都江堰凤栖窝河段淘淤规律研究

都江堰的运行模式从“深淘滩、低作堰”的古制到现在基本不淘淤,其根本改变具有重要的社会和经济效益。本文分析了凤栖窝河段淘淤的规律性,得出:内江河段卵石的临界起动流量为200m3/s;凤栖窝淘淤对该河段的水位流量关系没有直接的影响;卧铁断面平均河床高程的冲淤变化主要受内江流量和河段内卵石运动的影响,淘淤的持续效应不长;内江流量大于400m3/s或涨水过程中以冲刷为主,而在流量小于400m3/s或降水过程中则以淤积为主;外江闸和飞沙堰闸的运行是凤栖窝长期不淘淤的前提条件。     

特约文章：三峡水库下游河床冲刷与水位变化

为探析三峡水库下游河床冲淤与水沙输移之间的关系以及河床冲淤对洪枯水位的影响,采用三峡水库运用前后长江中下游水文泥沙和河道地形资料,分析归纳了主要水文站水沙变化、沿程河道冲淤分布和洪枯水位变化特征。研究表明：冲刷集中于枯水河槽既与洪水频次减少、中等流量持续时间加长有关,也与中等流量下河道冲刷率大、洪水流量下河道冲刷率小的特点有关;主冲刷带自上而下推移,目前仍位于荆江河段;粗沙（d > 0.125 mm）的年均输移量至监利基本可恢复至蓄水前的多年均值,城陵矶以下长河段冲刷主要是细颗粒冲刷导致;河道冲刷导致中枯水位明显下降,并在城陵矶以上沙质河段呈现加速下降趋势,但当流量大于平滩流量附近的临界值时,高水位变化不大,初步预估这种变化特点将在较长时期内保持。     

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件，考虑悬移质和推移质运动，采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型，对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式，对现有三峡库区数学模型进行了改进，并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明，模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。     

黄河下游游荡段断面滩岸崩退过程概化模拟

近期黄河下游游荡段河床冲淤变化剧烈,滩岸崩退是该河段河床调整的一个重要方面,研究滩岸崩退过程对揭示黄河下游游荡段河势稳定的主控因素具有重要意义.首先建立了断面尺度的崩岸概化模型,并计算了2004年汛期下游游荡段樊庄与夹河滩两个典型断面的滩岸崩退过程,分析了抗冲强度、抗剪强度、渗透系数、坡脚堆积比例等主要因素对滩岸崩退的...     

中小流量下黄河下游游荡段河床调整规律

小浪底水库运用后,进入黄河下游河道的水沙情势发生显著变化,大流量洪水频率大幅减小,中小流量洪水作用凸显。为揭示黄河下游游荡段中小流量下的演变特征,本文开展了500、1000、1500和2000 m3/s流量级下黑岗口—夹河滩段的动床物理模型试验。结果表明,垂向上,研究河段河床冲刷与淤积沿程相间分布,具有典型的游荡性河段的冲淤交替特征;横向上,中小流量下游荡段仍存在横向摆动的可能,且随着流量增大,主流弯曲系数由1.18减小至1.13,河道逐渐由蜿蜒向顺直发展;纵向上,各流量下深泓线调整趋势与冲淤量变化规律基本一致。此外,本文着重分析了河道工程与桥下河段河床的时空调整过程并运用随机模型进行了模拟。通过分析发现：时间上,河道工程附近河床垂向调整速率早期较快,之后随时间快速非线性减缓;空间上,桥下河段累积冲刷深度沿程非线性减小,空间衰减特性显著。应用表明,随机模型对典型局部河段的时空调整预测效果较好,相关系数R2可达0.74以上。本文探讨了中小流量下黄河下游典型游荡段长河段与局部的冲淤演变特征,可为未来黄河下游典型游荡性河段的河道整治与保护提供科学依据。     

