长江和畅洲左汊潜坝工程对汊道演变的影响

长江镇扬河段和畅洲左汊潜坝工程是首次在长江主汊中采用全断面潜坝形式实施的汊道控制工程,工程建成后使和畅洲左汊分流比上升的势头得到有效遏制,基本实现了工程预期目标。为研究潜坝工程对和畅洲汊道近期演变的影响,比较了潜坝工程建成前后汊道平面、断面、分流比、槽蓄量等要素的变化;分析了来水来沙条件、上游河势变化、河床边界条件等因素对汊道的影响;从两汊道阻力变化对比、相对引水深变化及上游流速分布的改变等方面,初步探讨了潜坝工程对汊道的影响机理。结果表明,潜坝工程建成后和畅洲汊道发生了有利变化,而潜坝工程是和畅洲汊道近期演变朝着有利方向变化的主要因素。     

分汊河段船闸引航道整治试验研究

大洑潭枢纽位于沅水上游,处在山区限制性河道,其通航水流条件十分复杂,不利于通航。针对上、下游引航道口门区和连接段水流条件差、横流较大、洲尾通航困难及小流量下通航水深不足等问题,设计和修建大洑潭枢纽船闸整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸引航道口门区、连接段及洲尾处通航水流条件进行系统的试验研究。模型试验结果表明,船闸枢纽平面布置存在缺陷,上游船闸引航道口门区及连接段水流条件易受江心洲分汊口斜流影响,尤其左右两汊同时泄流下,船舶航行难度较大。整治方案采取加长导航墙和修建丁坝、顺坝及开挖航槽等措施进行试验研究,发现优化方案④下的通航、船模水流条件得到明显改善,确定了在该条件下的最大通航流量,并论证了在此方案下通航的安全性和工程可行性。     

长江界牌河段河道演变与综合治理效果分析及后续整治思路

利用实测水沙和地形资料,系统地分析了长江中游碍航严重浅滩河段--长江界牌河道的演变特点、趋势及综合治理工程效果。分析表明:综合治理工程总体上稳定了河势,改善了防洪和航运条件,但部分滩槽和过渡段未得到完全控制,汊道分流比不稳定、变化较大,航槽位置不稳定、局部岸线崩退。在此分析基础上,研究提出了实施新淤洲前沿低滩守护、右岸上边滩丁坝维修加固、左岸下复粮洲一带护岸守护、左槽出口局部碍航浅区疏浚等后续整治思路,可为界牌河段后续整治工程研究与设计提供参考。     

塔里木河干流河道综合治理措施的研究(Ⅱ)——干流河道整治与生态输水措施

针对塔里木河干流河道的特性、水资源损耗特点和生态环境建设的要求,提出了干流河道输水堤防的规划原则、布局形式与堤距,河道整治的部位与形式,引水工程及叠梁式生态闸等治理措施;深入分析了输水堤防工程对河道冲淤的影响,指出堤防建设规模与河道冲淤有一定的关系,修建堤防后中游河段向下游河道输水比例将增加,导致中游河段淤积减少或冲刷增加,下游河段淤积增加;探讨了引水分流对干流河道冲淤的影响,对于阿拉尔至英巴扎河段,引水分流使该河段的淤积加重或冲刷减轻;英巴扎至恰拉河段,引水分流会使河道处于减淤状态。当分沙量较大时,对减少干流泥沙淤积是有利的,同时也减轻了干流泥沙处理的负担。     

五里亭船闸下游引航道综合整治

以五里亭船闸下游引航道整治措施为例,建立了二维水流数学模型,对岸嘴开挖、隔流墙设置、疏浚、航线调整等措施进行研究,详细阐述了典型引航道水流条件的逐步优选过程,提出了五里亭船闸下游引航道推荐整治方案。通过对方案的逐步优选,得出:① 引航道整治措施优选是多约束条件下的渐进过程,除论证通航可行性外应兼顾发电、行洪可行性,孤立分析通航整治措施可能给出极不合理的工程建议,而这在许多通航论证中常被忽视;② 对于具体工程,引航道隔流墙的长度理论上存在最优值;③ 淹没式长隔流导航墙可满足掩护引航道水流条件的要求,同时也不妨碍电站出力和河道泄洪,是通航水流条件较差船闸引航道整治的有效措施。     

