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...     

长江上游卵石推移质运动规律的研究

本文从长江上游卵石推移质的粒径、比重和河床构成等基本物理因素的分析入手,根据天然实测和物理模型试验中获得的各项资料,分析了卵石河床演变规律的机理;卵石推移质的运动方式;阐明了某些浅滩洪水淤积量在某些年份会突然超过年输量一倍的发生原因;并在观测和分析卵石推移质输沙带现象的基础上,提出了一个计算输沙带宽度和断面输沙率的方法,为卵石推移质的二维数学模型提供了较为合乎实际的物理图象.     

长江上游推移质泥沙输移特性分析

从长江上游的水沙特征、无因次水流强度指标和泥沙输移强度相关关系和推移质随机特性等方面进行了深入分析.结果表明:长江上游床面泥沙级配宽、粒径大,河床形态各异且沿程变化较大,无因次功率W* 和切应力τ*可以作为预测输沙强度Φ的水流强度指标,推移质泥沙运动表现出很强的随机性.这些结果对长江上游推移质研究有一定参考价值.     

非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程，采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程，分析描述了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈，且当采样时间越小时，这种脉动现象越剧烈。来流为4300l/s，采样间隔分别为2min、5min与10min情况下，输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍；来流为5500l/s，采样间隔分别为2min、5min与10min情况下，输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果，通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。     

非均匀沙卵石推移质输移随机特性研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流的条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了更高精度、更长时间序列的输沙率变化过程,分析了输沙率统计变化对采样时间的依赖性。实测推移质输沙率的脉动现象十分剧烈,且当采样时间越小时,这种脉动现象越剧烈。来流为4300L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约4.8倍、3.3倍与2.7倍;来流为5500L/s,采样间隔分别为2、5与10min情况下,输沙率脉动值较平均值分别大约3.2倍、2.1倍与1.9倍。卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值均随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而减小。利用本次试验成果,通过多元线性回归得到的卵石推移质单宽输沙率的离差系数、无量纲脉动强度以及无量纲极差值与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式可为工程应用提供参考。     

长江上游的泥沙

本文较详细地分析了长江上游的泥沙问题，包括多年平均含沙量与输沙量，重点产沙区，泥沙的年际变化规律及含沙量的发展趋势，泥沙的年内分配与粒径级配，上游泥沙的走向等。并介绍了长江上游泥沙测验的站网布置与含沙量的采样方法，以及推移质的测验方法及其成果，最后简要讨论了三峡工程的泥沙问题。     

非均匀沙卵石推移质输移随机分布研究

使用天然尺度的实验室渠道观测了在恒定流条件下非均匀卵石床面的推移质运动变化过程,采集到了高精度、长时间序列的输沙率变化过程,用Γ分布有效描述了推移质输沙率的随机过程.在采样历时较短时,规则明渠的单宽输沙率过程与单宽输沙率横向分布均呈现较大的随机性,但随着采样历时的延长,虽然规则明渠的单宽输沙率过程仍呈现一定的随机性,但规则明渠的单宽输沙率的横向分布基本趋于稳定.相对推移质单宽输沙率概率密度分布可近似地表示为Γ分布,且α、β的取值随采样历时与无量纲希尔兹切应力的增大而增大.利用本次试验成果,通过多元线性回归,得到了α、β与采样历时以及无量纲希尔兹切应力的关系式,可为工程应用提供参考.     

泥沙输移的理论研究

本文通过对泥沙颗粒在水中的受力情况分析，从理论上导出了描述推称质运动的数学表达式。     

长江上游推移质泥沙输移研究

 针对目前长江上游精度较高的推移质输沙率公式还未公认接受的现状,利用长江上游8个测站（点）共计1 290组推移质运动实测资料,点汇无因次水流强度指标和泥沙输移强度相关关系,发现无因次W*Φ的关系较好。然后根据输沙率公式的标准化对其关系式进行回归分析,并利用实测资料对回归公式进行了验证。结果表明,该公式较适用于长江上游河流的推移质输沙率公式,推荐在长江上游河流使用本文回归公式。     

三峡工程蓄水后长江中游泥沙输移规律分析

三峡工程蓄水后"清水"下泄,长江中游含沙量将会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长距离冲刷,本文根据三峡工程蓄水以来的实测资料分析长江中游泥沙输移变化规律,得到以下结论:在"清水"冲刷下荆江三口分流分沙比无明显变化趋势,江湖水沙分配对长江中游含沙量恢复影响较小;其中d0.125mm粒径沙量在长江中游沿程缓慢恢复且恢复程度远小于蓄水前,这是坝下游河段发生长距离冲刷的根本原因;而d0.125mm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,这也造成冲刷重点集中在荆江河段。     

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。     

长江上游输沙量阶段性变化和原因分析

通过对长江上游干流和主要支流年输沙量变化特征、降雨条件、20世纪90年代土地利用和水库拦沙变化过程的对比分析研究,揭示出三峡水库蓄水运用前长江上游年输沙量存在1~2个突变点,具有显著的阶段性变化现象。其中嘉陵江流域年输沙量在1985年以后和1994年以后显著减少,水库拦沙是主要原因;岷江流域年输沙量在1967年以后和1994年以后显著减少,降雨变化比水库拦沙的贡献大;乌江和整个上游年输沙量在1985年以后和1992年以后显著减少,也主要与水库拦沙有关。20世纪最后十年间的土地利用变化对上游侵蚀输沙影响不显著。     

长江口全沙数学模型研究

在正交坐标系下，建立了能较好拟合长江口边界的平面二维潮流和全沙数学模型。应用１９９６年洪、枯两季大、中、小潮水文泥沙资料和１９９５年、１９９６年地形及８３１０和８６１５台风暴潮引起的南北槽淤积资料，对长江口的潮位、流速、流向、含沙量特别是南北槽的地形变化和航道回淤进行了验证，结果表明该全沙数学模型较好地复演了长江口流场、含沙量场和地形变化。     

