水沙条件对黄河下游河床演变影响的分析途径──兼论水沙与断面形态关系

根据黄河等河流的实测资料，分析来水来沙大小及其过程对河床演变的影响，提出断面形态与来流大小、过程的定量关系。以黄河为例，探讨了水沙搭配对河道冲刷与淤积的作用。     

渭河下游河道断面演变特点及其演变机理研究

通过分析大量的实测资料,总结了渭河下游河道断面演变的特点,探讨了断面演变机理,提出了表征断面面积变化的水沙系数的概念,认为渭河下游河道断面变化受潼关高程和水沙系数变化的双重影响,1975年以前平滩主槽面积主要因潼关高程的抬高而增加,1973年至1985年河道断面保持着较大的平滩面积和较强的过流能力,1986年以后主槽面积主要随着水沙系数的减小而发生萎缩,尤其在1993至1997年萎缩成相当的窄深河槽。     

黄河下游河道萎缩模式研究

依据河工模型试验和原型定位观测资料分析，研究了黄河下游河道萎缩的基本模式及河道萎缩与水沙过程的跟随性。结果表明，河道萎缩模式主要有“滩槽并淤”和“集中淤槽”两大类，同时，还存在着“淤积不萎缩”的造床现象；对于某一变异水沙过程，河道萎缩具有“前置”性，而且，河道萎缩并不需要在很长的时期内才可完成，一个汛期内就可能发生明显萎缩；主河槽过流面积、主河槽河床平均高程是判别河道萎缩的必要因子，而断面宽深比不是必要因子。     

渭河下游河道冲淤规律及断面形态变化研究

渭河具有水沙异源的特性,水量主要来自于咸阳以上干流,沙量主要来源于支流泾河。在天然水沙断面资料分析及实体模型试验研究的基础上,根据平滩水位变化情况等,将泾、渭河洪水分为4类组合,分析了典型年份不同水沙组合条件下渭河下游河道的冲淤规律及主槽形态的变化特点。结果表明:1975年以渭河为主的大洪水,对扩大主槽形态、提高主槽输水输沙能力具有明显作用,而1992年以泾河为主的大洪水的作用却不明显;河道萎缩条件下的1995年小水大沙使主槽严重淤积、变得更为宽浅,断面面积减小。     

三峡水库下游近坝沙卵石河段演变规律研究

经过比较三峡水库蓄水后宜昌至大布街河段河床演变预测成果与实际观测数据之间的差异,分析了形成这种差异的原因。结果显示：陈二口以上的河床冲刷,是导致宜昌枯水位下降的主要原因;大布街以下沙质河床的冲刷,虽对陈二口以上河段枯水位影响较小,但却是造成芦家河水道枯期坡陡流急现象的主要原因。以往研究成果与三峡蓄水后实测数据存在差异的主要原因是,预测研究中对芦家河水道河床组成的模拟准确性不够、忽略了沿程冲刷不均匀分布的特性等。     

三峡水库下游河道演变与生态治理研究进展

在自然条件和人类活动影响下,三峡水库下游河道面临着水沙条件和河床演变的新变化,以及防洪、航运、发电、供水、生态等多目标协同治理的新需求,亟需深入开展三峡水库下游水沙输移与河道演变规律、河道生态治理技术方面的研究,促进河道治理与生态保护的协调融合.针对上述3个重要方面的研究成果进行了论述,并结合当前研究工作中的不足,提出...     

建坝后下游河道地形变化预测

综述了计算稳定的河道地形的方法，要求工作量小，输入数据少。除了应用经验公式、极端假设和输沙、水流摩阻理论外，还可使用输沙公式的回归公式。这些方法可证明预报在冲淤河流上建坝后的改变是有效的。     

三峡工程运用前后沙市段河床形态调整特点

为研究裁弯工程实施及三峡工程运用对沙市段河床演变的影响,依据近50 a实测水沙及地形资料,采用河段平均的方法计算了沙市段河段尺度的深泓摆幅及平滩河槽形态参数,定量分析了该河段河床平面及断面形态的调整特点。结果表明:下荆江裁弯后1966—1987年该河段深泓摆动剧烈,平均摆幅约为30.8 m/a;1987—2002年深泓较为稳定,平均摆幅减小为19 m/a;三峡工程运用后2003—2015年深泓摆动有所加剧,平均摆幅约为32.6 m/a。太平口心滩及金城洲处典型断面形态在三峡工程运用前调整幅度较大,运用后相对稳定,而三八滩处典型断面形态在运用前后均发生了明显调整。总体上,三峡工程运用后沙市段平滩河槽形态调整以平滩水深及面积的增加为主,而河宽变化较小。建立了河段尺度平滩河槽形态参数与前5 a汛期平均水流冲刷强度的幂函数关系式,用于反映河槽形态随水沙条件的变化过程。     