都江堰枢纽分流规律研究

根据都江堰枢纽区67年的实测流量资料分析了都江堰鱼嘴和宝瓶口的分流规律。1949年以前的十多年间,春灌期内江分流不到五成,而在主汛期则接近六成,说明“分四六”的法则并不确切。1974年修建外江闸以后,春灌期内江分流接近75%,而汛期只有37.5%,鱼嘴分流比历史传说的“分四六”还要优越。宝瓶口的引水量受飞沙堰、人字堤维护及凤栖窝淘淤的影响,1992年建成工业引水挡水闸后10年没有淘淤,同样保证了宝瓶口的引水。外江闸和工业引水挡水闸的修建,极大地改善了都江堰的分流条件,对春灌引水和汛期防洪都提供了基本的保证。     

河道床面形态对断面法计算冲淤量误差的影响

当采用不同断面间距时,计算得到的宜昌—枝城河段2002年10月至2008年10月冲淤量存在较大差异。针对这种差异,采用分形维数对河道床面形态进行量化,对比断面分维数、深泓纵剖面分维数和床面分维数与冲淤量相对误差的相关性,探讨了河道地形起伏程度对冲淤量计算结果的影响。研究表明:冲淤量相对误差与河型无明显相关性,误差的根源在于河道床面起伏程度不同。床面分形维数比断面分维数和深泓纵剖面分维数更能反映出河道地形起伏程度,其与冲淤量相对误差的相关性较好。床面分形维数大的河段,用不同断面间距得到的差异较大,而分形维数较小的河段,差异较小。     

长河段二维水流模型参数的合理选择

针对河道较长的天然河段，建立了简捷、高效，基本满足精度要求的数值流场计算模型，为相应河段的河床冲淤计算和适航性研究提供了必要的数值模拟基础；并在率定相应参数的同时，总结了不同Courant数以及无量纲涡粘性系数对计算结果的影响。     

黄河大柳树河段水流运动与河床冲淤特性精细实测数据初析

拟建的大柳树水利枢纽坝址位于黄河上游干流黑山峡峡谷出口处,控制黄河流域总面积的33.6%,总径流量的58%,总输沙量的10%,水多沙少,水资源开发条件优越。本文利用声学多普勒流速剖面仪、RTK和激光粒度分析仪等先进测量仪器,对黄河大柳树河段连续弯道中19个典型断面的三维流速、水深、河床高程、岸边水位、粒径等进行了实测。对黄河大柳树河段建库前的水流运动、泥沙输移、河床高程等问题进行研究。分析了各断面垂线平均流速、泥沙粒径和河床高程变化情况,并探讨了天然弯曲河道水流运动与河床冲淤变化之间的关系。结果表明,利用声学多普勒流速剖面仪能较好的测量天然河道流场、河床高程等,其测量成果可为科学管理、工程建设和运行大柳树水利枢纽提供基本资料。     

变化环境下黄河下游治理模式对河床冲淤的影响

针对近年来入黄水沙量减小的形势,结合黄河下游滩区治理的新思路,利用一维水沙数学模型开展了长历时尺度的下游河道模拟研究。采用2013年汛前实测大断面作为初始地形,针对年均来沙3亿t、6亿t和8亿t三组水沙情景,分别模拟了现状宽河治理模式和防护堤窄河治理模式下下游河道未来50年的冲淤演变趋势,重点关注了累计冲淤量、沿程冲淤分布、滩槽冲淤分布和平滩流量等要素的变化趋势。结果表明:三种水沙情景下窄河模式整体均较宽河模式表现为减淤,其中在来沙3亿t的情景下,窄河治理模式的减淤效果在沿程各河段均有体现;在来沙6亿t和8亿t的情景下,窄河治理模式在游荡型和弯曲型河段有所减淤,但在过渡河段增淤,可导致驼峰淤积现象,河床冲淤规律相对复杂,对治理模式的影响需要进一步研究。     

都江堰卵石推移质输沙规律研究

以都江堰二王庙水文站9年实测的卵石推移质输沙率资料和对应的水力参数为基础，选用6个有代表性的公式进行了分析计算和对比。结果表明，可以采用沙莫夫公式计算起动流速，计算输沙率应考虑床面不动颗粒所占比例的影响。当采用各自定义的代表粒径时，只有爱因斯坦公式能适用。当统一采用D35时，各公式都具有较好的精度和适用性。     

黄河冲淤特性"相对清水冲刷、相对浑水淤积"

