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。     

三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化

水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.     

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．     

三峡水库下游近坝沙卵石河段演变规律研究

经过比较三峡水库蓄水后宜昌至大布街河段河床演变预测成果与实际观测数据之间的差异,分析了形成这种差异的原因。结果显示：陈二口以上的河床冲刷,是导致宜昌枯水位下降的主要原因;大布街以下沙质河床的冲刷,虽对陈二口以上河段枯水位影响较小,但却是造成芦家河水道枯期坡陡流急现象的主要原因。以往研究成果与三峡蓄水后实测数据存在差异的主要原因是,预测研究中对芦家河水道河床组成的模拟准确性不够、忽略了沿程冲刷不均匀分布的特性等。     

三峡蓄水后枝江-江口水道演变趋势初步分析

利用三峡蓄水后5年的观测资料,分析枝江江口河段航道条件的主要影响因素,在此基础上运用二维数学模型进行河床可动性研究.结果表明该河段河床可动性较强,洲滩以及河槽的冲刷变化将会导致枝江上浅区的水浅问题加剧,而枝江下浅区和江口浅区的碍航问题可以得到改善,同时冲刷将引起昌门溪枯水水位较大幅度的下降.     

长江中游监利段近10年水位流量响应关系新特点

为了掌握三峡水库试验性蓄水以后长江监利河段水位流量响应关系新特点,以监利水文站为代表,采用数理统计、影响因素相关分析等方法进行了研究。结果表明:三峡水库蓄水后,尤其是试验性蓄水后监利河段河床冲刷,同水位过水面积增加,但监利站水位流量关系随断面冲淤调整的特征与下荆江裁弯及三峡水库蓄水初期河床冲刷引起的水位流量关系变化特征有较大不同。下荆江裁弯引起监利站各流量级相应水位降低0.62～0.95 m;蓄水初期(2003～2008年),监利站实测流量点群中心线同流量对应水位比蓄水前有所下降。试验性蓄水期(2009～2018年),同流量对应水位仅在枯水期有明显降低,随着流量级增加,水位降低幅度逐渐减小,当流量超过平滩流量,对应水位基本无变化。水面比降是监利段水位流量关系的主要影响因素,河床冲刷是次要影响因素;该河段水位流量特征的变化受洞庭湖出流顶托影响不明显。     

三峡水库蓄水初期宜昌河道演变特点及趋势分析

在原型观测资料基础上,对三峡水库蓄水运行以来坝下游近坝宜昌河段河床冲淤演变特点进行了详细分析.结果表明,2003年以来,坝下游近坝宜昌河段经历了三峡水库不同的蓄水运行期,受多种因素的影响,河床冲淤变化呈现不同的演变特点,受宜昌河段冲淤影响,宜昌枯水位有时会出现下降或保持稳定不变的情况.近年来,由于坝下游长程河道冲刷带下移及宜昌以下枯水控制河段冲刷幅度加大,使宜昌枯水位又出现新一轮的下降.     

赣江南昌河段水位降低现状及影响因素

采用资料分析以及数模验证的方法,从赣江南昌河段水位降低与上游来水来沙、下游鄱阳湖水位降低以及南昌河段河床下切三个方面,对赣江南昌河段水位下降的影响因素进行了分析。结果表明:河床下切是赣江南昌河段水位降低的一个主要影响因素,大规模人为采砂是南昌河段河床下切的主因;下游鄱阳湖水位的降落亦会导致赣江南昌河段的水位下降,降幅随鄱阳湖水位降低的幅度、距鄱阳湖的距离以及流量的不同而不同,并且在枯水时受局部高滩河床的影响尤其明显;水流自然冲刷对河床下切造成的影响仅占1. 0%~3. 5%,对赣江南昌河段水位下降的影响有限。     

三峡水库运行初期坝下近坝段河道冲刷对河床糙率影响分析

三峡工程蓄水运行后,坝下河段出现较为剧烈的冲刷,但宜昌枯水位并未出现预期的大幅度下降.研究表明,宜昌枯水位稳定的主要原因之一是河床糙率增大.根据实测水文河道资料,分析了三峡水库运行初期坝下近坝段河道冲刷对河床糙率的影响,并进一步估算了河床糙率变化对宜昌枯水位的影响程度,认为河床粗化对宜昌枯水位下降有明显的补偿作用.     

三峡枢纽下游宜昌至沙市河段河床冲刷的数值模拟研究

本文应用一、二维嵌套水流泥沙数学模型对三峡建库后宜昌至沙市河段河床冲届及共对卵石浅滩的影响进行了数值模拟研究，其中芦家河及江口水道用平面二维数学模型计算，其余河段用一维数学模型计算，计算结果表明，三峡建库后，在水库运用至第10年，宜昌－沙市河段的沙层覆盖层几乎冲光，之后主要以砾、卵石层面粗化下切为主，床面相对卵石层面下切最大幅度约为0.47m。水库运用到第15年，宜昌－沙市河段基本达到冲刷平衡，此时宜昌水位下降值约为1.6-1.8m，从水库运用的第5年开始，芦家河以下河段逐渐出现了一些局部水面比降较陡的“跌坎”，沙市水位下降的越多，“跌坎”的个数也越多，这些“跌坎”对航行将有一定的影响，平面二维计算结果表明，三峡建库后，芦家河水道将由目前中水出浅的浅水道转变为在毛家花屋一带发生比降陡、流速大、航宽窄的浅水道，江口水道在水库运用第10年后，河槽稳定，能航条件得到改善。     

三峡下游沙卵石河段纵剖面形态对枯水位影响

采用近期河床地形及枯水位资料,分析计算了三峡下游沙卵石河段纵剖面形态对沿程枯水位的影响.结果表明：芦家河浅滩是河段内主要控制性河段,对抑制宜昌水位下降起着关键性的作用;下游枝江浅滩、江口浅滩对枝城以上河段枯水位直接控制作用甚小,但对芦家河以下的水面比降影响很大.在将来冲刷过程中,经过江口、枝江、芦家河三个控制性浅滩河段的缓冲作用,陈二口以上段的水位不致发生大的变化,但下游枝江、江口浅滩段水面陡坎可能加剧.     