裕溪一线船闸扩容改造工程总平面布置分析

通过对裕溪一线船闸扩容改造工程建设规模及平面布置制约和影响因素的分析,预测各水平年过闸货运量及船舶通过量,明确工程的建设规模、闸位布置和总体布置方案。建立二维水动力数学模型,在多种工况下模拟裕溪节制闸和船闸上游引航道及口门区通航水流条件,并据此调整闸门上游口门区及连接段局部线路走向,提出疏浚两个反弯段北侧、扩大过水断面、降低流速等保证航行安全的对策措施。经综合分析确定的船闸建设规模、闸位布置和总平面布置较好地协调了多方矛盾,原址重建方案可行。     

倒顺坝坝头绕流特性及其在航道整治中的应用

倒顺坝是山区河流航道整治中较为常用的一种建筑物,其坝头绕流特性对航道通航水流条件影响明显。应用平面二维水流数学模型研究了倒顺坝坝头绕流特性,获得了绕流区长度、宽度及转点合流速随倒顺坝几何参数及来流条件的变化规律,建立了相应的计算式,并将其应用于长江猪儿碛浅滩航道整治方案设计中。为此,探讨了猪儿碛浅滩的碍航特性和滩险成因,提出了整治方案。对方案整治效果的分析表明,方案实施后航道尺度满足设计要求,流速增值及消滩判数均符合设计预期目标,航槽内流态较好,无回流、斜流和横流等碍航流态,说明本文建立的倒顺坝绕流特性参数计算式可为航道整治方案设计提供较好的技术支撑。     

分汊河段船闸扩建对已有建筑物运行影响及改善技术研究

航运的发展促使内河航运枢纽中的船闸扩建工程日益增多,在已建枢纽基础上进行船闸扩建势必会改变现有工程河段的边界条件和水动力特征,从而对已有建筑物运行产生影响。结合富春江船闸扩建工程,采用整体物理模型试验,研究了分汊河段扩建船闸对已有建筑物的影响及相关改善技术。结果表明:富春江船闸位于峡谷分汊河段,扩建船闸及导航墙的兴建,导致汊道分流比发生明显改变,左汊主河道分流量增加、水位壅高,对发电、行洪产生不利影响;为减小扩建船闸的影响,需在右汊船闸隔流墙与江心洲之间开挖一条行洪渠道,以尽量维持河道原有分流比,但行洪渠道紧邻下游口门区,受渠道内集中水流影响,口门区通航水流条件不满足要求,船闸通航条件与发电、行洪相互制约;提出了在汊道进口设置节制闸控制分流的创新技术,通过节制闸调节两汊分流比,能够解决船闸通航与枢纽建筑物运行之间的相互影响问题。     

多汊河流航电枢纽航线规划及通航水流条件

我国河流地貌丰富多样,分汊河流较多,渠化工程布置困难.多汊河流在进行河道通航渠化过程中,需要在枢纽布置、航线规划和通航水流条件等方面进行综合考虑.本研究以浙江衢江安仁铺航电枢纽为例,采用整体物理模型试验,研究多汊河流上航电枢纽的航线规划、航道整治及枢纽运行调度等关键技术难题.比较了枢纽上游多条航线的通航水流条件,给出了最佳航线和船舶航行安全条件;针对下游航道两岸过渡的特点,提出了下游航道优化布置方案和整治范围.结合枢纽合理运行调度,较好地解决了该枢纽的整体通航问题,可为类似工程提供借鉴.     

弯道丁坝防冰结构布置形式试验研究

弯曲河流的凹岸易受到冰排的撞击而发生磨蚀、崩岸,该处的护岸工程也会在冰排撞击作用下发生破坏,丧失防护功能。研究冰排的运动规律,进而保护河岸意义重大。丁坝作为治河建筑物会明显改变水流条件,而冰排随水流而动,丁坝的存在必然会对冰排的运动产生影响。通过室内试验的方法研究了在河流凹岸布置丁坝后冰排的运动特性,比较了5种不同丁坝布置形式对冰排运动的影响。试验研究表明:从防冰效果看,双丁坝的布置方案要优于单丁坝布置方案;单丁坝布置方案中,弯道60°布置位置最佳;弯道首、尾部的双丁坝布置形式中,长丁坝的布置形式较短丁坝布置形式效果更好;在弯道后加置1~2个短丁坝可以使双丁坝布置形式的防护效果达到最佳。     

