长江生态航道技术研究进展与展望

建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计,流域经济发展要将生态保护摆在压倒性位置。系统分析了生态航道的发展历程和研究现状,重点阐述了长江生态航道技术在理论框架与评价体系、生态航道建设技术、生态监测与修复补偿方法3方面取得的重要进展和突破,并对长江生态航道技术在几个大型航道整治工程中的应用实践进行了概述,最后结合长江生态航道技术研究进展与实践,指出了未来长江生态航道技术的发展方向。     

心滩守护工程对航道冲淤特性影响的数值模拟

为了改善航道条件,往往需通过航道整治工程来稳定心滩.此文建立了基于非结构三角形网格的平面二维水流泥沙数学模型,并与水槽模型实测值进行了率定验证.在此基础上,运用建立的数学模型对不同流量级下的两种不同类型的心滩守护工程进行了模拟研究.研究结果表明,软体排护滩带工程和鱼骨坝工程均可实现对心滩头部的守护和提高两侧航道的水深,但它们所引起的河床和建筑物的局部冲淤特性上存在差异.     

洪水作用下丁坝可靠度分析及剩余寿命预测

针对在航道整治工程中整治建筑物可靠度设计分析方法相对落后的现状,通过原型观测和水槽试验分析,将丁坝水毁近似看作由不同洪峰流量的洪水交替作用产生的,提出了三参数威布尔丁坝水毁可靠度分析模型,并在水毁体积等效的基础上,推导出受年际洪水交替作用后丁坝剩余寿命计算式.经过实测资料验证,该式具有较高的精度,能够计算出在遭受一定的洪水冲击作用后丁坝的剩余使用寿命,为整治工程设计和维护提供参考依据.     

长江下游二维浅水非恒定流数值模拟北大核心CSCD

长江下游河段水流受径流和海域潮汐双重作用,水流动力机制复杂,此外,长江下游河道形式多为分汊河道,河床边界蜿蜒曲折。作为前期工作的进一步拓展,本文将基于非结构三角网格体系的非恒定浅水二维水流数学模型用于研究长江下游水流变化过程。文中分别选取了长江下游和畅洲河段和福姜沙河段进行了数学模拟试验,通过潮位过程、断面流速流向及流速过程比较分析来检验本文模型对长江下游水流变化过程的适用性,计算结果与实测值对比表明:通过对模型参数进行率定,本文模型的计算潮位过程和流速流向值与实测值吻合较好,显示了本文模型能够很好地应用于长江下游水流变化过程研究。     

三峡工程135m蓄水运用对长江中游航道的影响

简要介绍了长江中游重点浅滩河段的演变现状及航道中存在的碍航现象。结合三峡工程135m蓄水运用后水沙条件的变化，预测了长江中游航道演变趋势及可能出现的碍航现象，并探讨了应对措施。     

下荆江监利河段河床演变与航道整治思路浅析

长江中下游分汊河道众多,碍航问题突出.以典型弯曲分汊河道监利河段为例,通过对三峡水库蓄水前后演变规律的对比分析,认为乌龟夹将作为主汊长期存在,在三峡蓄水运用以后,乌龟夹的主汊地位将会进一步加强.但乌龟夹口门处的浅区将继续存在,加之水库汛后蓄水期间水位快速退落,退水冲槽的能力大幅减弱,碍航问题将更为严峻.本文在总结河段浅滩碍航特性的基础上提出了保持现有分汊格局,稳定洲滩,束水冲槽,结合清除下段水下碍航物的整治方案,以期从根本上解决监利河段的碍航问题.     

特征流量级对窜沟形成和发展影响的数值研究

分汊河道心滩常常出现窜沟,使滩体活动性变强,影响河势稳定。窜沟的形成与发展主要是对不断变化的径流流量的综合响应,为了探究窜沟对于不同流量级径流响应的敏感程度,基于平面二维水沙耦合数值模型,研究不同流量级条件下初始为完整高大心滩的冲淤过程,数值再现了窜沟的形成和发展。研究表明,窜沟的形成与发展和特征流量紧密相关：①流量较小、水流不能漫滩时,水流走心滩左右两汊的主槽,窜沟无法生成;②中等流量、水流能漫滩,但滩面水深较小时,左右两槽水流交换在低洼的滩面发生,冲刷生成窜沟;③在大流量下,心滩基本没于水下,左右两槽水流交换减弱,没有窜沟生成。研究结果还显示,在不同的特征流量下,窜沟发生的位置会有摆动,且窜沟生成和发育的特征流量的量级在一定程度上取决于滩体的平面形态。在分汊河道心滩滩体稳定性研究方面,方法及结论具有参考价值。     

推移质动床模型变率的选择与比降变态的研究

根据模型沙起动相似和水流阻力相似要求,推导出推移质动床模型变率应满足的条件,当模型实际采用的变率不能满足要求时,或因选沙不当不能满足水流阻力相似条件时,可采用比降变态方法调整模型水流,在推导出调整后的比降比尺计算式的基础上,分比降变陡和变缓两种情形进行了说明。     

三峡蓄水初期坝下沙卵石河段航道条件分析

三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的水沙条件发生了重大变化,使坝下游河道的水流条件、冲淤特性及演变规律发生变化,给航道条件带来影响。本文研究基于原型观测获取的大量实测资料,揭示了三峡水库蓄水初期坝下沙卵石河段内航道问题主要体现为：沙卵石河段内沙质淤沙浅滩航道水深有所提高;局部河段向宽浅方向发展,航道水深减小;随着水位下降,沙卵石局部浅滩河段将出现水深不足问题;芦家河局部卵石滩段的＂坡陡流急＂问题依然存在。     

下荆江莱家铺弯道河床演变及航道条件变化分析

下荆江河道蜿蜒曲折,河岸崩塌、滩槽变化频繁,不利于防洪、航运。经过收集整理下荆江莱家铺弯道近40 a的实测地形资料,对比分析了不同时期滩槽变化及浅滩演变特点,并结合逻辑推理、数值模拟实验,探讨了河床演变影响因素,揭示了河床演变及航道条件变化趋势。结果表明,弯道凸岸边滩将持续冲刷,遇较大洪水存在切滩隐患;弯道下游过渡段左侧的中洲子高滩崩退趋势加剧,致使弯道进口及过渡段河道展宽,形成交错浅滩,航道条件有恶化趋势。对该弯道河道治理及下荆江演变规律研究有一定参考价值。