三峡水库下游河道水沙输移特性研究

三峡水库蓄水运用改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及输移特性的变化.采用以旬为单位的统计时段,分析比较了三峡水库蓄水前后旬平均流量、输沙量及含沙量的变化.蓄水前后坝下游各站洪水、中水、枯水3个流量区间的出现频率变化分析表明,建库后距坝距离愈远其洪水流量区间出现频率的减小愈显著.统计分析了不同流量级下含沙量的沿程恢...     

长江中游干流悬沙垂线分布研究

为探明长江中游河段悬沙垂向分布规律,在总结分析相关研究成果的基础上,进一步用实测资料对Rouse公式、张小峰公式、E M Laursen公式、莱恩-卡林斯基公式进行了对比研究及合理性分析,选择适用于长江中游各段悬沙垂向分布计算的合理公式。结果表明:当泥沙颗粒较细且含沙量较小(S0.1 kg/m~3)时,Rouse公式、张小峰公式、E M Laursen公式、莱恩-卡林斯基公式的计算结果与实测资料都比较吻合;在含沙量较小、紊动较大的中泓处,张小峰公式和E M Laursen公式的计算精度高;在长江中游河段近两岸处,莱恩-卡林斯基公式的计算精度较高。     

三峡水库泥沙絮凝特征及影响因素分析

以三峡水库奉节河段和庙河河段的现场取样资料为基础,通过现场测量和室内实验分析,发现819个现场取样点中,99.4%的测点存在泥沙絮凝现象,其中83.6%的泥沙絮团直径约为单颗粒直径的3~8倍,表明在条件适合的情况下三峡水库泥沙絮凝具有普遍性,絮凝的临界粒径为0.02 mm。从库区泥沙絮凝的分布来看,主要集中在中上层水体中,并且顺水流方向呈现衰减的趋势,庙河河段的絮凝度明显小于奉节河段。库区泥沙絮凝的临界流速为0.7 m/s,流速小于0.7 m/s有利于泥沙絮凝的形成,但由于库区泥沙颗粒间的相对动能较小,泥沙絮凝难以形成稳定的大絮团,主要表现为弱絮凝。     

三峡库区支流中水体的垂向掺混对于藻类生长的影响

三峡水库蓄水之后库区支流水华问题给当地生态环境造成了较大影响,也引起了广泛的关注和重视,然而针对这一问题尚未取得很好的解释和解决方案。本文采用EFDC模型对于2008年坝前库区干支流的三维水动力和水质进行了数值模拟,并从水体垂向掺混的角度分析支流的水华现象。模拟结果成功再现了香溪河库湾中的温度分层和异重流现象,流场、温度场的计算值和实测值吻合较好。统计结果表明:长江干支流水动力特性的差异显著,干支流垂向紊动黏性系数、垂向紊动扩散系数沿垂线分布呈现出不同的形态,且长江干流的垂向掺混强度明显高于香溪河。同时,叶绿素浓度与垂向紊动扩散系数呈显著的负相关关系,随着水体垂向紊动扩散系数的增加,叶绿素浓度逐渐降低,这一规律的发现可为采用物理方法防治三峡库区支流水华打下基础。     

长江口悬沙含量垂向分布数值模拟

根据长江口北槽和南槽实测的水沙资料，利用垂向一维悬沙数学模型模拟了长江口悬沙含量及其分布，并对摩阻流速和临底悬沙含量进行了简要分析。结果表明，计算值与实测值较为吻合。     

江苏辐射沙洲陈家坞槽悬沙变化过程及垂线分布资料分析

本文对辐射沙洲陈家坞槽14号站位连续2个潮次的水文、泥沙测量资料进行了分析研究,论述了在非恒定流作用下泥沙的悬浮与沉降过程。定量分析了重力作用与紊动作用对含沙量和床面变形率的影响关系。对水体悬沙的垂线分布进行了拟合,给出了对数拟合关系式,并对该关系式进行了讨论和验证,初步明确了陈家坞槽主槽的悬沙垂线分布基本特征。     

三峡水库泥沙絮凝可能性分析

泥沙淤积是水库运行面临的难题,絮凝是影响泥沙淤积的主要因素之一,三峡水库絮凝研究对合理规划水库的运行调度方式具有重要意义。本文通过分析三峡水库庙河段至坝前汛期实测数据,包括泥沙粒径、水温、盐度和水流速度,结合已有泥沙絮凝影响因素的研究成果,利用模糊综合评判法分析了三峡水库泥沙絮凝的可能性并加以验证。计算结果显示指标均处在絮凝临界范围和有利于絮凝的范围内,模糊评价结果是三峡水库泥沙存在絮凝的可能性较大,实测数据验证了三峡水库庙河段至坝前汛期存在粒径较大的絮团,进一步证实了三峡水库存在泥沙絮凝现象。     

