磨刀门水道近50年河床演变及其冲淤成因分析

为弄清磨刀门水道河床演变及其冲淤成因,利用历年实测地形资料,建立DEM模型,进行河床演变分析,结果表明:磨刀门水道主槽不断冲刷,滩地有淤有冲。从上游来水来沙条件、河床边界条件、人类活动等方面进行冲淤成因分析,确定主要影响因素,预测河床演变趋势,为将来河道治理与开发提供科学依据。     

近60年来珠江三角洲河床演变分析

20世纪50年代至21世纪初的实测河床地形资料分析表明,珠江三角洲网河区干支流河道及主要入海水道在人类活动及来水来沙变化的共同影响下,出现了不同程度的下切演变。西江干流河道在1999年前以淤积为主,1999年后,随着人类活动强度的增大,河道严重冲蚀。北江干流河道在1960年前呈自然淤积的状态,1960年后,河道河床严重下切。20世纪60年代至90年代末珠江三角洲支流河道普遍下切,且程度不均。20世纪90年代初至21世纪初,珠江入海口门水道中,洪奇沥和磨刀门水道下切较为明显,蕉门及崖门水道受采砂影响,出现异常深坑。初步分析表明来沙减少对西江河床下切的最大贡献率约为26%,采砂活动和航道整治是珠江三角洲快速下切的主要原因。     

珠江河口磨刀门整治后河床演变分析

磨刀门是珠江八大口门之一,为珠江三角洲主要泄洪通道和输沙出海通道。从20世纪80年代开始对磨刀门水道进行了整治规划和综合治理,磨刀门内海区整治后形成今日的规则河道（横洲水道）,该文就磨刀门整治前后的演变及其历史演变进行系统的分析,对磨刀门河道演变的时空分布和变化特征进行研究,指出河床演变的结论是在特定的时空上形成的。     

磨刀门河口滩槽演变数学模型预测

建立珠江河口区潮流泥沙数学模型,设计合理的计算水沙系列,对磨刀门河口区未来滩槽演变趋势进行了模拟预测。预测结论表明,磨刀门口门河段未来将呈现滩淤槽冲的演变趋势,河道向窄深方向发展,中心拦门沙将主要向SW、SE向发育,内外坡以冲刷为主,西汊将持续向海延伸,东汊处于冲淤交替状态。     

东江干流中下游河床近期演变特征及趋势分析

随着社会经济高速发展,土地及岸线资源需求迅速增加,河道受人类活动影响日益加剧。该文以东江干流中下游(河源至惠州)为研究对象,分析其近期的河床形态演变特征,并对河道未来的河床演变趋势进行预测。分析结果表明,1997—2003年,河段基本处于自然演变过程,总体表现为小幅淤积;2003年以来,东江干流中下游则存在明显的河床下切现象,人工挖砂、自然冲淤等因素是河床往窄深方向发展的重要原因。但随着河道利用管理的加强,没有过多的人类活动干扰下,河床也将从大范围的侵蚀下切转变至慢慢回淤,恢复河道自然属性。     

洪湾水道近30年河床演变特征分析

洪湾水道受径、潮动力相互作用,水流、泥沙和河床演变具有独特的时空变化特征。20世纪80年代初期前处于缓慢的淤浅过程;经过1985—1995年为期10年的河道整治、疏浚,由一条宽阔易淤积的河道成为一条窄深而规则的水道;21世纪以来,加之港口工程建设等人为因素影响,总体呈现冲刷,但幅度小,河床目前处于自我调整的过程中。随着河道管理力度的加强,通过禁止人为的随意挖砂抛砂,配合合理的河道疏浚整治工程,洪湾水道最终将趋于稳定发展之势。     

强人类活动驱动下珠江磨刀门河口潮汐动力增强原因初探

在强人类活动驱动下,磨刀门河口沿程潮差呈现阶段性变化,其中,上游马口站的年均潮差由自然演变期(1960—1993年)的0.23 m上升至调整期(2001—2016年)的0.50 m,增幅达到117%。为探明强人类活动驱动下珠江磨刀门河口潮汐动力增强的原因,基于马口和灯笼山站1960—2016年的月均水文序列资料,采用双累积曲线法,研究流量与余水位(余水位梯度)的累积关系及其阶段性演变。研究结果表明,马口与灯笼山站余水位呈现不同程度的下降,导致磨刀门河口余水位坡度总体变缓,其年均余水位坡度由1960—1993年的1.26×10~(-5)减小至2001—2016年的6.84×10~(-6),降幅达到45.7%。强人类活动(特别是河道采砂)使得磨刀门河口河床大幅下切,底床坡度减小,水面线为适应底床坡度变缓唯有通过减缓余水位坡度来实现,从而减小影响潮波传播的有效摩擦,最终引起潮汐动力增强。     