FISH ASSEMBLAGES AT ENGINEERED AND NATURAL CHANNEL STRUCTURES IN THE LOWER MISSOURI RIVER: IMPLICATIONS FOR MODIFIED DIKE STRUCTURES

Large rivers throughout the world have been modified by using dike structures to divert water flows to deepwater habitats to maintain navigation channels. These modifications have been implicated in the decline in habitat diversity and native fishes. However, dike structures have been modified in the Missouri River USA to increase habitat diversity to aid in the recovery of native fishes. We compared species occupancy and fish community composition at natural sandbars and at notched and un‐notched rock dikes along the lower Missouri River to determine if notching dikes increases species diversity or occupancy of native fishes. Fish were collected using gill nets, trammel nets, otter trawls, and mini fyke nets throughout the lower 1212 river km of the Missouri River USA from 2003 to 2006. Few differences in species richness and diversity were evident among engineered dike structures and natural sandbars. Notching a dike structure had no effect on proportional abundance of fluvial dependents, fluvial specialists, and macrohabitat generalists. Occupancy at notched dikes increased for two species but did not differ for 17 other species (81%). Our results suggest that dike structures may provide suitable habitats for fluvial species compared with channel sand bars, but dike notching did not increase abundance or occupancy of most Missouri River fishes. Published in 2011 by John Wiley & Sons, Ltd.     

梯形透空丁坝局部水动力特性对底栖动物生境演替的影响机制

针对因梯形透空丁坝局部水动力特性对底栖动物栖息地的影响机制尚不明确,限制了此类结构的大范围推广应用的问题,依托长江深水航道建设的示范应用工程,构建三维水动力数值模型,选择中华绒螯蟹为指示物种,研究了不同径流条件下梯形透空丁坝局部水动力特性及其对指示物种栖息地的影响;结合梯形透空丁坝不同时期沉积物和底栖动物的监测数据,分析了梯形透空丁坝对底栖动物生境演替的影响机制。结果表明：梯形透空丁坝迎流面产生的上升流将主流引导至丁坝后上方,在汛期为中华绒螯蟹提供了避洪场所;坝内及坝后较小的流速和丰富的流场结构为中华绒螯蟹提供了索饵场和越冬场。     

黄河上游连续弯曲多滩险河道整治方案数值分析

天然河道一般不能满足航运的实际要求,需进行航道整治。目前我国内河航道整治技术较为成熟,但对存在连续弯曲多滩险河道的研究较少。黄河上游白银市常生码头下游滩河道属连续弯曲河道,存在多处滩险,水流条件复杂,严重影响船舶的通航安全。以数值模拟为研究手段,构建二维数学模型,分析河道碍航因素,论证整治方案的合理性。确定采用填槽、切咀、疏浚和修筑潜坝等整治方法。整治效果明显,水力因素均达到通航指标,水流条件明显改善,为今后黄河上游及类似碍航特性的航道整治工程提供参考。     

新水沙条件与整治工程下和畅洲汊道演变分析

和畅洲汊道是长江下游典型的江心洲分汊型河道,也是长江下游历史上演变最剧烈的河段之一。三峡水库蓄水后河段来沙大幅减少,和畅洲汊道演变与航道条件随之改变,为了抑制左汊发展、改善右汊航道条件,水利、交通部门先后在左汊口门、上中段修建了三道水下潜坝。在大量实测资料的基础上,分析了新水沙条件和整治工程双重作用下和畅洲汊道及其上游六圩弯道河床演变特征。分析结果表明:2009年后六圩弯道河床持续下切,伴随着局部岸线崩退和心滩发育等不利变化;三道潜坝限流作用显著,2019年左汊实测分流比约为64%,较2002年最高76%时下降12%;右汊河床经历了缓慢淤积到由淤转冲再到普遍冲刷的阶段性变化,航道条件得到改善;但左汊潜坝下游河床产生明显的局部冲刷,且发生两次崩岸事件,应引起重视。     

长江下游张南上浅区航道整治效果评价

张家洲南港上浅区是长江下游著名的浅险水道之一,实施航道整治工程前,水道枯水期航道条件恶劣,航道浅情和船舶事故频发,通航安全难以保证,航道建设、管理与维护难度大。介绍了张家洲水道基本情况和航道整治工程概况,分析了张家洲南港上浅区航道整治工程前后河势条件、航道条件的变化以及整治建筑物的稳定性,对工程方案、工程结构型式及工程实施综合效果进行了评价,总结了工程实施的经验,并对整治工程的后续维护与管理提出了建议。分析认为工程实施后,河势格局更趋稳定,南、北港汊道分流比变化不大,4 m线全线贯通,5 m线间断长度明显缩短,水深年际波动趋于稳定,通航条件明显改善,对下浅区的冲淤影响不大,整治建筑物总体保持稳定,达到了预期整治目标,完全能够满足4.5 m×200 m×1 050 m的航道设计标准。     

