河床冲淤变化的CAD可视化分析及应用

河床冲淤变化是许多重大科研及水电工程项目中需重点分析的内容,而冲淤变化结果如何直观地表现出来,已成为科研人员日益关注的焦点。将河床冲淤DEM分析与CAD应用有机结合,综合多个GIS应用系统集成开发了一个河床冲淤分析应用模块。从应用模块的处理方法与分析流程等方面,深入介绍了河床冲淤变化在CAD中的可视化表现与应用方法。众多生产实践表明,利用DEM算法开发的该河床冲淤分析应用模块原理简单,效果显著,直观实用。可为河演分析及河道治理工作提供帮助。     

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。     

长江口深水航道治理一期工程实施后北槽冲淤分析

对长江口深水航道治理一期工程实施后北槽的地形资料进行分析计算 ,论述了北槽河床冲淤变化。结果表明 :一期工程实施后 ,整治工程段北槽河床普遍冲刷 ,平均水深增幅达 1 2m ,断面平均水深最大增幅超过2m ,坝田明显淤积 ,河床断面比较对称 ,航槽回淤减少。北槽进口段和北槽中段的深槽发生较为明显的淤积 ,北槽纵向河床断面面积和平均水深趋于均匀 ,形成了一条上、下段平顺衔接的微弯深泓线。工程实施后北槽的河床总容积基本保持不变。整治建筑物完成一年后河床基本达到冲淤平衡 ,工程引起河床大幅度冲淤调整完成后 ,北槽仍具有明显的洪淤枯冲规律 ,主槽季节性冲淤幅度平均在 30cm～ 5 0cm之间。     

基于数值模拟的平原河流弯道生态治理研究

建立基于有限体积法的平面二维水动力模型对海河流域鲁北平原典型河流弯道进行数值模拟,模拟研究不同流量和不同河床形态条件下河流弯道水流流速,并根据流速与河床冲淤关系分析不同工况下河床、河道边坡的冲淤变化,选出适宜河流弯道生态治理的河床形态,即在原始自然河床基础上进行拓宽、保持自然状态的河床形态。该河床形态的弯道流速梯度小,可以减缓两岸流速分布的不均匀性,水流动力轴线趋于河道中心线;水流流速分布趋于平缓,水面横比降小,弯顶下游低流速区域小,可以减少泥沙淤积。结合土壤生物工程技术,根据弯道水流模拟分析结果,提出平原区典型河流弯道生态治理的布设方案:弯道处河床只添加生态丁坝,或在主河槽处添加高度为15 cm及以下的潜坝。治理方案模拟结果表明添加生态丁坝可以较好地改善弯道水流流场。     

不同治理方案下黄河下游河道的冲淤变化研究

为定量比较黄河下游河道现状治理方案(简称为宽河方案)及"两道防线"模式中的防护堤窄河方案(属于常态下的窄河方案)下的河床冲淤变化,通过适用于长历时与长河段的准二维水沙数学模型,引入河床综合稳定性指标作为河相关系均衡调整准则,针对未来黄河年均来沙分别为3亿、6亿、8亿t这3种50 a水沙系列条件进行了模拟计算。结果表明:在来沙量客观上明显减少的趋势下,窄河治理方案不仅有利于滩区的防洪减灾,而且比现状治理方案更有利于河床减淤;若采取年均6亿、8亿t的多沙系列条件开展计算,则窄河方案比宽河方案在小浪底—花园口河段和花园口—高村河段的减淤效果都明显,而高村—艾山河段略有增淤,艾山—利津河段淤积量亦有所减小。     

长江口深水航道治理一期工程实施对南槽冲淤演变的影响

根据长江口深水航道治理一期工程开工以来南槽的多次地形资料和分流比资料,详细分析了一期工程实施以来南槽河床的冲淤变化。结果表明:随着一期工程的实施,南槽上段的水流动力不断增强,河床刷深,深槽展宽。南槽中、下段受南槽上段冲刷、底沙下泄的影响,曾出现阶段性的淤积,但随后河床水深便得以恢复。1998-2003年南槽上段共冲刷近0.85亿m3泥沙。一期工程完成后,南槽上段和中、下段季节性冲淤规律不同,上段洪冲枯淤,中、下段洪淤枯冲,季节性冲淤幅度通常都在0.7m以内。南槽南、北两侧的南汇东滩和江亚南沙在淤涨的同时,也分别呈现出洪冲枯淤和洪淤枯冲的季节性变化规律。     

人工采砂对东江干流局部河段河床冲淤的影响研究

基于水动力学方法、泥沙输移原理,建立了一维河流河床冲淤数学模型,并应用于东江干流岭下站～博罗站河段河床冲淤变化分析和预测研究。根据1972-1999年历史地形、水文、采砂资料进行河床冲淤变化分析,在1972-1999年期间,河床整体呈下切状态,人工采砂对河床冲淤变化有重大影响。在此基础上预测未来10年-20年河床冲淤变化状况,如果不考虑人工采砂影响,河床整体以淤积为主,下游河床淤积更明显,如果考虑人工采砂影响,河床则整体呈下切状态。这一研究结果表明:人工采砂直接影响研究河段河床冲淤变化形态,对河道通航和引水工程等都有很大的影响。同时,该研究结果也可为建立合理的采砂制度和建设有效的工程措施提供依据。     

东江水源工程西枝江取水口改造设计与研究

采用二维水沙数学模型研究了东江水源工程西枝江取水口附近局部流态、河床冲淤等变化规律,提出了取水口改造方案。通过取水口改造局部地形优化进水条件,来改变河床的冲淤规律,实现减少淤积及沼蛤等水生物附着的目标。     

