三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。     

三峡围堰蓄水和初期蓄水期(2003-2008)宜都低水分汊河段冲淤变化

宜都河段是典型的低水弯曲分汉河段.三峡水库的围堰蓄水和初期蓄水改变了宜都河段的来水来沙条件.根据宜都河段建库后原型观测资料,对由此引起的河床冲淤分布、深泓变化、沙石泓变化和洲滩变化进行了分析,并对其演变趋势做了预测.结果表明,三峡蓄水后,河段整体河势变化不大,冲淤调整以冲刷为主且主要集中于枯水河槽;南阳碛冲刷缩小,沙泓上浅区以刷深为主,下浅区以冲滩为主;石泓深泓冲刷下降,沙石泓冲刷进程的差异主要受水流动力条件与局部河床组成的影响.预计河段仍将维持低水分汊的基本分流格局,在未来一段时间内,两汊枯水期主、支汉的地位将持续稳固.     

三峡水库蓄水后长江中游河床粗化及含沙量恢复特性分析

三峡水库蓄水后清水下泄,长江中游含沙量将长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起长江中游河道长距离冲刷。根据三峡水库蓄水以来实测资料,分析了长江中游河段河床粗化与月均含沙量恢复的特性。结果表明:三峡水库蓄水运用以来,宜昌-枝城河段床沙粗化明显,河床已基本以卵石为主;枝城-监利河段河床粗化较为明显;监利-螺山河段、螺山-汉口河段河床有一定程度粗化。三峡水库蓄水运用后,d0.125 mm粒径沙量在长江中游沿程恢复缓慢且恢复程度远小于蓄水运用前,d0.125 mm粒径沙量在宜昌-监利河段恢复速率较快,且在监利站附近该粒径含沙量基本恢复饱和。宜昌-监利河段月平均含沙量恢复达到最大值,监利-螺山河段月平均含沙量以减小为主,而螺山-汉口河段月平均含沙量变化不明显。研究成果为将来水库下游不平衡输沙的深入研究提供了参考。     

2020年流域性大洪水下长江下游干流河道演变分析

自2003年三峡水库蓄水以来，长江下游水沙特性发生了显著变化，2020年夏长江流域发生了流域性大洪水。在分析三峡水库蓄水以来长江下游水沙特性变化的基础上，结合2020年洪水期的水情、沙情，利用实测河床地形及大断面资料，分析长江下游干流湖口至江阴多年河道冲淤特性，探讨2020年洪水作用下长江下游河床冲淤变化及河势演变特性。研究表明：自三峡水库蓄水以来，长江下游年均径流量变化较小，输沙量锐减，水沙关系发生明显改变；湖口至江阴河段1998—2006年有淤有冲，2006年后呈单向冲刷状态，且滩槽普冲，在2020年流域性大洪水作用后，长江下游河道延续这一冲刷特征，冲刷强度明显增强，各水位河槽冲刷强度为2016—2020年平均值的2.0～2.8倍；大通以上河段冲刷强度小于下游河段；长江下游分流格局总体稳定，但铜陵河段成德洲汊道有主支汊易位趋势，多次测得右汊分流比超过左汊；扬中河段支汊发展，分流比呈持续微增趋势；河势总体稳定，尚有多个江心洲边滩冲刷明显，铜陵沙首度出现撇岸切滩现象，扬中等局部江段江心洲高滩陡坎有条崩发生；河床纵向仍有冲刷，河道束窄段横断面形态进一步窄深化。对大洪水条件下河道冲淤演变特...     

浅层剖面仪在荆江河床组成勘测中的运用

三峡水库蓄水运行后,荆江河段发生了普遍冲刷,增加了险工段崩岸险情发生的可能性。为了解堤防险工段护岸工程护底及抛石分布现状,加强对荆江河段近岸河床浅层组成情况的系统认识,运用DA500浅地剖面仪获得原始图像,并用影像后处理软件GEOKIT对影像数据进行分析处理。将河床影像和荆江河段已有的河床组成及地质钻探成果进行比对分析,得到的河床浅层分层与已有的河床组成及地质钻探资料基本吻合。钻孔取样法与浅层剖面法二者相结合基本可以得出河床浅层的组成情况。     

