嘉陵江与长江交汇水流顶托效应特性研究

干支河流交汇是河流水系发育与演化的重要形式,在河流交汇区常发生水流顶托现象。水流顶托显著影响着干支流交汇区水位、水面比降及床面切应力特性,从而制约着交汇区水沙运动特性及河床演变过程。本文以嘉陵江与长江交汇区为例,基于实测资料与不同组合干支来流的数值模拟结果,突出分析了不同干支来流条件下典型区域水位、水面比降及床面切应力变化特性,结果表明嘉陵江对长江的顶托作用随汇流比的增大而增大,长江上游水面比降随汇流比增大而减小,床面切应力随汇流比增大而减小。     

嘉陵江与长江交汇水流顶托效应特性研究

干支河流交汇是河流水系发育与演化的重要形式,在河流交汇区常发生水流顶托现象。水流顶托显著影响着干支流交汇区水位、水面比降及床面切应力特性,从而制约着交汇区水沙运动特性及河床演变过程。以嘉陵江与长江交汇区为例,基于实测资料与不同组合干支来流的数值模拟结果,突出分析了不同干支来流条件下典型区域水位、水面比降及床面切应力变化特性,结果表明嘉陵江对长江的顶托作用随汇流比的增大而增大,长江上游水面比降随汇流比增大而减小,床面切应力随汇流比增大而减小。     

荆江-洞庭湖水沙关系及调整

系统分析了洞庭湖复杂的来水来沙条件和湖区淤积情况 ,荆江 -洞庭湖水沙关系 ,洞庭湖出流对荆江各河段不同的顶托作用 ,以及荆江裁弯后江湖水沙关系的变化和调整 ;研究了江湖水沙关系的变化对荆江各河段以及洞庭湖水沙条件和河床演变的不同影响 .认为荆江裁弯后 ,三口入湖水沙减少 ,减缓了洞庭湖的淤积和防洪压力 ,但同时荆江泄流量加大 ,局部河段防洪形势更为严峻 ,对洞庭湖出流顶托作用加强     

长江中下游枯水位与河床冲淤变化

根据大量实测水文泥沙资料,分析了包括下荆江裁弯、葛洲坝和三峡工程运用后长江中下游河道冲淤与枯水位及泥沙特性变化情况.研究结果表明,近50 a来长江中下游枯水位表现为宜昌至监利河段下降明显,城陵矶至螺山上升显著,汉口至大通略有上升.三峡水库运用后,长江中下游含沙量及输沙量下降明显,悬移质中值粒径大幅减小,枯水位降低.枯水位变化与河段河床演变以及河道的冲淤变化密切相关,由此带来的河岸崩塌、引水及航道等问题应引起重视.     

洞庭湖城陵矶流量逐日预报研究

运用BP网络建立了洞庭湖城陵矶流量预报模型,模型以长江干流来水、洞庭湖区水位以及下游顶托等影响因子作为模型输入向量.模型计算结果与实测资料比较表明模型基本合理可靠,模型不仅能为该干流河段洪水演进计算提供可靠的入汇流量数据,而且也能为分析城陵矶站流量变化规律提供依据.     

围垦和淤积对洞庭湖调蓄量的影响

根据实测资料分析了荆江三口分流分沙比的变化及洞庭湖、螺山汉口河段泥沙淤积的变化规律 ,重点研究了湖区人工围垦和下游淤积对洞庭湖调蓄量的变化的影响 .结果表明 :人工围垦使湖区调蓄量减小 ,下游淤积使调蓄量增加 ,除个别围垦较剧烈的年份之外 ,二者的综合作用使调蓄量基本为逐年增加 .     

试验性蓄水期嘉陵江长江交汇河段的冲淤特性

变动回水区河段的侵蚀基准面在蓄水期抬升,在消落期和汛期逐渐恢复为天然状态,其冲淤调整特点不同于自然条件.以三峡库区嘉陵江与长江交汇河段为例,分析了175m试验性蓄水期前后交汇河段冲淤特性的变化.结果发现,175m试验性蓄水以前,交汇河段由于上游来沙持续减少出现了累积性冲刷,175m试验性蓄水以后,侵蚀基准面的抬升抑制了交汇河段的冲刷发展态势;其中支流嘉陵江来沙量减少的程度高于长江干流以及2008-2012年汛期汇流比大于2003-2007年,使得嘉陵江支流河段继续冲刷,而长江干流河段转为淤积.175m试验性蓄水前后交汇河段年内汛淤枯冲的基本规律未变,但主要走沙期由汛后推迟到了次年的水位消落期,走沙量减少.     