黄河下游河道萎缩致灾机理探讨

本文基于水力学原理,结合实体模型试验及原型实测资料分析,探讨了黄河下游河道萎缩的概念、致灾效应和致灾机理。分析表明,河道萎缩是造床过程中河道排洪输沙功能衰退的一种演变现象,其致灾效应是使洪水涨率增大,同流量下洪水水位不断抬升。致灾的现象主要表现在畸型河势增加、工程险情增多、直接造成工程损失及滩区经济损失等。试验研究揭示,主河槽宽度缩窄造成洪水水位涨幅增大,河底平均高程抬升和过水断面面积减小造成洪水水位起涨的基准面抬升是河道萎缩致灾的主要原因。河道萎缩致灾效应的大小与萎缩模式有关,其中以“集中淤槽”模式所形成的致灾效应尤为明显。     

三峡与丹江口水库下游河道河型变化研究进展

在收集三峡与丹江口水库下游河道河型研究成果基础上,总结与分析了三峡与丹江口水库下游河道不同河型的成因,包括来水来沙条件,河道边界条件和比降变化。结果表明,丹江口水库建成运用后,汉江中游河道演变为相对稳定的分汊或单一河道,下游弯道发生撇弯切滩;三峡水库建成运用后,下游河道的变化程度要小于汉江下游。指出了三峡水库下游河道河型变化的复杂性,及需要进一步研究的课题,研究成果可供大型水利枢纽工程下游河道河型变化机理研究参考。     

三峡水库不同调控方式对坝下游河道演变影响

受长江上游干支流来水来沙减少、梯级水库蓄水拦沙等多方面因素影响,三峡水库坝下游水沙过程及河道演变发生了明显变化。采用数学模型作为研究手段,开展了三峡水库不同调控方式对坝下游河道演变影响的初步研究。结果表明:不同控泄流量对坝下游河道冲淤总量有一定影响,但影响程度有限,随着水库运用年限的增加,不同控泄方案间的差异有所减小;不同典型河段均表现为河槽冲刷下切、洲滩冲刷萎缩的演变趋势,且随着时间的延长,冲刷强度有所减小,河段的河势总体变化不大,平面形态及深泓摆动幅度较小;控泄洪峰流量减小后,河道演变的趋势变化不大,但大部分河段的河槽冲刷增大,表现为河槽冲深增加和槽宽增大。     

三峡水库坝下游河道反应与治理对策探讨

受三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游河道将发生长距离、长时期的调整,并引起河势调整、崩岸增加、枯水位下降、荆江三口分流减少等河道反应,需采取科学的应对措施。介绍了国外关于均衡河流与优良河道形态的描述,引入传统五行系统观,分析了比降、流速、床沙、悬沙、水深5个因子的循环激励与制约关系,阐述了河流演变系统自动调整与再平衡过程。为应对河道反应,提出了河道整治与崩岸治理、水库优化调度、河道监测与分析研究等对策,探讨了河道治理原则和典型河段治理思路,建议采用护底加糙、口门改道、潜坝限流等整治措施,以期为坝下游河道保护与治理提供参考。     

三峡工程导流明渠截流垫底加糙拦石坎施工

为降低导流明渠截流施工难度,上下游龙口段施工采用了挚底加糙拦石坎,有效控制和减少了截流进占过程中抛填料的流失,确保了截流施工的顺利完成。垫底加糙拦石坎施工通过导航、定位控制系统的建立和严密的组织及管理,完成了垫底加糙拦石坎抛投施工任务。     

"长治"工程对三峡入库泥沙特性变化影响研究

阐述了三峡水库以上流域的水土流失状况和影响入库沙量的主要因素。以长江干流及支流主要控制站的径流泥沙资料为基础，分析了自1989年实施“长治”工程以来入库水沙特性的变化，并对“长治”工程的效益进行了初步评价，得到寸滩、宜昌站径流泥沙来量减少、主要测站来沙量分配发生变化，主要是嘉陵江来水及来沙量减少的基本认识。同时探讨了减少三峡水库入库沙量的对策措施。     

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。     

三峡水利枢纽上下游引航道冲沙措施研究

借鉴葛洲坝工程的成功经验,有必要采用“动水冲沙“的方法解决三峡枢纽运行至中后期上、下游引航道中的泥沙淤积量较大的问题。为论证冲沙设施布置合理与否及不同大小冲沙流量的冲沙效果等,在完成地下电厂方案的长系列水文年(31 2a至70 6a)淤积试验后对各种年型及冲沙引用流量进行了冲沙试验。冲沙试验成果表明:上下游引航道冲沙效果随冲沙流量增大而增大,下游水位降低对提高冲沙效果有一定成效,上下游引航道水流条件不同,冲沙效果下游往往受上游影响,根据非平衡输沙原理,同一冲沙流量条件下,上游冲沙量较大时,下游冲沙量会有所减少。     

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。