马骝洲水道过江隧道极限冲刷遭遇分析

磨刀门水道是西江的主要泄洪通道,洪潮动力交汇,汛期径流作用较强,而马骝洲水道是磨刀门水道重要分汊,多年实测地形资料表明马骝洲水道一直处于冲刷状态。极限冲刷洪潮遭遇分析是极限冲刷计算的重要准备工作。利用马口、马骝洲潮位站、内港潮位站多年实测系列资料,作冲刷计算遭遇分析,为极限冲刷计算提供边界条件。     

西江网河河床演变对人类活动的响应

基于20世纪60年代以来珠江最大干流——西江网河年均流量、输沙率、河道地形及表层沉积物粒度等数据,分析西江网河演变规律,探讨其河床演变对人类活动的响应。结果表明,20世纪80年代后西江网河整体处于冲刷状态,20世纪90年代河道采砂活动导致河床下切,分流分沙比降低,同时上游新水库建设致使来沙量持续下降,两者加剧了网河河道冲刷。由于采砂活动导致沉积物细化,以及水库拦截了粗颗粒泥沙,21世纪10年代西江网河表层沉积物较1998年细化69. 6%。相关因素共同作用导致河道于21世纪10年代仍处于冲刷状态。     

三峡工程运用后长江中下游冲淤变化

三峡工程建成运用后,改变了水库下游河道的水沙条件,坝下游河道水流输沙能力处于不饱和状态,河道将发生沿程冲刷,并可能引起河势的调整,进而可能对防洪产生一定影响.为此,采用数学模型计算与实测资料分析的手段进行了三峡工程建成后长江中下游江湖水沙变化及河道冲淤演变及其对防洪影响的初步研究.结果表明,三峡工程蓄水运用后,长江中下游河道发生大量冲刷,同流量水位降低.各河段冲刷量达到最大时,荆江河段河床平均冲深约2.0～5.3 m,槽蓄量约增加13亿m3,城陵矶至武汉河段河床平均冲深约2.5 m,槽蓄量约增加8.5亿m3;由于干流河床冲刷,荆江三口分流分沙减少,洞庭湖湖区淤积减缓,增加调蓄量约23.8亿m3;水沙过程改变、河床冲刷及局部河势调整对河道稳定及堤防、护岸工程的安全会带来一定影响,需采取相应的对策措施.     

基于DEM的河道演变可视化表达和定量分析

 为了解长江口南支河道近百年来的演变特征,利用该河道1900-2001年的海图资料,建立河道水下数字高程模型(DEM),并对其1900年以来的冲淤演变进行可视化表达和定量分析。结果表明：①DEM是进行河道演变可视化分析和定量分析的有效手段。②1900-2001年间长江口南支河道槽蓄量略微增大,0 m以深槽蓄量年均增大0.027亿m3;整个河道区域表现为微冲,年均冲刷量为0.033亿m3,年均冲刷厚度为0.37cm(包括人工挖泥吹填、疏浚量在内)。③不同时段和不同河段的冲淤状态不同。1958年以前和1979年以后河道演变表现为冲刷和扩大,在1958-1979年间为淤积;位于南支河道入口处和出口处断面的冲淤变化比河道中段断面剧烈。     

基于DEM的数字河网生成方法的探讨

 流域地形是决定河网水系的一个关键性因素,是数字流域和分布式水文模型研究的主要内容。总结了根据流域的数字高程模型（DEM）自动提取河网水系的集水面积方法。首先计算出流域上各点（或栅格）的集水面积;然后通过分析临界支撑面积（CSA）的取值对所提取的数字水系总长度以及平均坡降的影响,确定反映该流域河流地貌发育的临界支撑面积。并选择一个面积为265 km2的流域进行了河网水系提取的实例分析, 所得结果和实际情况比较符合。该方法自动化程度高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。     

河床枯萎的临界阈研究

本文首先从河流地貌临界学说的观点出发, 解释了河床枯萎的概念. 然后, 以黄河下游近期河床演变特性为例, 阐释了河床枯萎的机理以及由此带来的"小水大灾"效应, 研究了造床流量、河相关系在新的水沙条件下的变化规律, 提出了枯萎造床流量的概念. 最后, 运用河道水沙数学模型, 初步探求了黄河下游河道萎缩的外部临界阈值.     