长江城汉河段深泓线演变对水沙异变的响应研究

深泓线演变规律对于研究河势与河床地貌的变化具有重要意义。为探明三峡水库蓄水后水沙条件改变对下游城陵矶-汉口河段(城汉河段)深泓线演变的影响,基于1998～2017年城汉河段实测深泓线高程资料,对比分析了此期间深泓线高程和空间分布模式的变化,及其与水沙条件的关系。结果表明：三峡水库蓄水前深泓线总体上冲淤平衡,蓄水后的2003～2008年间河道深泓线剧烈冲刷下切,2008年后冲刷态势有所放缓,且不同高程深泓点分布的多样性增大;蓄水后深泓线的冲刷下切也导致与之相关的聚集性地貌单元的平均间距由30 km左右大幅缩短为20 km;河道水沙条件对深泓线演变相对贡献率高达88.9%,三峡水库蓄水引起的河道汛期水流冲刷强度增大是引起深泓冲刷下切的最主要原因。     

三峡水库清水下泄对宜昌段岸坡稳定性的影响

通过对比三峡水库蓄水前后长江宜昌河段的泥沙特性和河床侵蚀下切速度的变化特征,说明了三峡水库的清水下泄特征和三峡水库蓄水后清水下泄,且它是近年来宜昌段岸坡崩岸的重要影响因素。分析表明,三峡水库蓄水后的数年内,由于清水下泄,河段发生明显冲刷,宜昌河段内的崩岸频率大大提高,且出现了多处新的崩岸险情,特别是宜昌市点军区艾家河段、猇亭区古老背河段、枝江市白洋河段和宜都市洋溪河段岸坡崩岸比较严重。     

三峡工程蓄水运用后长江中游河道演变初步研究

三峡工程是长江流域治理开发的关键性工程。本文在分析三峡工程蓄水运用以来坝下游水沙特性变化的基础上,采用长江中游宜昌至湖口多年的实测地形资料,对建库前后该河段的泥沙冲淤变化及河势演变特点进行了深入的探讨。研究表明:三峡工程蓄水运用以来,坝下游输沙量大幅减小,荆江三口分流分沙特性尚未发生明显变化,长江与洞庭湖的关系进一步调整;坝下游河势总体稳定,但河床冲刷强度加剧,并由蓄水前的冲槽淤滩转变为滩槽均冲。宜昌至枝城河段河床纵向冲刷明显、洲滩面积萎缩、床沙明显粗化;荆江河床冲刷下切,河床形态逐渐向窄深形式发展;城陵矶至湖口河段部分弯道段主泓横向摆动、凹岸崩塌,分汊段主泓摆动不定,滩槽冲淤交替仍较为频繁。     

三峡水库蓄水前后窑监河段年内河床演变分析

三峡水库蓄水后,窑监河段上游的来水来沙条件发生改变,使河床发生相应调整。三峡工程不仅引起该河段年际间水沙特征变化,含沙量显著减小,年内水沙过程也发生变化,表现为蓄水期流量减少,退水过程加快。根据现有实测地形数据,对三峡水库蓄水前后2002和2007年年内监利河段河床冲淤分布、横断面变化与航道条件进行了比较,并采用资料分析、数学模型等方法对航道条件变化的原因进行了分析。研究表明:三峡水库蓄水后,监利河段年内仍遵循蓄水前"涨淤落冲"的规律;汛期淤积强度较蓄水前减弱,汛后冲刷动力也有所减小,水沙不利年份时航道条件仍呈恶化态势。     

长江宜昌—监利段河床冲淤对宜昌站水沙变化的响应

三峡水库蓄水运行以来宜昌站水沙条件发生了明显改变,驱动下游河床发生新一轮调整。采用回归分析、机理分析等方法,探究了三峡工程运行前后长江宜昌—沙市段及沙市—监利段河床冲淤变化对宜昌水沙站条件的响应规律。结果表明:宜昌—沙市段冲淤量与宜昌站水沙指标间的关联度强于沙市—监利段且前者关联度随时间增强;研究河段月尺度河床演变对宜昌站水沙条件不存在明显的滞后响应;基于宜昌站月均流量分别构建的两个河段冲淤量回归模型可较好反映河床冲淤变化;根据所构建模型的模拟,三峡工程运行前宜昌—沙市段呈“小水小冲、大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为23 500 m3/s,三峡水库蓄水后该河段全面冲刷,呈“小水小冲、大水大冲”,但随着床沙粗化冲刷量有所下降;三峡水库蓄水前沙市—监利段亦呈“小水小冲,大水大淤”的冲淤格局,冲淤转换临界宜昌站流量约为22 500 m3/s,且同流量下的淤积量大于宜昌—沙市段,三峡水库蓄水后宜昌站小水时该河段冲刷量略大于上游河段,但宜昌站大水时该河段冲刷量明显更小。     

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.     