三峡工程运行初期上游引航道通航水流条件研究

三峡工程运行初期,上游引航道通航水流条 件受水库调度等因素的影响变得更加复杂。针对隔流堤漫顶后上游引航道内通航水流条件的 变化,通过水工模型及自航船模对上游的航道通航水流条件进行了试验研究。试验成果表明 ：在通航条件下,在引航道内与口门区的水力学参数均能满足设计要求,船模船队航行上下 行均较顺畅。     

2-D NUMERICAL SIMULATION OF FLOODING EFFECTS CAUSED BY SOUTH-TO-NORTH WATER TRANSFER PROJECT

Since the General Channel designed for the South-to-North Water Transfer Project in China has to cross many rivers and streams flowing from west to east, there are potentially serious effects additional flooding on the western side of the project alignment. Therefore, a 2-D numerical model for forecasting basin flood disasters was established and verified using historical flood data. The model was applied to researching the interaction between the proposed Project and flooding events for 5 streams in the Anyang River reach as a representative case study. Simulated results indicate that the model could correctly forecast the flood, submerged area and depths, and water surface elevations along the left side of the channel. The discharge capacity and location of hydraulic structures in the transfer canal alignment were analyzed. Then adjustments to the dimensions and positioning of proposed hydraulic structures were recommended at intersections, especially the addition of a channel to transfer flood water from one stream to another, which can effectively limit the sluice and protect the Anyang City from flooding.     

深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究

为研究新型结构淹没丁坝的水流力特性,基于有限体积法与自由液面捕捉法,通过流体计算软件Fluent建立三维数学模型对不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力特性进行研究。同时,设计了比尺为1:50的物理模型对不同坝长条件下新型结构丁坝水流力进行补充验证,数值模拟结果与试验结果符合良好。研究不仅得到了丁坝流场流速与水深的分布规律,同时分析了不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力响应规律,进而通过量纲处理分析了相对坝长与淹没度对水流力系数的响应规律,通过独立化分析的方法分别探讨了相对坝长与淹没度对丁坝水流力系数的敏感性。研究成果为新型淹没丁坝在长江南京以下12.5 m深水航道整治工程的应用提供一定的技术支撑与科学指导。     

二元堤基结构堤防管涌机理模型试验

为了科学解释二元堤基结构堤防管涌致灾机制并揭示其形成、演化过程和致溃规律,在考虑堤基强、弱透水层之间壤土过渡层作用的基础上,通过室内模型试验完整地模拟了二元堤基管涌从单个泡泉发展至管涌群并最终造成堤基塌陷溃决的全过程。试验结果表明:上部黏土及壤土层在渗流的顶托作用下向上隆起并在堤基内部产生层间水平渗漏通道,导致发生潜层砂沸,最终向上发展为表面砂沸的渗透破坏；二元堤基结构管涌发展可分为裂缝发展、潜层破坏、上覆层破坏、管涌通道上溯、堤基破坏和堤基溃决6个发展阶段；表面砂沸由潜层砂沸发展而来,潜层砂沸是由于土层内竖向坡降所引起的渗流力大于上部土体浮容重时造成的土层结构破坏所致,临界竖向坡降处于0.9~1之间；壤土层的存在会加快堤后自由边界区域管涌群的发展速度,但可以延缓管涌通道的上溯,对堤基具有保护作用。     

长江下游镇扬段世业洲汊道演变和整治措施研究

长江下游镇扬河段平面形态复杂,整治难度大。从上游来水来沙变化、汊道分流比、深泓线及断面要素等方面,分析了该河段汊道近期河床演变特性,主要表现在左汊继续发展,右汊缓慢萎缩。为此,提出了汊道整治思路和整治工程方案,开展了河工模型试验研究。结果表明,从单方案看,工程规模越大,左汊减流越多;随着潜坝坝顶高程的增加,潜坝对左汊分流控制作用加强。左汊潜坝工程效果最好。