本文回顾总结了以往对黄河干支流河道冲淤特性的研究情况 ,利用所提出的冲淤临界流量与含沙量的关系与渭河下游、黄河下游进行了对比。以此为基础 ,勾画出了黄河干支流冲积河道“相对清水冲刷、相对浑水淤积”的物理图景 ,提出了多沙河流“相对清水冲刷、相对浑水淤积”的冲淤特性     

都江堰防洪方略探讨

首先分析了都江堰洪水的特征和洪水的危害，提出了利用旧鱼嘴电站的土坝和以上的废弃土地修建杨柳湖旁侧水库，沿白马堰流道经土坝泄洪闸、沙黑总河、小罗堰冲沙渠排泄洪水，将有效地保证都江堰枢纽区水利工程和文物景观的安全。     

三峡水库修建后下游长江冲刷及其对防洪的影响

求文首先阐述了三峡水库下泄流量过程、含沙量过程及悬移质级配的变化和长江中下游河道边界条件，以及下泄水沙条件变化对河床演变的影响。其次介绍了三峡水库修建后长江中、下游河道冲刷的预报，包括冲刷概况、冲刷重量、冲刷深度以及水位降低等。同时分析了冲刷的特点及机理，并用三门峡水库下游黄河、丹江口水库下游汉江、葛洲坝水库下游荆江的实际冲刷资料和美国柯罗拉多河上三座水库下游河道冲刷数据论证了研究结果的合理性。最后论证了三峡水库下游河道冲刷导致长江水位降低和洞庭湖减淤等，在整体上对防洪是有明显效益的；至于冲刷过程中的河道普遍展宽并不可能，但局部崩岸需要而且可能防止。     

不同流量条件下弯曲河流颈口裁弯实验研究

颈口裁弯是弯曲河流演变过程的突变现象,其过程和机制尚未形成统一认识。本文采用室内水槽实验概化模型法,研究恒定流量和变化流量条件下裁弯前颈口缩窄过程、新河道形成及裁弯条件。结果表明,无论流量变化与否,颈口上、下游河岸的侵蚀是触发裁弯的主要因素。弯曲河流的模型河道的弯曲系数为6 ~ 7,颈口段宽度与河段河宽比值约0.43,河槽物质为非黏性沙,在单宽流量为0.0039 ~ 0.0069 m2/s,纵比降为1‰的条件下,经历足够长时间的河岸侵蚀后可发生颈口裁弯现象。裁弯即将发生时,连续河湾弯曲系数有所增加,河道的平面形态向下游发生旋转。颈口裁弯后,新河道形成经历以纵向冲刷为主、以横向展宽为主和缓慢发展三个阶段。     

河川径流混沌特征分析

在对混沌理论及其在径流系统应用的适应性分析的基础上,提出河川径流混沌分析方法;以黄河为研究对象对月径流序列进行相空间重构,并进行混沌特征识别和分析,得到如下结论：天然月径流比实测月径流的饱和关联维数要大,要恰当描述实测月径流序列的变化特征,进行动力系统建模,最少需要4个独立变量,最多需要8个独立变量,要描述天然径流序列则最少需要5～6个,最多需要12个独立变量;同一水文站、同一时期的实测径流序列和天然序列的混沌特征不同;下游的混沌特征要强于上游;从上世纪五十年代到本世纪初黄河干流月径流的混沌特性比上世纪二十年代到上世纪七十年代月径流的混沌特性要稍强;所采用径流时间序列的长、短对混沌特征的识别有影响,序列越长,所表现的混沌特征就越强。黄河径流具有混沌特征,为径流系统的建模和混沌预测提供了依据。     

都江堰反调节水库规划论证

受岷江上游干流水电站运行的影响 ,都江堰枢纽区来流的波动幅度大、次数多 ,难以满足都江堰灌区国民经济发展对水资源的需要 ,因而有必要在都江堰河段修建反调节水库。推荐在岷江干流距都江堰鱼嘴约 2 0 0 0m的位置修复元代鱼嘴和借鉴灵渠的布局修建橡胶坝 ;利用旧鱼嘴电站的土坝和闲置土地建成杨柳湖水库。这将改善都江堰枢纽区的景观 ,亦有利于保护世界文化遗产。