三峡水库175m蓄水后荆江典型分汊河段演变趋势预测

三峡水库蓄水后,长江中游局部河段冲刷调整剧烈,尤以分汊河段最为显著,给航运及河势稳定带来了一系列不利影响。以荆江典型分汊河段——沙市河段为例,分析了三峡水库蓄水前后的演变特点,明确了水动力条件、来沙变化及洲滩相互作用对河床演变的重要影响,并提出了影响滩槽变化的特征流量级的概念。在此基础上,采用数学模型对河床演变的趋势进行预测,结果表明,该河段的滩槽格局将进一步调整,通航安全问题仍然存在。     

近坝段年内交替型分汊河段河床调整特点

枢纽修建后引起水沙条件的变化必然造成年内交替型分汊河段河床的冲淤调整.通过实测资料分析的方法,分析了三峡下游近坝段典型年内交替型分汊河段的冲淤变化,并在此基础上总结了年内交替型分汊河段演变的一般规律.研究结果表明,近坝段年内交替型分汊河段年际间冲淤交替,整体以冲为主,水流动力轴线的摆动在分汊河段的冲淤调整中起到了关键作用,水库下泄的不饱和水流使得两汊交替冲刷,两汊发展的不平衡,洪水主汊冲刷幅度要大于枯水主汊,两汊高程差的逐步减小将引起河段水流运动和分流比的变化,对分流格局的稳定有着巨大影响.     

分汊河道水沙运动特性及其对河道演变的影响

以实测资料为依据,从理论上分析得出了稳定分汊河段的水面纵比降大于单一河段;分析了分汊河道进口段的水沙运动及输沙特性以及对汊道演变的影响;基于平衡输沙原理,分析得出了分流分沙变化对分汊河道冲淤影响的关系式,即分汊河道的冲淤演变与上游来沙量、主支汊分流分沙比及其变化等因素有关。     

三峡水库建成后长江中、下游河道演变的趋势

定性分析了三峡水库建成后长江中、下游河道将发生的长期和深远的变化。第一部分介绍了江湖关系变化,包括分流分沙、分流河道冲淤、入湖泥沙减少、荆江干流的相应变化,以及对城陵矶至武汉河段的影响。第二部分研究了冲刷过程中的几个重要问题：包括上荆江沙市至藕池口河段经交换粗化而变为沙、卵石河床,城陵矶以下河段是否会出现局部粗沙砾石河床,分汊河道支汊淤塞,以及芦家河浅滩变化等问题。最后对荆江断面形态、河势变化和下游河型转化趋势作了预估,并对中下游河型转化趋势进行了讨论。     

长江中下游分汊河道的演变特点及稳定性

长江中下游是典型的河槽分汊型河流,主槽与支汊交替转化是最突出的演变特点。两者保持相对稳定是由于分流分沙对支汊有利;其发生转化是由于河势变化引起了主流线的摆动、汊道分流区水面横比降的变化及汊道的水、沙重新分配。经与国内外一些分汊河流对比,分析各种影响因素,指出长江属于江心洲高度发育、稳定性高的分汊河流。     

基于MIKE21的信江八字嘴顺直分汊河道水动力特性及河床演变分析

为阐明信江八字嘴航运段分汊河道岸堤水力特征及河床演变趋势,利用MIKE21水动力模块构建研究水域二维数学模型,并运用梅港站水文数据对模型进行率定和精度验证。在此基础上,开展信江顺直分汊河道不同水文时期的水动力特性分析,阐明分汊河道各段的发育演变趋势。计算结果表明:左汊是主要的过水汊道,该分汊河道的分流比随着流量的增大而下降。流速呈不规则分布,区域间流速变化显著,分流段左汊出现主流,收窄处出现最大流速,水位从分流区到汇流区均匀下降。河势发育演变整体稳定性较好,河道发育演变主要体现在分汊河道中河床冲淤的局部变化。所建模型能有效模拟分汊河道分流比及水位变化情况,可为河道安全防护及通航稳定研究提供科学依据。     

长江宜都段水流运动特性及河床冲淤演变分析

长江宜都河段为一典型低水弯曲分汊河段。利用2005年实测河道地形与水流资料,在5种不同入口流量条件下,计算模拟了河段内的水流。以此为实例研究了弯曲分汊河道水流的运动特性,包括河道流速分布的沿程变化、水面纵比降的变化和水流动力轴线年内的摆动等,并探讨了弯曲分汊河段水流运动与河床冲淤演变之间的关系。研究成果为航运、防洪、取水等部门提供了基本资料。     

天兴洲河段河势近期演变及分流分沙比分析

根据实测水文河道资料,分析了天兴洲河段河势的近期演变。结合天兴洲左右汊分流分沙比实测资料,得出结论:20世纪50～80年代,随着右汊的冲刷发展和左汊的淤积抬高,逐渐形成天兴洲左支右主的河势,目前基本趋于稳定,且尚无再次转化的趋势。三峡水库蓄水对天兴洲河势局影响不大,各种整治工程的实施,对河势的稳定起到了积级的作用。     

