采砂引起增江干流下游河床近期演变及水文变异研究

通过河床形态特征及冲淤变化计算,定量分析了近年来增江干流下游河床演变过程,结果表明:增江干流下游近期演变直接受人类采砂活动的影响,其中派潭河口至荔城水位台河道因为长期高强度采砂导致河床严重下切,其余河段除荔城水位台至初溪坝上河段略有淤积外,其他河段亦呈下切的状态;河床地形的剧烈变化引起了河道水动力的变化,如水位流量关系...     

长江宜昌河段低水位变化研究

长江宜昌站低水位的演变呈下降趋势,主要原因是河道采砂及水库拦砂引起下游河床冲刷下切,从１９７３年初至１９９８年初流量４ ０００ｍ３/ｓ时相应水位下降了１．１１ｍ。分析研究河道冲淤量、糙率、比降变化对低水位的影响,表明:三峡水库初期蓄水运用,本河段冲刷引起低水位下降的空间不大;宜昌低水位属长河槽控制,虎牙滩以下控制河段冲刷或采砂对该河段低水位下降影响较大;本河段淤积对低水位抬升影响较大。     

汉江雅口枢纽坝下河道冲淤及水面线变化数值模拟

丹江口水库大坝加高完成、南水北调中线工程通水后,改变了汉江中下游水沙条件,梯级水库建设亦将改变河道边界条件。以汉江中游雅口至碾盘山河段为研究对象,采用一维水沙数学模型,研究了梯级水库运行后的河床冲淤变化及其对水面线的影响。研究结果表明:碾盘山枢纽未建时,雅口枢纽坝下河道呈整体冲刷态势,坝下河道水面线受河床冲刷下切而降低;碾盘山枢纽建成后,雅口枢纽坝下河道冲淤变化表现为近坝段微冲,其余河段淤积,总体呈淤积态势,河段水面线受河床淤积而抬升。研究成果可为枢纽工程、航道整治、防洪工程等设计和论证提供科学依据。     

黄河宁夏河段河道演变分析

通过对黄河宁夏河段河道演变的分析,研究了宁夏河段河道冲淤及河势变化情况。结果表明:1993—2009年,黄河宁夏段下河沿至青铜峡河段河道多年平均冲淤平衡,青铜峡至石嘴山河段河道呈淤积状态。宁夏河段河道的冲淤变化主要取决于来水来沙条件,1986年以后汛期水少沙多,泥沙全部淤积在河道主河槽内,主槽淤积萎缩,中小洪水水位明显抬高。宁夏峡谷河段及卵石河床冲淤变化及主流摆幅较小,其余河段河床冲淤变化及主流摆幅较大。河道整治工程的实施对控制河势变化有积极作用。黄河宁夏段水沙条件、河道边界条件及河床质地是影响河道演变的本质原因。     

北江定向钻穿越工程河段河床演变分析

对四会市天然气管道定向钻穿越工程河段1999—2011年实测资料在河段深泓变化和典型断面变化情况,以及河相关系等方面进行了分析,论述了河床冲淤变化,并对河床演变趋势进行了分析。分析结果表明:1999—2004年研究河段冲刷下切,2004—2011年研究河段总冲淤基本平衡,工程建设不会改变穿越河段现有的河道演变趋势。     

三峡水库蓄水后重庆河段冲淤特性研究

三峡水库蓄水对重庆河段冲淤影响的研究具有重要的科学价值和应用前景。根据水沙连续原理和重庆河段输沙特点,考虑嘉陵江汇流和水沙变化特征,导出了重庆河段泥沙淤积比的公式,分析了不同时期河段冲淤变化特点,论证了重庆河段淤积比与嘉陵江汇流比和寸滩站流量有重要关系。三峡水库蓄水初期重庆河段冲淤特点与蓄水前基本一致,具有汛期淤积、非汛期冲刷的特点。试验性蓄水以来河段冲淤特性发生变化,汛后蓄水期和汛前消落期河段有冲有淤,总体发生淤积。汛期河道有冲有淤,淤积有所减轻,甚至发生冲刷。河道采砂对重庆主城区河段冲淤产生重要影响。     

长江鄂赣边界河段河床演变特性分析

为了准确把握长江鄂赣边界重点河段采砂活动对附近区域的影响,利用汉口站长系列的水文泥沙数据、武穴站的水位以及2006~2013年8个测次的实测地形,分析了该河段近年来的河势变化及采砂区范围内的河床冲淤变化。结果表明,该河段河势总体较为稳定,采砂区内河床呈现冲淤交替的变化特性,河床变化受深泓摆动影响明显。建议密切监测该河段尤其是采砂区附近河床的演变趋势,以保证河势稳定与防洪安全。     