长江中游沙卵石河段坡陡流急现象成因及对策研究(Ⅰ):发展趋势探析

采用近期实测资料，以芦家河浅滩为重点，探讨和分析了长江中游沙卵石河段内枯期坡陡流急现象的成因、影响因素及发展趋势。结果显示：局部河床形态对水位存在控制作用，是造成较大集中落差的主要原因；在关键控制段河床形态稳定的前提下，局部滩槽冲淤难以使坡陡流急程度发生趋势性的变化；下游河床冲刷及水位下降后，坡陡流急现象的加剧不仅是局部比降的增大，更主要的是由一点扩散为多点，或由较短距离发展为较长区间。     

南水北调引江济汉工程取水口位置比选研究

重点研究了南水北调引江济汉工程后三峡水库运用50年内,不同取水口河段泥沙冲淤、河势、水位的变化趋势,为合理选择进水口提供了科学依据。研究成果表明,由于三峡水库的拦沙及调节作用,改变了下游河道的来水来沙条件,使下游河段冲淤发生变化,河床处在不断调整过程中。在三峡水库运用50年内,各取水口河段河床冲刷主要集中在前10年,随后出现冲淤平衡、淤积等。兴建取水口工程后,工程对河段上、下游的影响是有限的,但其影响仅限于工程附近;各取水口的取水条件,均呈现出随着三峡水库运用年限的增加而发生变化。     

2002-2018年长江口基本河槽冲刷及形态调整演化趋势

三峡蓄水后清水下泄对长江口河床演变产生何种效应是泥沙研究者普遍关注的问题。在阐述长江口近期来水来沙和边界条件变化的基础上,分析了长江口基本河槽河床冲淤特点、形态演变及其趋势。分析表明,长江口基本河槽发生了全面的强冲刷,河床形态朝宽深比减小的方向发展。各分段基本河槽上、中、下3层河床的冲刷分布,体现了长江口愈向上游段受径流作用相对较大,而愈向下游口门受潮汐动力作用相对较大对河床冲刷影响的特性。在保滩护岸和近期圈围工程与岸线整治工程作用下长江口总体河势仍将继续保持相对稳定;在三峡蓄水后来沙大幅减小的大环境下,基本河槽将连续受到冲刷,河床形态仍将朝窄深方向发展。     

长江口澄通河段床沙粒度特征分析

为了进一步研究长江口水土资源和岸线开发利用工作对该段河床演变和水动力变化的影响,根据2012年及2013年枯水期长江口澄通河段两次大范围床沙取样监测成果,分析了各主支汊床沙的物质组成,粒度分布及丰枯水年粒度特征。结果表明：澄通河段主槽砂粒粗,浅滩砂粒细;主汊砂粒粗,支汊砂粒细;总体上,从上游向下游床沙粒度逐渐变细;主槽及主汊区域床沙类型主要为细砂及粉砂质砂,支汊及浅滩区域床沙类型主要为砂质粉砂及黏土质粉砂;2012年,全河段床沙的粒度组成表现为,砂含量大于粉砂含量,粉砂含量大于黏土含量。     

冲刷条件下长江枝城至沙市河段床沙级配模拟

三峡水库蓄水运行后,清水下泄,坝下游河道遭受持续冲刷,以致产生了不平衡的输沙问题,而床沙级配的变化又是其中不可忽视的原因之一。结合2015年7~9月长江枝城至沙市河段的冲刷过程实测资料,依据断面地形测量计算的冲淤变化结果以及河段进出口断面的悬移质级配成果,采用韩其为理论公式,对该河段的床沙级配进行了数值模拟计算,并运用实测数据对模拟的结果进行了验证。验证结果表明,在冲刷条件下,该方法基本上可以预测长江枝城至沙市河段沿程床沙的级配变化情况。该结论可为验证三峡水库坝下游的不平衡输沙理论提供实例证据。     

新水沙条件下长江中游芦家河水道“坡陡流急”段演变机理分析

芦家河水道沙泓中段在枯水期存在著名的"坡陡流急"现象,是长江中游航道的瓶颈段。本文基于实测资料分析,系统研究了近十几年来芦家河水道沙泓的演变机理与发展趋势,结果表明,2003年三峡水库蓄水运用以来,受芦家河水道下游枯水位持续下降的影响,芦家河水道进出口落差加大,枯水比降在沙泓中段进一步集中;长达1.7 km的沙泓中段表流加速段是水位控制核心区段,比降增加最为明显,并导致急流段流速持续增加,估计三峡水库蓄水运用以来7000～8000 m³/s流量区间的最大表面流速增加了约1 m/s;河床的强抗冲性是维持沙泓中段"坡陡流急"现象的前提条件,急流区河床组成以宽级配卵石为主,近年来急流区河床在持续冲刷下切过程中,存在卵石短程输移搬运的现象;主要冲刷区河床抗冲性有所减弱,可能存在抗冲粗化层破坏的情况,若芦家河水道出口枯水位进一步下降,急流区存在进一步冲刷下切的趋势。本研究试图为芦家河水道乃至整个砂卵石河段的航道维护与治理提供技术支撑。