长江荆南三口五河水沙变化及治理规划

分析了长江荆南三口五河的水沙变化,针对现阶段的河网水系格局及存在的问题,提出了塞支强干、简化水系和进一步加强河势控制的治理规划:松滋河自松西支经苏支河进松东支,再入松虎洪道,避免松澧顶托、倒灌;虎渡自河口经南闸,至新开口改道入藕池西支进南洞庭湖;藕池自河口经黄金嘴、鲇鱼须河、注滋河(沱河)独流入东、南洞庭湖.此初步设想可供有关部门在整体规划荆江、洞庭湖洪水治理方案时参考.     

三峡水库运用20a后对草尾河航道的影响

三峡水库运用后,从三口进入湖区的水沙将会在中枯水期发生一定的变化,对草尾河航道产生一定影响.利用三口分流以及城陵矶水位研究的最新成果,计算蓄水20 a后进入该河段水沙的变化,水库调蓄作用导致草尾河在10、11月份水位下降,河段比降、流速均增加,部分日期不能满足通航要求;12月至次年3月份枯水期水位略有增加,且低于设计水位的天数有一定减小,河段比降、流速减缓,因此通航条件将会有一定的改善;4月份水位下降,比降、流速略有增加,5、6月份水位增加,且河段比降、流速减缓,在该3个月期间均满足通航条件.     

城陵矶河段莲花塘断面横向水位落差及其影响因素计算分析

弯道环流形成的城陵矶河段莲花塘断面横向水位落差是防洪中非常关心的问题之一.基于平面二维非恒定流数学模型,用水动力学的方法计算莲花塘断面横向水位落差与长江干流及洞庭湖来流情况的关系,并对计算结果加以分析,表明莲花塘断面横向水位落差主要是由弯道环流作用引起的.     

人类活动对洞庭湖区荆南三河径流变化的定量影响

20世纪50年代以来,为治理长江水患,洞庭湖区和长江荆江河段发生了大规模、高频次的人类活动,导致荆南三河（松滋河、虎渡河和藕池河）径流序列发生显著变化,严重影响了洞庭湖区的江湖水量交换与水安全情势。为了量化荆南三河径流序列的变异特征,引入STARS法和ICSS法分别用于识别径流序列的均值与方差变化,确定其变异位置与变异水平;同时,通过梳理同期发生的重大人类活动,从物理机制层面探索荆南三河径流变异的驱动成因。结果表明:荆南三河新江口站、沙道观站、弥陀寺站、康家岗站和管家铺站径流序列均发生了均值跳跃变异(变异幅度24%~78%),径流量严重减少,康家岗站还发生了振幅缩减的方差变异(变异幅度74%);径流变异的主要原因是1969~1971年的荆南三河河道裁弯和2001~2006年的三峡水库蓄水;河道裁弯主要影响荆南三河的沙道观站、弥陀寺站、康家岗站、管家铺站,减少流入洞庭湖水量约614×10⁸ m³,三峡水库蓄水影响新江口站、沙道观站、弥陀寺站,减少流入洞庭湖水量约174×10⁸ m³;从受双重影响的沙道观站和弥陀寺站来看,河道裁弯和三峡水库蓄水所引起的径流变异幅度基本相当,但在绝对量值上,河道裁弯引起的影响更大。     

荆江-洞庭湖洪水演进模型

长江中游是由水库、湖泊、蓄滞洪区组成的复杂防洪工程体系,针对荆江-洞庭湖复杂河网系统规模庞大、水流复杂的特点,建立了一、二维联算洪水演进模型,其中河道与湖区采用一维河网模型,分蓄洪区水流采用二维模型模拟.模型提出了实时预报模式、河网断流计算模式、河道与分蓄洪区水量交换模式.将模型用于荆江特大洪水调度,较好地反映了洪水在荆江-洞庭湖河网区的演进过程,模型可用于实际防洪调度方案评估.     

On geo-basis of river regulation —A case study for the middle reaches of the Yangtze River

From the point of view that people have to obey the river’s geo-attributes in the river regulation, the definition and the meaning of the geo-attributes of a river are discussed. The geo-basis of the river regulation of the middle reaches of the Yangtze River is expounded in five aspects, including the structural geomorphology environment of flood storage and discharge, the distribution characteristics of subsidence and the sedimentation areas of Dongting Basin, the history evolution of Jianghan Basin, the function of Jianghan Basin and Dongting Basin as the flood water detention areas of Jingjiang River reach in ancient time, and the geological characteristic of Jingjiang River reach. Based on the geo-attributes of the middle reaches of the Yangtze River, some ideas about the middle reach regulation of the Yangtze River are put forward: to process the interchange between the lakes and diked marsh areas in Dongting Basin, to canal the new river route as the flood diversion channel of Jingjiang River reach with the paleo river, to recover the function of Jianghan Basin as flood detention area of the middle reaches. And we should take into consideration the geo-environment of the whole Yangtze River in the river regulation of middle reaches. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50579039)     