近期水口大坝至竹岐河段河槽形势变化分析

受水口水库清水下泄冲刷及河道采砂等因素影响,水口大坝至竹岐河段河槽形势发生显著变化,影响到城市供水、航运、采砂规划等诸多方面。该文利用2003~2011年河道实测地形资料,分析该河段河槽纵剖面及横剖面的变化特征,进行典型河段河槽冲淤的可视化分析与冲淤量计算。结果表明:2003~2011年,水口大坝至湖柄村河段深槽纵剖面高程变化相对较小,湖柄村至竹岐河段深槽纵剖面高程变化显著,总体呈下降趋势;该河段横剖面主要有不对称V字形和U字形两种,V字形横剖面演变特点为断面形态基本稳定,深泓位置基本稳定,总体呈全断面下切状态,U字形横剖面近期的演变特点为断面多呈冲淤交替状态,伴随有深泓摆动,总趋势表现为下切;3个典型河段河槽在2003~2011年间呈逐年刷深状态,且冲刷范围广、下切幅度明显、河沙损失量大。     

多个采砂工程对长江下游局部河段河势影响

针对采砂工程对河势影响的研究大多聚焦于单一工程,多个大型采砂工程的实施将对河床造成更为复杂的影响,以长江下游局部河段(上起江阴鹅鼻嘴,下至长江口南支杨林站以及北支连兴港)为例,基于Delft3D软件建立了工程河段二维水沙数学模型,通过数值模拟研究了不同采砂方案实施后工程附近局部河段的河势变化,并探讨了多个采砂工程对河势影响的叠加效应。结果表明:(1)不同方案实施后分流比总体变化幅度较小,分流比最大变化值发生在落潮时刻,通州沙东水道减小约3.18%;(2)除通州沙西水道采砂工程的实施对河床冲淤的影响范围较大外,其余采砂工程实施对河道冲淤影响仅限于采区附近,多个采砂工程实施对彼此采砂区的叠加冲淤变幅的影响在0.1 m以内;(3)多个采砂工程实施后,浏海沙水道南岸顶冲点附近深泓线下移约83 m,通州沙汊道进口段、新开沙及狼山沙附近深泓线向右偏转,工程实施对工程河段深泓线变化影响幅度较小,河道格局不会发生明显变化。研究成果可为长江河道采砂许可管理及规划提供参考依据。     

湘江湘潭-濠河口河段河道演变特点分析

针对近年来湘江下游枯水期水位过低,洪水期水位较高,下游人为因素不断影响湘江河道的通航条件,本文从不同方面综合分析了湘潭-濠河口河段河床冲淤演变的特点.通过同流量水位变化分析各河段冲淤变化,研究表明湘江总体具有大水淤积、小水冲刷的特点;依据河段中江心洲冲淤变化,得到湘潭-濠河口河段冲淤变化特点,进一步指出不同河段冲刷淤积的原因.     

黄河下游河床边界条件变化对河道冲淤影响计算研究

本文采用通过系统验证的黄河下游准二维泥沙数学模型,以2000年汛后地形为初始边界条件,对1960年～1962年实测来水来沙过程可能发生的黄河下游河道冲淤情况进行了模拟计算。计算结果与1960年～1962年实测值对比,发现两者表现出的河道冲淤量及冲淤沿程分布有明显的差异,本文对其原因进行了详细分析。该研究成果可为黄河下游河道整治及小浪底水库运用方式研究提供参考。     

小浪底水库2002年调水调沙下游河道洪水演进跟踪模拟计算

本文采用黄河下游河道洪水演进数学模型，开展了2002年汛期小浪底水库调水调沙下游河道洪水演进与河床冲淤演变时实跟踪计算，计算结果与调水调沙后整编的实测资料对比分析发现，该模型能够较准确复演天然河道的水沙演进与河床冲淤演变过程．可以在黄河下游河道洪水演进及河床冲淤演变预测中应用。     

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 ,并利用非恒定流的河床冲淤方程推求了冲淤时间比尺     

二维水沙模型在深圳港铜鼓航道选线研究中的应用

采用边界拟合坐标系下的水流基本方程和泥沙连续方程及河床变形方程,建立二维动边界非恒定水流泥沙数学模型。根据研究水域的泥沙特点及冲淤特性,分别处理冲淤系数,提出了实用的挟沙能力公式,并辅之于动边界技术,增强了模型的适应性和灵活性。以深圳港铜鼓航道选线研究为例,对模型进行了验证及航道开挖回淤计算。结果表明,模型能较好地模拟河口水流泥沙运动及河床变形情况,且计算稳定性好,速度快,精度较高。水流、泥沙运动、冲淤验证成果基本能达到规范要求的精度。     