Measurements of the sediment flocculation characteristics in the Three Gorges Reservoir,Yangtze River

The flocculation of fine sediments in the Three Gorges Reservoir (TGR) was confirmed in previous studies, but the flocculation characteristics have yet to be fully clarified. In this study, field measurements were conducted in the TGR to investigate the sediment flocculation characteristics. First, the instantaneous flow velocity and sediment concentration were measured through Acoustic Doppler velocimeter and sediment sampling. Then, the effective settling velocity was calculated based on the sediment diffusion theory to deduce the floc size and flocculation degree. Finally, the influences of particle size, flow velocity, and sediment concentration on flocculation were analyzed. Results showed that flocculation occurred in more than half of the sediments in the TGR, and the maximum flocculation degree was between 10 and 30. Flocculation weakened as particle diameter increased, with the critical particle size being approximately 0.018 mm, meaning that flocculation was unlikely to occur when the particle size exceeded the critical value. As the flow velocity increased, the flocculation degree first increased and then decreased, with the critical flow velocity being approximately 0.7 m/s, but the critical flow velocity increased with an increase in sediment concentration and tended to be a constant. The flocculation degree also increased with increasing sediment concentration and tended to be constant when the sediment concentration exceeded approximately 0.5 kg/m³. The results provide new information on the flocculation characteristics of the TGR and should be useful for understanding and simulating fine sediment transport in the TGR.     

三峡水库蓄水以来近坝区水温垂向结构分析

三峡水库是否存在低温下泄水流一直是国内外专家学者关注的热点问题之一。本文以三峡大坝上游距离最近的庙河断面作为典型断面,利用2004-2009年实测水温资料,分析三峡水库近坝区水域水温垂向结构,结果表明：三峡水库近坝区目前还没有形成温跃层;温差较大的区域（0-75 m）均位于电站取水口高程（110 m）以下;三峡水库不存在低温水流下泄问题。     

三峡水库下游河道冲刷粗化研究

三峡工程运行10余年以来,水库拦截了上游约75.5%的泥沙,破坏了原天然河道的自然形态与水沙条件的相对平衡,三峡大坝下游河道产生强烈冲刷,致使河床明显粗化。根据三峡水库蓄水后下游河段实测地形及床沙级配资料,分析了河道冲淤变化,并总结了四种床沙粗化计算方法。在此基础上利用接近冲淤平衡的宜枝河段实测资料对四种方法进行了验证计算。研究结果表明,韩其为方法的床沙粗化级配和冲刷深度与实测值吻合较好,较客观地反映了三峡水库下游河道的冲刷粗化过程。     

波浪作用下悬沙浓度垂线分布的研究

根据波浪作用下的泥沙悬浮机理,即影响泥沙悬浮的主要因素从近床面的紊动扩散逐渐过渡到自由表面的波动水质点周期运动,提出了全水深悬沙扩散系数的表达式,建立了悬沙垂向时均浓度分布的显式解析模型,并进一步讨论了参考含沙量和床面摩阻系数的合理取值。计算值与测量值的比较表明,该浓度分布模型与不同尺度的水槽实验数据吻合较好。     

基于一维水沙模型的三峡库区泥沙预报初探

为了得到结合短期水雨情和水库调度信息的水库泥沙预报,以指导水库泥沙实时调度,通过研究,建立了基于水雨情预报及水库调度信息的三峡水库短期泥沙预报模型,即建立以短期水雨情预报和水库调度信息为边界条件和适用于三峡库区的一维水动力学水沙数学模型。利用2006～2007年三峡工程库区清溪场、万县和坝前的水文资料对模型进行了率定,率定的模型分析了2007年7月洪水过程的库区泥沙运动情况。模型模拟结果与实测成果的对比分析表明：模型在库区沿程水力要素、悬移质含沙量及水库淤积量的模拟方面具有一定的精度。      

三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究

三峡工程泥沙问题是贯穿三峡工程论证、设计、施工、运行中的关键技术问题之一,针对三峡水库蓄水运用以来出现的新情况、新问题和新需求,开展了三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究,取得了如下主要成果:揭示了三峡水库泥沙絮凝规律、清水冲刷条件下推移质输沙及河床二次粗化机理、坝下游典型滩群演变与水库水沙过程调节的响应关系;提升了水库和坝下游河道泥沙数学模型技术,大幅提高了模拟精度;建立了三峡入库泥沙预测模式,提出了三峡入库新水沙系列;揭示了长江与洞庭湖、长江与鄱阳湖江湖分汇关系调整机理及变化趋势;研发了透水坝头和台阶式坝头两种新型航道整治结构技术;提出了三峡水库泥沙调控与多目标优化调度方案,优化了"蓄清排浑"运用方式,拓展了三峡工程综合效益,为三峡工程高效安全运行提供了技术支撑。     