长江泥沙调控与干流河床演变及治理中的关键科学技术问题与预期成果展望

长江流域面积180万km2,人口和国民生产总值均超过全国的40%,是我国水资源配置的战略水源地、水电开发的主要基地、连接东中西部的“黄金水道”和珍稀水生生物的天然宝库,在我国经济社会发展中具有重要的战略地位。近些年来,在自然条件和人类活动的双重影响下,长江泥沙时空分布与产输过程发生了重大变化,给河流开发利用与保护均带来了显著影响,而沿江经济社会快速发展和生态文明建设不断对长江泥沙提出调控要求。同时,河流工程建设和泥沙资源化利用的发展也使长江泥沙调控具备了基本条件。但泥沙兼具灾害性与资源性,泥沙调控与河流功能发挥之间存在着矛盾与统一,需要深入研究。国家重点研发计划项目“长江泥沙调控及干流河道演变与治理技术研究”以揭示长江泥沙输移分布与河流开发及保护之间的耦合作用关系,研究提出满足沿江经济社会和生态环境需求的长江泥沙调控、河道演变与治理的基本理论和关键技术为总目标。重点研究长江泥沙来源与时空分布变异规律和趋势,河道演变对水沙输移变化的响应机制,控制性水利水电工程联合运用下长江干流和洞庭湖、鄱阳湖的水沙输移规律,河床重塑过程与驱动机制及其防洪、航运和岸滩利用等多重效应,长江泥沙多维耦合与协同调控的理论和方法,并研发多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道治理技术。通过本项目研究,预计将揭示多因素影响下长江来水来沙时空变异特征与趋势、水沙输移与河道演变的响应机制;定量预测控制性水库联合运用下长江和洞庭湖、鄱阳湖泥沙输移与冲淤过程,揭示长江河道的重塑过程、相对平衡状态与驱动机制,阐明河流系统再造的防洪、航运及岸滩利用等多重效应;构建长江泥沙调控的理论框架,建立泥沙调控指标体系、方法和模型;研发江河湖库多尺度、多目标与多过程泥沙联合调控技术和河道综合治理技术,并予以示范。本项目的研究将推动河流动力学学科发展,促进长江水沙资源利用与保护,为流域社会经济发展和河流生态保护提供基础保障,具有显著的社会经济与环境效益。     

三峡水库运用后长江倒灌鄱阳湖特性研究

三峡水库建成后,长江与鄱阳湖的关系变化一直是社会各界关注的热点问题。江水倒灌是长江与鄱阳湖关系的主要特征,其变化特性和发生条件目前仍存在一定争议。本文利用长江干流九江、八里江和大通站及鄱阳湖星子、都昌、康山、湖口站的实测资料,从江湖水位、流量关系及径流的年际、年内变化等方面,分析了三峡水库2003年建成运行后长江干流与鄱阳湖关系的变化。基于能量平衡的基本原理,研究了江水倒灌鄱阳湖的内在机理,提出江水倒灌条件的理论公式。结果表明：1）鄱阳湖具有洪水湖相、枯水河相的特性。都昌站水位在15 m以上时,湖区由河相向湖相过渡;康山站水位在17 m以上时,湖区呈现湖泊特性。2）江水倒灌主要发生在汛期7-9月,7、8、9月分别占倒灌总天数的41.6 %、24.8 %、28.8 %。三峡水库175 m试验性蓄水后,水库汛期拦蓄洪峰,在一定程度上削弱了倒灌强度。3）长江水位高于鄱阳湖水位,长江出现大的洪水过程且鄱阳湖5河总入流消退或过程平稳是倒灌形成的必要条件,而倒灌流量的大小和持续天数主要取决于长江洪水的持续时间和洪峰量级。提出的研究方法和结论可为深入认识江湖关系及影响机理提供参考,也可为鄱阳湖综合治理提供科学依据。     

水库下游非均匀沙恢复饱和系数特性

泥沙恢复饱和系数是泥沙数学模型中一个非常重要的参数,其取值合理与否将直接关系到利用泥沙数学模型进行河床演变及相关研究的成败.基于三峡水库蓄水后长江中游荆江河段的实测水沙资料,以本河段三峡水库蓄水前多年平均输沙水平作为泥沙输移方程中的挟沙能力,对水库下游非均匀沙恢复饱和系数进行了率定与分析,并在总结其规律的同时从多个方面...