三峡水库运用后连续急弯河道冲淤特性分析

为探究三峡水库运用后下游连续急弯河道的冲淤调整规律,根据七弓岭、观音洲河段实测地形资料和水文资料,研究了水沙变异条件下河势变化和冲淤特性。研究发现:①三峡水库受上游水库调蓄作用,上游来沙量大量减少,上游来水基本处于清水状态;径流量重分配,枯水期流量增加,汛期洪峰削减。②三峡水库运行后,七弓岭、观音洲上下2个急弯河段首先冲刷,然后转变为“上冲下淤”的相反的冲淤性质,后又恢复为同时冲刷的状态;年内表现为枯水期冲刷,汛期淤积,上下弯道总是表现出相反的冲淤形态,即枯水期“上淤下冲”,汛期“上冲下淤”。③三峡水库运行后,七弓岭急弯河道趋向窄深,观音洲急弯河道则以展宽为主,弯道段与过渡段冲淤表现相反。研究结果以期完善弯曲河道的演变理论,并对下荆江河床演变预测、河道整治及河道保护工作提供技术支撑。     

三峡水库蓄水后铜陵河段演变特点及趋势分析

长江下游铜陵河段为典型的鹅头型多汊河道,通过对三峡水库蓄水前后该河段水沙特性、深泓线、平面形态和断面冲淤变化的分析,结论表明,受三峡水库运行和上游水土保持工程的影响,该河段上游的大通站来沙量大幅减少,河段内各汊道发生相应的调整。其中成德洲右汊和南夹江汊道冲刷发展,成德洲左汊进口有所淤积,造成成德洲右汊和南夹江汊道分流比逐渐增大,对南夹江的防洪造成不利影响。建议采取适当的治理措施,防止河势向不利防洪和航运方向进一步发展。     

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...     

三峡水库变动回水区河道推移质输移特性研究

通过对三峡库区有关的野外实测资料、模型试验和计算资料,分析了三峡水库变动回水区河道推移质输沙特性,三峡水库运行末期,变动回水区泥沙淤积物以沙质推移质为主,其中上段还有孵石推移质。从上游往下游,泥沙淤积物的颗粒逐渐变细,主槽的粒径组成粒粗,而边滩的粒径组成较细。随着水库运行年限的增长,主槽泥沙颗粒经历着粗化过程,而边滩却处于不断细化过程。主槽中原来淤积的细颗粒泥沙由于新淤积粗颗粒的保护和荫蔽作用,主槽的泥沙尽管粗化,水库运用后期的主槽淤积物仍有较细的泥沙颗粒存在,对于物模试验中放水过程对推移质输沙的影响、水库变动回水区所特有的碍航现象,以及修建向家坝和溪洛渡水利枢纽后变动回水区的推移质泥沙输移等问题,还有待在相性基础理论中进一步研究。     

三峡水库对长江中游牯牛沙水道的影响分析及航道整治研究

以长江中游典型放宽型浅滩碍航水道—牯牛沙水道为背景,根据实测资料分析了三峡水库对牯牛沙水道水文泥沙特性的影响,研究了牯牛沙边滩宽度及面积与汛后退水期天数的关系。在深入分析牯牛沙水道碍航特性的基础上制定了航道整治方案,采用二维水沙数学模型对牯牛沙水道治理前后的汛后蓄水冲刷过程进行了模拟,分析了整体方案实施后的工程效果。     

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。     

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。     

三峡水库水质演变趋势及保护对策

分析三峡库区干、支流水质现状及其在蓄水前、135m蓄水后和156m蓄水后3个阶段的演变趋势,研究水库蓄水对库区水质的影响。结果表明,库区干流现状水质总体较好且蓄水前后保持基本稳定;库区支流蓄水后水质有所下降,现状水质总体较差;部分支流的局部区段在蓄水后发生了水华。结合库区实际情况,针对性地提出了三峡水库的水质保护对策。     

三峡水库蓄水前后嘉鱼水道河床演变

长江中游河道宽阔,分汊河段较多,洲滩冲淤消长变化较大,河道深泓主流摆动也较频繁,三峡水库蓄水运行后,分汊河道演变及航道条件随之发生改变。以长江中游主要碍航浅水道之一的嘉鱼水道为例,在已有研究成果的基础上,结合近期实测资料,分析微弯分汊型河段自身演变,认识三峡水库蓄水前后水道演变过程和特点,分析水道演变的影响因素,探讨三峡工程对本水道演变的影响,在此基础上预测水道演变趋势和航道条件变化。分析结果表明:三峡水库蓄水改变了嘉鱼水道过渡段单双槽交替的变化规律,弱化了汪家洲边滩与复兴洲低滩彼此消长的关系,河道洲滩以冲刷为主,预计在三峡工程的长期影响下低滩仍会有所冲刷,左汊进口更趋宽浅,主流摆动空间增大,航道条件的不稳定性较大。     

Spatial and temporal sedimentation changes in the Three Gorges Reservoir of China

This study examined the temporal trend of sedimentation in China's Three Gorges Reservoir (TGR) from compiled sediment data at multiple temporal scales. Based on decade‐averaged annual sediment loads, a decreasing trend of sediment supply between 1950s and 2000s was found, with a lower‐than‐expected mean sedimentation rate. From 2003 to 2013, the annual sediment supply generally decreased, with the annual sediment deposition rate being about 50% less than that predicted with prior numerical models. The reduced annual sedimentation rate was attributed to (relatively) small dam building within the upstream watershed, conservation activities and sand/gravel mining. Morphological changes at two cross sections within the TGR between 2003 and 2013 indicated that sediment deposition caused only limited bed accretion along the main course of the TGR. In the tail area of the TGR, where sediment transport ceases first, the sedimentation occurring between 2004 and 2013 was insufficient to impede navigation. These results indicate that at least as a first approximation sedimentation in the TGR is well controlled, making it a subdued ‘river dragon’.