三峡水库不平衡泥沙输移规律

通过观测资料分析与数学模型模拟,研究了三峡水库在大水深强不平衡条件下非均匀沙输沙规律。研究说明,三峡工程蓄水运用后,洪水以重力波的形式传播作用明显,寸滩站至黄陵庙站的悬沙输移时间比洪水传播时间滞后较多,考虑洪水的非恒定过程使计算水库泥沙淤积有所增加。三峡水库细颗粒泥沙不仅淤积比大,且不同粒径对计算结果影响不大,如不考虑絮凝作用,难以用不平衡输沙理论解释。考虑絮凝作用后,模拟三峡水库出库含沙量过程与观测良好,从侧面说明三峡水库可能存在絮凝现象,此问题值得进一步深入研究。     

三峡水库淤积计算预测与原型实测结果比较分析

在分析三峡工程蓄水运行10a以来水库淤积规律的基础上,对长江科学院在三峡工程初步设计、技术设计以及三峡后续工作规划等不同阶段的水库淤积预测成果与三峡工程蓄水运行以来库区淤积量、淤积分布以及排沙比的实测结果进行了对比分析。结果表明,各阶段预测的水库淤积规律与实测的相同,由于预测采用的入库水沙条件及水库运用方式与三峡工程运用以来实际发生的差别较大,因此预测的库区淤积量及排沙比较实测的大,如近似将预测采用的入库水沙条件换算至与实际发生的相近时,则预测成果与实测值接近,表明预测采用的数学模型及预测成果是可靠的。今后需进一步研究揭示水库泥沙运动机理,改进和完善预测模型,并随着实测资料的积累,对数学模型进行不断地率定与改进,以提高预测精度。     

三峡水库泥沙淤积对氮磷污染物的影响

三峡水库蓄水运用后,库区宽谷段和弯道段泥沙常年大量淤积,氮磷污染物含量也发生显著变化。为了解三峡库区泥沙淤积对氮磷污染物的影响,基于现场测量以及数据资料的收集,探讨了含沙量与总磷、总氮、氨氮浓度的相关关系,总结了总磷、氨氮以及泥沙淤积的时空分布特征。结果表明:泥沙对总磷吸附较好,总磷浓度均随泥沙淤积的加剧而不断降低;泥沙对氨氮也有一定吸附性,氨氮浓度随泥沙淤积的加剧而有一定降低趋势,但变化趋势远小于总磷。研究结果可为泥沙对河流富营养化等环境因素影响的探讨奠定理论基础。     

东大港与豆腐渣腰门交汇区悬沙潮过程及垂线分布分析

对江苏省辐射沙洲海域东大港与豆腐渣腰门交汇区水域 5号站位连续两个潮次的悬沙分层测量资料进行分析、研究 ,对该交汇区域的悬沙特征和泥沙悬浮、输移规律有了进一步的认识。分析发现该站位悬沙垂线分布主要体现为两种稳定的分布形式 ,并给出了相应拟合表达式。     

三峡库区蓄水对含沙水体水质的影响分析

根据三峡库区蓄水前后监测的水文、水质及泥沙资料,分析水文、水质、泥沙等指标的变化情况。对蓄水前后泥沙的变化引起的水质变化进行讨论。结果表明:蓄水后由于泥沙大量淤积,库区含沙量显著减小,引起相应的浑样污染物浓度明显减小.水库运行过程中应充分重视泥沙对水环境的影响。     

三峡水库蓄水以来近坝区水温垂向结构分析

以三峡大坝上游距离最近的庙河断面作为典型断面,利用2004—2011年实测水温资料,分析三峡水库近坝区水域水温垂向结构。分析结果表明：庙河断面从2006年开始,在水库底部一定高度内,每年4—6月份水体水温在垂向上均会出现一定的温差,但该区域还没有形成稳定温跃层;温差较大的区域均出现在水深75m以下,该区域均位于电站取水口高程（110m）以下,其水温对三峡水库下泄水流水温没有影响;三峡水库不存在深层低温水下泄问题。     

基于遥感的三峡库区库岸岩土体类型及空间分布研究

三峡水库175 m蓄水后,库区水位在30 m范围内周期性波动,将引起地下水位变化和库岸再造,对土质岸坡和岩质岸坡产生不利影响。确定岸坡类型及其空间分布是评价岩土体稳定性的重要内容,采用传统方式在库区 5 311 km 的大范围内开展调查工作需要耗费大量的人力和财力。借助遥感技术,利用泥沙指数 SI 提取试验区相对泥沙浓度,并对泥沙浓度进行等级划分;通过不同等级的泥沙浓度划分,可大范围快速圈定土质岸坡和岩质岸坡的空间分布。经在三峡库区长江干流32个区段的野外实地验证,该方法划分岸坡类型的精度达 84.375%。