采砂对河道生态与环境的影响以及对策 ——以梓江梓潼河段采砂为例

河道采砂是目前河道存在的普遍现象。文章以梓江梓潼县境内河段的采砂数据为例,结合河道演变以及泥沙补给情况,通过河势变化,防洪安全以及生态与环境三个方面的影响来阐述采砂的影响。结果表明:采砂对河道河势稳定影响较小,不会出现河势变迁等问题出现;河道开采砂石之后拓宽了行洪断面,使得水流更为顺畅,提高了河道行洪能力;河道无通航要求,因此这方面不存在任何影响;采砂活动对河道水质有一定的影响,并产生一定的噪声及扬尘,同时对于鱼类也有一定的影响。分析采砂对河道演变以及泥沙补给的影响可以为河道进一步的整治及管理提供一定的指导意义。针对不同河道的具体情况制定不同的治理方案是目前河道治理的一项重要任务。文章根据具体的采砂情况对梓江梓潼县境内河段的采砂提出一定的建议。     

边滩漂石河流水沙输移及河床响应数值分析

山区流域地表松散破碎，在地震、暴雨等动力条件影响下大量松散碎屑物质进入沟床，使得山区河流的泥沙补给条件发生突变。由于不同河段输沙能力差异明显，泥沙易在局部河段淤堵，河床剧烈调整，水位显著抬升，这给山区河流的水沙灾害防治造成巨大威胁。基于岷江支流白沙河与龙溪河局部河段的野外调查发现，在干支交汇段沿程边滩漂石结构突出，河道主槽冲刷强，边滩淤堵少。在此基础上，为了分析山区河道中边滩交错漂石结构对水沙运动及河床变形的影响，采用CFD-DEM（计算流体力学CFD，离散单元法DEM）耦合模型，针对不同边滩交错漂石结构下的输沙及河床响应过程开展模拟研究，重点分析了流量、沟道来沙量以及边滩漂石结构对河道下游调沙减灾效果的影响。计算结果表明，山区河道中的边滩交错漂石能够有效改变泥沙颗粒运动轨迹，使得绝大部分颗粒从河道中央向下游输移，进而减少颗粒在河道两岸淤积。此外，边滩交错漂石可以调节山区河流下游河段的来沙过程，控制来沙强度和来沙量，减少泥沙在保护河段落淤进而有效降低河道的沿程水位。随着边滩漂石布设间距的减小、流量的降低以及沟道内来沙质量的增大，边滩漂石对松散堆积体的固沙效果越好，对下游河道的削峰调沙及保护河段的防灾减灾作用越明显。     

山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究构想与成果展望

山洪灾害为全球重大自然灾害之一,本世纪全球因山洪灾害造成的经济损失已高达每年460多亿美元。我国山洪灾害防治区面积约占陆地面积的40%,山洪灾害造成的人员死亡约占洪涝灾害死亡人数的70%。近年来,我国全面开展山洪灾害防治项目建设,目前已基本建成了专群结合的山洪灾害防治体系,山洪灾害监测预警技术水平明显提升。山区暴雨山洪灾害实例表明,重大人员伤亡与重大财产损失的山洪灾害事件往往源于洪水和泥沙的共同作用,然而,以往在进行山洪灾害防治时,大多仅关注“洪水”的作用,忽视了“洪水和泥沙”共同作用将显著增大山洪灾害的致灾风险乃至出现“小洪水大灾害”。为了进一步提高山洪灾害防控能力和完善山洪灾害防御体系,亟需深入研究暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术。“山区暴雨山洪水沙灾害预报预警关键技术研究与示范”项目,以洪水和泥沙共同作用为切入点,凝练了四个需攻克的关键科学技术问题：1)山区暴雨作用下流域产流产沙异变机制、水沙过程与沟床剧变耦合致灾机制；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与致灾要素一体化智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)基于山洪水沙灾害动力过程的灾害风险动态评估与预警防控技术。围绕关键科学技术问题的内涵,提出五个需开展的重点研究内容：1)山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制研究；2)山区暴雨山洪水沙灾害早期识别与智能监测技术；3)山区暴雨山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术；4)山区暴雨山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术；5)山区暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台构建与示范。研究成果将揭示山区暴雨产流产沙过程与水沙耦合致灾机制,提出山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法、山区暴雨山洪水沙灾害智能监测技术体系、山洪水沙运动过程模拟与快速预报技术、山洪水沙灾害风险动态评估与预警技术等,构建集早期识别、风险评估及综合防控一体化的暴雨山洪水沙灾害预报预警防控平台,提升我国暴雨山洪灾害监测预警与防控的实时性、精准度和智能化水平。     

水库下游分组沙冲淤特性分析

水库修建前后下游河道分组沙冲淤实测资料表明:建库前特定河段粗沙淤积主要是由于水力因素沿程显著减弱;建库后近坝河段,泥沙补给不足,各组泥沙均发生较剧烈的冲刷,床沙粗化迅速;距坝较远的河段,只要上游河段有足够泥沙补给,能够基本达到饱和的各组泥沙的冲淤特性与建库前保持一致,但淤积量趋于减小;水库下游发生长距离冲刷的主要原因是床沙补给不足,尤其是细沙补给严重不足.     

山区河流河床形态与水沙变化下的水位响应机理研究

山区流域暴雨山洪、滑坡、泥石流等灾害频发，大量泥沙以不同方式进入河道，河床形态在极短时间内迅速调整。在宽窄相间河段水流输沙能力差异较大，展宽段常因挟沙能力的降低而淤高河床，致使水位陡增，引发洪水灾害。为探讨山区河流宽窄相间河段与泥沙补给变化下的水位变化致灾机理，以室内物理模型系列试验结果为依据，分析不同流量定床清水时河床形态参数与各水力参数的变化关系，以及泥沙补给变化对河床形态及水流参数的影响。试验表明：上游泥沙补给量及河床形态是影响水流流态、水位变化的重要因素；定床清水条件下，河宽与比降的局部急剧调整影响水流参数变化，水流对河床变化的响应具有滞后性；当上游有泥沙补给时，水深变化较清水来流明显；随着来沙量的增大，大量泥沙淤堵河道且呈现溯源淤积的趋势，并淤高河床；在淤积段顶端，水流发生水跃现象，水位陡增，甚至出现漫滩致灾。由此可见，上游来沙及水流挟沙能力的降低将引起河床不同程度的落淤，造成河床形态改变，特别是在宽窄相间河段泥沙易落淤，水位增幅较大，为洪灾泛滥区，应作为水沙灾害的重点防治区域。     

黄河流域重要河道年度采砂控制总量研究

通过分析黄河干支流泥沙沿程补给、历史储量、开采现状和需求,按照科学合理性、地区差异性、分区分段分类定量、以泥沙补给量为主等原则和方法,计算得出黄河干流禹门口以上河段和支流、湖区建筑用年度采砂控制总量为6 823.9万t,其中干流为2 711.2万t、支流为3 852.7万t、东平湖区为260万t;流域内甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南和山东等省区年度采砂控制总量分别为438.0万、2 475.8万、42.0万、2 308.9万、221.2万、578.0万、760.0万t;黄河干流禹门口以下河段历史储量砂非常丰富,规划期不限制年度采砂量。