基于GIS技术与水动力数学模型的航道水流模拟系统

简述了电子航道图水流实时模拟系统的基本需求和国内外水流数学模型与GIS技术结合的研究现状,综合河流模拟、GIS及软件开发相关技术,提出开发基于GIS与水动力数学模型的航道水流模拟系统的一种方法,介绍了系统预期能够实现的功能以及系统总体结构和设计思路.给出了系统实现中关键技术的处理方法,包括数据采集与管理;C#与Fortran混合编程;AE中流场、水深的表达;地图浏览以及航道水流条件交互式查询.实现了在电子航道图基础上的水流实时模拟、航道水流条件在GIS平台上叠加显示以及信息交互式查询等各项功能,为内河智能航道建设提供了参考.     

长江中游陆溪口水道河床演变机理研究

陆溪口河段是长江典型鹅头型汊道,滩槽演变复杂,是长江中游重点浅滩碍航河段。本文深入分析了河段的上下游河势关系以及影响因子之间的耦合作用,认为可以将河道平面内的主流带位置作为影响河床演变的综合动力因子,并利用特征流量的概念对主流带位置进行了定量描述。在利用特征流量揭示河床演变机理的同时,得到了"来流过程与特征流量的相对关系决定河床演变的冲淤性质,特征流量级持续作用时间长短与沙量的大小共同决定河床演变的幅度"的重要结论,得到了"三峡水库蓄水改变下游水沙过程,使河段航道发展条件优于蓄水前"的结论,并给出了具体依据。     

荆江河段水沙条件与主流线特征关系研究

荆江河段的主流变化主要表现为弯曲分汊段的主支汉交替及单一弯道段深泓半径的变化,综合考虑两者关系,提出了能描述荆江分汉段及单一弯道段主流线特点的无量纲常数--弯曲特征数r,并针对同一河段分析了汛期平均流量、洪峰变差系数、年输沙量及输沙指数等水沙条件变化与主流线变化的对应关系.结果表明:汛期平均流量较小、水流相对饱和度低、来水来沙过程较为均匀使得滩槽高差较小,横断面向宽浅发展,从而减弱河道对水流的约束,弯曲特征数较小,主流顺直;反之主流向弯曲发展.     

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。     

2011年汉江秋汛期两江交汇口超常淤积成因

汉江是长江中下游唯一直接入汇干流的大型支流,2011年9月汉江秋汛期间,汉江入汇口附近的长江汉口河段出现历史最大规模淤积,严重影响航运。本文通过三峡水库蓄水前后的实测水文地形资料对该现象成因进行探析。结果表明:汉江入汇口附近的超常淤积,固然与秋汛期支流来流量较大有关,但其更主要的原因是长江干流水位较历史同期严重偏低,两相组合之下导致了支流汇流比达到了近40年来的最大值,从而在汉江下游近河口段引起比降、流速增大以及剧烈河床冲刷,在汇流口附近的长江干流导致回流缓流区范围增大。该现象很可能与三峡水库汛后蓄水有关,未来时期该河段淤积频率、幅度将可能加大,其碍航效应值得重视。     

蓄滞洪区洪水调度优化研究

针对洪水调度中影响因素众多且有不确定性因素的特点 , 引入多目标模糊优选理论和方法 , 建立了蓄滞洪区洪水调度方案模糊优选模型。并将此模型应用于实际洪水调度中,有效地解决了受确定性因素和不确定性因素影响的蓄滞洪区洪水调度方案的多目标优化决策问题。     

长江中游沙卵石-沙质河床过渡带冲刷趋势研究

通过30余年特别是三峡水库蓄水以来水文、地形、地质等实测资料的系统收集,对长江中游枝城-陈家湾河段的沙卵石-沙质河床过渡带冲刷特性和发展趋势开展分析。结果表明：虽然河段内自上而下呈现出卵石逐渐减少而沙质比例逐渐增多的渐变特点,但以昌门溪-马家店一带为界,上下游的洲滩组成、深泓形态、河床冲淤、水位下降等方面存在突变现象。在三峡水库蓄水后的冲刷过程中,虽然全河段内均出现了汊道冲刷、枯期河槽扩大的现象,但可以预计的是,河段内河势不会发生大的变化,而昌门溪以下河段难以抵御水位下降的溯源传递,马家店以上在枯水期将出现比现状更为严重的坡陡、流急、水浅现象。     

长江中下游整治线宽度确定方法应用实例

利用整治线宽度确定的统一公式,以碾子湾、陆溪口及武桥水道为例,分别计算了各水道的整治线宽度。碾子湾水道和陆溪口水道计算结果与工程设计基本一致,武桥水道采用本文方法能够得到整治前后流量调整比例。应用实例均表明平衡系数公式为系数确定提供了依据,统一公式能够用于复杂整治河段整治线宽度确定。     

长江中游宜昌～沙市段河床冲淤与枯水位变化

通过对历史资料的系统分析，讨论了荆江裁弯、葛洲坝运行、三峡水库蓄水等事件引起的宜昌．沙市河段沿程河床冲淤、水位变化等现象，并结合数值试验讨论了两者之间的关系．结果表明，早期阶段河床冲刷是引起水位下降的主要原因，随着冲刷发展，芦家河等河段发挥了越来越强的控制作用，冲刷对芦家河以上水位的影响越来越小，而芦家河～沙市河段却出现局部水面比降逐渐增大的现象．这说明长期冲刷过程中沙卵石河段河床形态对水位的控制作用越来越强．