黄河下游河道萎缩过程中输沙能力的调整

依据河床演变学原理,根据定位观测资料分析,结合河工动床模型试验,探讨了黄河下游河道萎缩过程中的输沙能力调整关系。研究表明:黄河下游河道主河槽的输沙能力调整趋势取决于河道的萎缩模式;主河槽水流挟沙力与河槽形态的关系仍然符合一般意义下的河床过程规律;河道萎缩后,河道的排沙比减小,但排沙比与河道萎缩模式无关;河道萎缩是可以逆转的。     

长江八卦洲汊道河床演变对航道的影响及对策

近60年来，长江南京八卦洲汊道经历了主支汊自然易位的演变过程，左汊（宝塔水道）淤积衰退，向弯曲方向发展，河水增加，石汊（草鞋峡捷水道）冲刷发展，向顺直方向演变，河水减少。宝塔水道的航道宽度，水深因大幅度淤积而减少，制约了左汊岸线的综合开发利用，影响了左汊左岸已建国有大型企业的经济发展，在保证右汊主汊地位前提下，适当增加左汊分流比，冲刷河槽，可形成基本满足岸线综合开发利用要求的航道，以促进国民经济的持续发展。     

长江仪征水道河床演变及航道条件变化分析

三峡水库蓄水对坝下河道产生长距离的影响,对近坝河段影响尤为显著,而对大通以下河口段的影响尚未进行系统研究。通过对近年来仪征水道航道演变特点及主要影响因素的分析,重点探讨了水沙条件变化与航道条件的对应关系,表明三峡水库的蓄水影响范围已经到达下游河口段,揭示了来沙量逐步减少对航道条件影响的复杂性。指出在三峡水库蓄水的持续影响下,对河口段重点河段洲滩进行守护,维持良好的滩槽型态,对维持航道条件的稳定具有重要作用。     

沟道截断对分布式土壤侵蚀学坡长提取的影响

地形是影响土壤侵蚀的重要因子,分布式土壤侵蚀学坡长是地形因子的重要参数。坡长与侵蚀过程相关,且受地形影响较大,在提取过程中,遇到沟道截断,坡长不再累计。由于沟头位置较难确定,通常沟道提取采用设置一定的汇水面积阈值来实现。然而,沟道对坡长提取结果的影响、不同阈值对坡长提取结果的影响、在无法确定沟头位置情况下如何更加合理地设置截断阈值等问题,亟待研究。本文以黄土高原县南沟和韭园沟流域DEM为数据源,对沟道引起的坡长截断进行对比分析。结果表明,沟道截断对坡长提取的平均值影响小于对坡长最大值的影响;不同区域对坡长的影响小于阈值设置的影响;黄土高原地区的沟道截断阈值可参考平均坡长降低的变化率为4%来设定。     

长江中游武汉-湖口段鹅头洲演化动力学分析

为了探讨长江中游武汉-湖口河段鹅头洲河道的形成及演化规律,运用地球动力学方法进行了河演分析。结果表明,鹅头洲河道弯头上游段微元体所受的弯道离心力与掀斜抬升力和科氏力作用方向相反,相互消减,减弱了河流向左岸的侵蚀作用强度;在弯头下游段,3种力相互叠加,加强了向右岸的侵蚀作用,使鹅头洲河道上游弯道长且宽,下游弯道短,且呈窄的鹅头形状,鹅头顶端始终指向抬升作用一侧。     

瓯江口航道治理工程模型试验研究

通过对瓯江口外段河床演变分析,以及8种航道治理工程的物理模型试验,提出了在定床试验条件下满足航道水深所需的不淤流速的估算方法.根据瓯江口航道治理原则和目标,综合考虑了瓯江口潮流变化,以及对周边水流环境的影响,推荐了6-1和6-2方案为航道治理工程方案.     

淮河中游河道近期演变分析

根据河道实测资料分析了淮河中游河道的冲淤演变情况。结果表明,淮河中游各河段的冲淤 特点不尽相同,主槽和滩地的冲淤规律也不相同,河道发生的变化与淮河中游的水沙条件密切相关。 河段输沙总差值与断面法计算的冲淤量比较分析显示,近期人工采砂导致的河床变形远大于淮河中游 的自然演变。河道冲刷扩大将有利于增加河道泄量,但无序采砂也将给河道稳定带来不利影响。