颗粒级配分布曲线左移,2003年床沙粒径范围为0.002 mm～41 mm,2017年变为0.031 mm～86 mm;此外,该断面床沙中值粒径总体呈上升趋势,并在2010年以后有一定波动,但波动幅度较小;并以汛初、汛末为时间节点,将枝城站年内月均床沙变化过程分为三类。通过枝城站2003-2009年实测资料验证,本文建立的概率模型计算结果与实测资料符合较好,能够应用于三峡工程下游宜枝河段及枝江河段卵石夹沙河床年际床沙粗化及年内床沙交换过程的预报,为今后非均匀沙运动及非平衡输沙机理的研究提供理论基础。     

三峡水库运用后长江倒灌鄱阳湖特性研究

三峡水库建成后,长江与鄱阳湖的关系变化一直是社会各界关注的热点问题。江水倒灌是长江与鄱阳湖关系的主要特征,其变化特性和发生条件目前仍存在一定争议。本文利用长江干流九江、八里江和大通站及鄱阳湖星子、都昌、康山、湖口站的实测资料,从江湖水位、流量关系及径流的年际、年内变化等方面,分析了三峡水库2003年建成运行后长江干流与鄱阳湖关系的变化。基于能量平衡的基本原理,研究了江水倒灌鄱阳湖的内在机理,提出江水倒灌条件的理论公式。结果表明：1）鄱阳湖具有洪水湖相、枯水河相的特性。都昌站水位在15 m以上时,湖区由河相向湖相过渡;康山站水位在17 m以上时,湖区呈现湖泊特性。2）江水倒灌主要发生在汛期7-9月,7、8、9月分别占倒灌总天数的41.6 %、24.8 %、28.8 %。三峡水库175 m试验性蓄水后,水库汛期拦蓄洪峰,在一定程度上削弱了倒灌强度。3）长江水位高于鄱阳湖水位,长江出现大的洪水过程且鄱阳湖5河总入流消退或过程平稳是倒灌形成的必要条件,而倒灌流量的大小和持续天数主要取决于长江洪水的持续时间和洪峰量级。提出的研究方法和结论可为深入认识江湖关系及影响机理提供参考,也可为鄱阳湖综合治理提供科学依据。     

长江三峡库区支线航空运输发展对策研究

长江三峡库区丰富的自然与人文旅游资源,狭长的地形与复杂的山地环境特征,决定了支线航空有广阔的前景。支线航空运输具有建设投资省、方便快捷、服务半径大等优点,是三峡库区发展旅游的重要基础条件。分析了长江三峡库区航空运输的现状及存在问题,结合区域城镇体系建设及综合交通发展,提出了支线航空交通的前景与发展对策。     

三峡工程永久船闸中隔墩岩体变形模拟研究

运用离散单元法 (DEM )与有限单元法 (FEM )等数值模拟方法 ,全面地对长江三峡工程永久船闸二闸室至三闸首部分的中隔墩岩体分别在施工期和运行期的变形规律进行了模拟研究 .综合分析结果表明 :垂直于闸室轴线的水平位移在开挖完成后基本处于稳定状态 ,而在运行期有所减少 ;平行于闸室轴线的水平位移总体向下游发展 ;而垂直方向的位移先表现为回弹 ,后发生沉降