宝珠寺水电站下游河床冲淤演变规律分析

根据宝珠寺水电站运行条件下下游河床冲淤演变模型试验结果 ,分析了下游河床冲淤演变规律 ,指出了左岸堆碴对下游河床冲淤的影响及应采取的措施     

宝珠地水电站下游河床冲淤演变规律分析

根据宝珠寺水电站运行条件下游河床冲淤演变模型试验结果，分析了下游河床冲淤演变规律，指出在左岸堆碴对下游河床淤的影响及应采取的措施。     

一种基于实际水深的通航保证率计算方法——以钱塘江河口七堡段为例

通航保证率是进行航道设计、整治和评估航道效益的一项重要指标,一般采用航道水位高于设计最低通航水位的天数来确定。由于钱塘江河口河床冲淤变化剧烈,其低潮位的年际年内变化与河床冲淤变化关系密切,采用上述方法不能确切反映该河口的通航保证率。为此,利用1980年以来历年的实测水下地形分析了钱塘江河口七堡段的年际年内河床冲淤规律,讨论了低潮位变化与河床冲淤的关系,提出了采用逐日低潮位下的实际水深计算通航保证率的方法。并针对该河口河床冲淤主要取决于径流大小的特点,选取典型丰、平、枯水文年分析了七堡河段的通航保证率。结果表明,对应于丰、平、枯水文年,钱塘江河口七堡段的通航保证率分别达到100%,100%,87%,与实际较为吻合。该方法对我国其他冲淤变化显著、低潮位变幅较大的潮汐河口的通航水深保证率计算具有借鉴意义。     

钱塘江河口淤积下移对上游洪水位的影响分析

钱塘江河口由于下游围涂缩窄，在遭遇连续枯水年时发生淤积，且淤积部位较以往下移。应用一维动床数值模型，验证了尖山围涂前后2次洪水过程，在此基础上，设计了3种典型地形，计算分析了淤积下移对钱塘江河口杭州段洪水位的影响。结果表明，河口淤积下移后，在不利江道条件下，闸口、七堡洪水位分别抬高了0．18m和0．24m。     

地形下切对钱塘江盐水入侵的影响分析

钱塘江是杭州市的重要饮用水源,长期以来咸潮入侵对杭州市饮用水安全构成威胁。采用二维数学模型对闻家堰到仓前河段的水动力和盐度进行了数值模拟,复演了大中小潮情况下水动力和盐度的变化过程,着重分析了地形下切对咸潮入侵程度的影响。结果表明:闸口站断面、七堡站断面平均下切分别为1.64,1.12 m时,可导致闸口站、七堡站大潮潮差分别增加22,9 cm,涨憩后0.5盐度线上移3.7 km,七堡站大潮盐度峰值上升17%。地形下切导致七堡断面凸岸边滩处盐度变化大于深泓线附近,因此,地形下切导致的盐度峰值增大对凸岸处取水口造成的影响较凹岸处更大。     

天然河流沙质河床上器测推移质输沙率含义的商榷

作者基于天然河流沙质河床上的推移质和悬移质两类运动形式的泥沙,不存在一个能够截然划分的界面,认为在沙质河床上利用推移质采样器实测的推移质输沙率,其组成不都是推移质泥沙,其中尚包括悬移质中的床沙质泥沙。为此,本文分析了长江中游干流宜昌和汉口水文站河段利用推移质采样器实测的推移质输沙率和与之相应测次的、按测时水沙条件计算的临底流层内悬移质中床沙质泥沙输沙率的相关关系,论证了沙质河床上器测推移质输沙率中推移质泥沙和悬移质中床沙质泥沙组成的机理。     

赣江中下游河道床沙分析

本文通过赣江中下游河道普遍的床沙取样和实地调查,对河床组成、地貌形态及其与泥沙运动的关系进行了分析,指出了推移质运动在赣江江心洲分汊河道形成中的重要性,对研究分汊河道成因有一定的参考作用。     

水下贴底射流及其对淤泥质床面冲刷实验研究

本文对水下圆截面贴底射流所产生的流速场及其对周围淤泥质床面的冲刷作用进行了实验研究，通过定床和动床两个系列的射流实验，给出了计算定床条件下床面流速分布和动床条件下射流临界冲届摩阻流速和冲届坑尺度的经验公式。     

冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程初步研究

本文从悬移质扩散方程出发, 研究冲积河流长距离冲刷不平衡输沙过程. 对于天然沙质河流, 床沙均为非均匀沙, 由于较细泥沙的冲刷率总大于较粗泥沙, 因此在床面薄层内泥沙随冲刷迅速粗比, 致使挟沙力降低, 不平衡输沙距离比均匀沙情况大大延长. 文中同时提出了表层床沙粗化的概化计算模式及床沙交换速率计算公式. 床沙交换速率的大小是决定含沙量恢复饱和距离的重要因素. 本文对不同类型底部边界条件进行了计算比较, 并与黄河下游的实际冲刷资料进行了对比, 结果表明, 应用梯度型底部边界条件, 且在考虑表层床沙粗化中以作者提出的公式计算床沙交换速率, 则计算含沙量和实际符合良好.     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

黎河整治动床物理模型试验研究

引滦入津利用黎河输水，改变了黎河天然的水沙条件，河床发生了明显的冲淤变化。为探讨输水运用后河道演变规律、河道抵御洪水能力以及河道治理措施等内容，进行了黎河整治动床物理模型试验研究。     

永定河军庄-三家店河段整治方案的试验研究

通过物理模型试验分析军庄-三家店河段的水流、泥沙运动，研究河床演变规律。定床试验给出了分汉河道的分流比及分流点，不同频率洪水的水位、流速、流态、流势。动床试验分析遭遇20年、50年洪水河道的冲淤演变规律，为该河段的河道整治提出相应的建议。