1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究

根据1958—2019年长江口实测地形数据,对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明,从1958年至2019年,南、北支河段河床演变具有一定规律性:(1)岸线边界变化趋势表现共性,均遵循岸线内缩延展,河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显,南支时间上整体趋于冲刷,分阶段冲淤交替,1998至2019年表现为持续冲刷;空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积,河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性,2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动,基本维持稳定,2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响,随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定,河床演变整体向平衡稳定方向发展。     

采砂对河床变形影响的试验研究

采用微尺度动床河工模型试验的方法研究了在顺直、弯道与分汊等典型河道不同部位进行大规模采砂对河床局部变形及对河段变形的极限影响。试验成果表明，采砂坑的发展是采砂坑内及其附近的水流与采砂坑边界相互作用的结果。持续进行河道采砂对局部河床变形有较大影响，其影响范围与影响程度取决于众多因素，包括采砂坑的形状、大小以及决定水流流态的采砂坑与河道的相对位置等；特别是超过上游泥沙补给能力的持续采砂对河床变形影响很大。根据采砂极限影响的研究提出了有利于河床稳定的合理采砂部位及采砂作业方向。结合长江镇江段进行的试验表明大规模河道采砂可能改变具体河段的河势，因此利用科学合理的采砂作业引导河势向有利于河床稳定的方向发展。     

沙质床面河道演化过程湿润带渗流规律试验分析

为揭示试验室条件下无黏性沙质河道演变过程中河床湿润带的渗流规律,设计循环水槽装置系统,通过控制床沙粒径、入流流量、床面坡降及河岸植被覆盖率4个变化参量,分析不同因素对河床渗流的影响以及河床湿润带含水率的时空变化。结果表明：颗粒粒径及床面坡降对渗流流量的影响较大,粗沙的渗透性远大于细沙,流域坡降与渗流流量成正比;初始含水率对渗流有重要影响,床面初始含水率较小时,渗流流量偏大;对于河道演变试验,当床沙、坡降、河岸植被等流域控制因素一定时,系统存在相对饱和渗流流量;当流量大于相对饱和渗流流量时,渗流流量将保持相对稳定。此外,床面含水率在时间尺度上变化较小,而在空间尺度上呈区域阶梯变化。     

取水工程附近河床冲淤规律数值模拟研究

取水口处的泥沙淤积问题关系到取水工程能否安全运行,从水流、河势角度论证了取水口布置的合理性,并减少取水对航道及防洪影响的必要性。以长江九江湖口水道某电厂取水口为例,采用平面二维水沙数学模型研究了取水口附近局部流态、河床冲淤、取水工程处悬沙含量等的变化规律,并对附近河床近期变化进行了预测。计算条件采用丰、中、枯典型年和典型系列年水沙条件,系列年考虑三峡工程和上游水库调度的影响。通过分析计算结果,选择了较优取水口方案,并推荐了适宜的取水口标高。研究结果表明,同一河段取水工程处河床冲淤规律受来水来沙条件和取水工程位置处的局部地形的共同影响。     

应用地理信息系统研究长江口南港底沙运动规律

利用地理信息系统软件强大的数据输入和空间数据分析功能，将长江口南港1988年至2000年的海图数字化，通过最小距离内插得到栅格水深图，并且通过相邻两年海图对应位置水深值相减，得到河床冲淤变化图，在此基础上定量分析成形沙体的特征，河道容积变化、河道淤积部位和底沙输移路线、预测下一年河道淤积部位、输沙率等。研究表明GIS技术是定量研究底沙运动的一种有效手段，长江口南港近12年内河道发生淤积，底沙主要来自洪水和落潮流冲刷上游河床底部，再在下游堆积形成新的淤积体。长江口南港底沙输移趋势以进入下游南槽为主，少量进入北槽。     

民乐河水库溢洪道挑流鼻坎体型优化试验研究

部分河岸式溢洪道出口河道狭窄、曲折,岸坡陡峻,河床基础抗冲能力较差,采用挑流消能时挑射水流会砸落淘刷护坦、挑流鼻坎基础,危及下游岸坡稳定安全。为验证泄洪挑射水流形态及其对河床、岸坡的冲刷影响,以民乐河水库工程为例,通过水工模型试验进行分析并对挑流鼻坎体型进行优化。试验结果表明,溢洪道挑流鼻坎采用斜切坎配合折流器体型能有效改善挑射水流流态,对下游河床、岸坡的冲刷影响较小,可确保工程安全运行。