东江上游河流水沙分析

分析了东江上游地区河流水沙特性,并阐述了水库的修建和运用对该地区水沙输移的影响。东江上游地区是整个流域泥沙的重要来源区,该地区地表径流主要来自于降水,河流泥沙也主要来自于降水和径流所造成的土壤侵蚀。从长系列看,东江上游地区径流量虽然在不同时期波动较大,但相对稳定,而河流输沙量呈下降趋势。东江上游来水来沙主要集中在每年的汛期,其汛期来水来沙量分别占全年的70%和88%。枫树坝水库和枕头寨水库建成运用,减小了径流量的季节差异,降低了河流流量脉动特性。同时其河流输沙率在枫树坝水库和枕头寨水库建成以及枕头寨水库调整后分别下降了30%和50%。近年来,东江下游进行的大规模无序采沙,其采砂量已经远大于上游来沙量。在东江流域进行水沙管理时,不仅要采取措施遏制这种无序采沙行动,同时也要进一步研究流域水沙输移问题,以达到维持整个河流系统的水沙平衡。     

长江黄河垂线流速和含沙量分布规律

根据长江和黄河实测的流速、悬移质含沙量及其级配的垂线分布资料，分析了它们变化的规律性，检查了现有理论和经验公式与实测资料的符合程度，并对有关参数进行了探讨，分析表明：各垂线流速分布可以用指数流速分布公式和对数流速分布公式表示，各垂线含沙量分布既可用指数分布又可用对数流速分布导出的含沙量公式表示。相对水深η＝ｙ／ｈ＝０．４处的流速和含沙量及级配基本上都等于垂线平均值。从而可知，用η＝０．４处的流速和     

大型水利工程对长江中下游水沙变化特征的影响分析

三峡大坝蓄水运用以后,直接影响中下游的径流量和输沙量。根据1988-2012年宜昌站、大通站的水文数据,运用相关分析法和Mann-Kendall非参数检验法,对比分析长江流域宜昌站和大通站的径流量和输沙量特性及其在时间和空间上的变化规律。结果表明:宜昌站、大通站年际径流量由于三峡大坝的蓄水存在波动,但未出现明显的趋势性变化;而输沙量从20世纪80年代就开始减少,在2003年三峡大坝建成之后减少的趋势更为明显,三峡大坝对下游水文站点的水沙影响随着与三峡大坝距离的增加而减少,上游宜昌站的水沙变化较下游大通站更为显著。     

长江上游干流近期水沙变化规律分析

通过对长江上游干流几个主要控制水文站点近50多年水文资料的搜集、整理,分析了长江上游水沙变化的过程、变化特点和变化趋势。分析表明,近50多年来长江上游干流河道来水量没有明显的趋势性变化,而输沙量有减少的趋势;受三峡水库蓄水拦沙和库区上游来沙减少两个主要因素的影响,2003年以来长江中下游来沙量明显减少。长江上游水沙年内分配的特点是年内径流量和输沙量均集中于汛期5~10月,且输沙量更为集中;多年来上述年内分配规律并未发生大的变化。近50多年,长江上游干流河段年径流量时间序列以12 a为主周期发生丰、枯变化;长江上游来水来沙总体呈正相关性。趋势分析表明,目前,长江上游来水相对偏枯,之后几年又将进入一个丰水期;随着长江上游水土保持"长治"工程的逐步建设和多座水库蓄水拦沙作用的显现,长江上游总来沙量在水库平衡期内仍将处于一个较低的水平。     

长江上游干流和支流河流泥沙近期变化及其原因

通过长江上游宜昌水文站、金沙江屏山水文站和嘉陵江北碚水文站20世纪50年代以来径流量和输沙量的变化分析，表明宜昌站多年水沙关系未见有明显的变化，属正常波动。20世纪80年代以来，长江上游主要支流嘉陵江和金沙江的水沙关系发生了不同的变化，嘉陵江的河流泥沙呈明显减少的趋势，金沙江呈略有增加的趋势，嘉陵江、金沙江两流域的侵蚀、产沙、输沙环境条件差异较大。人类活动的方式、程度，植被破坏与恢复，水土流失治理，水利工程拦沙和工程建设增沙等的明显差异，是20世纪80年代以来，嘉陵江和金沙江水沙变化不同的主要原因。     

百年尺度黄河上中游水沙变化趋势分析

根据黄河有实测资料以来的水文泥沙定位观测数据,利用非线性统计方法分析了1919—2012年黄河潼关以上河段水沙系列变化趋势。20世纪80年代中期以来水沙变化特点表明,黄河年径流量、年输沙量自20世纪80年代中期以来总体呈不断减少之趋势,而上中游水沙关系则早于20世纪60年代末已发生突变,1986年发生的突变属上中游同时发生的第2次突变。从百年尺度看,黄河水沙变化在1960年以前主要受到气候等自然因素影响,径流泥沙系列随降雨丰歉而出现相应的丰枯变化,之后黄河水沙变化受气候等自然因素和人类活动因素的双重影响,尽管不同时段降雨有丰歉变化,但径流量、输沙量都持续减少;近百年内年输沙量趋势度的绝对值明显大于年径流量趋势度的绝对值,中游的年径流量、年输沙量的趋势度的绝对值明显大于上游的;近30年是黄河水沙百年尺度中最枯的时段,其变化的突出特点表现在来水来沙量不断显著减少,水沙变化程度在空间上分布不均,泥沙主要减于中游而径流主要减于上游,水沙年内分配趋于均匀,来沙系数趋于降低,水沙搭配关系趋好。