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.     

长江中游宜都至松滋河口段近期河床演变分析

近几十年来,受上游多座水库和各种涉水建筑物不断兴建的影响,长江中游宜都至松滋河口段河道边界条件和水沙条件相应发生了显著变化,河道将表现出新的演变特性,对下游河道防洪、航运、岸线利用、水环境、生态修复等可能产生一定影响。通过分析枝城水文站近期水沙变化特性和近20 a来河道地形实测资料以及开展一维水沙数学模型计算,探讨了长江中游宜都至松滋河口段近期河道演变特性。研究成果表明:多年来荆江三口分流比一直处于下降趋势,三峡水库蓄水运用前分沙比也呈现下降趋势,但蓄水运用后与蓄水运用前(1999～2002年)相比,分沙比平均值明显增加。受三峡水库蓄水后清水下泄影响,研究河段河床纵向冲刷剧烈,床沙粗化后中值粒径增大趋势明显,洲滩萎缩、深槽扩展,但2013年以来冲刷速率明显趋缓,且河道平面形态、水流主流和河势均保持基本稳定。预计今后一段时间内该河段河床冲刷幅度将有所减小并逐渐趋于平衡,研究河段河势不会发生重大变化。     

三峡水库蓄水后下荆江险工段近岸河床演变分析

自三峡水库蓄水运用以来,下荆江大部分已加固的原险工河段相对稳定。对下荆江水沙变化特性和重点河段河床演变情况的分析表明,局部河势仍在调整之中,主要表现为主流摆动频繁、水流顶冲点下移。以下荆江向家洲、北门口、北碾子湾和七弓岭等为例,分析了三峡水库蓄水后水下坡比、冲刷坑的变化,以及近岸河床的年际、年内冲刷特点。 结果表明,在护岸工程较为薄弱或未实施的局部河段,水下坡比变陡,存在潜在崩岸险情,应加强护岸工程的巡查和加固工作。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化

通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站--宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

近年来三峡水库坝下游河道强烈冲刷机理分析

金沙江下游梯级电站相继建成蓄水运用以来,三峡水库坝下游河道出现了较强冲刷,同时坝下游冲刷逐渐向下游发展,城陵矶以下河段河床冲刷强度明显增大。根据实测水沙资料以及坝下游河道地形资料,初步分析了近年来坝下游河道强烈冲刷原因,一方面,由于金沙江下游梯级电站相继建成蓄水运用,三峡水库入库和出库泥沙进一步减少,导致坝下游含沙量大幅偏小。另一方面,坝下游汛期洪峰较大,洪水过程持续时间偏长,同时近年来长江中下游区间来水较大。加之城陵矶以下河道床沙组成较细,造成城陵矶以下河段发生大幅度冲刷。研究成果可为坝下游防洪、航运及河道治理研究提供参考。     

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。     

三峡水库蓄水前后荆江河段冲淤与水沙过程响应

三峡水库蓄水以来,出库沙量(以宜昌水文站实测数据为依据)大幅度降低,坝下游河床冲淤规律也随之发生改变。实测资料表明:荆江河段发生全面冲刷,而沿程冲刷又进一步引起了下游悬沙输移量的变化。基于1992～2017年长江中下游荆江河段各水文站实测流量、含沙量数据,对该河段水沙关系进行了较为系统的分析,初步得出三峡水库蓄水前、蓄水初期以及试验性蓄水后不同时期的水沙关系变化。基于实测资料,利用输沙量法计算荆江不同河段的冲淤量随流量的变化,提出了不同时期荆江河段冲刷强度最大的流量级。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化简

 通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。