长江簰洲湾河段的演变及整治探讨

本文对簰洲湾河段的河道概况、治理现状及存在问题作了较为系统的阐述,对河道历史的、近期的演变作了全面的分析研究。结果表明,在维持现有河势不变的前提下,本河段今后的演变仍呈凹岸崩坍、凸岸淤长、弯道更加弯曲、顶冲段下移的发展趋势。在此基础上提出了维持现有河势及实施裁弯工程两种规划整治设想,对于维持现有河势方案,河道整治工程采取平顺护岸型式,对重要险段进行守护,当采取裁弯工程时,应本着因势利导的原则,密切注意裁弯新河的发展,当新河发展到一定程度及进出口与上下游衔接较好时,及时采取措施,稳定新河及上下游河势,使裁弯工程达到预期的目的,通过对裁弯后上下游水位变化分析及河势演变预估认为:裁弯会引起上游水位下降,这对在一定程度上级解由于下荆江裁弯引起的城陵矶以下河段的淤积、水位抬高将起积极作用,而下游水位则略有抬高,但不致影响防洪,工程是可行的。     

再论三峡水库对下游洞庭湖防洪不利和对汉口有害的分析

根据下荆江裁弯的经验,及其它河道的弯道成因,说明裁弯后局部河段的冲刷,将导致下游河段的淤积和河型的转化.这一经验推理到三峡水库建成以后,清水下泄,局部河段的冲刷,将增加下游河段的淤积和促进自然裁弯.因而使洞庭湖水系入江水流因出口淤积,水流不畅,不利于洞庭湖的防洪,尤其因为汉口下游有起到壅水作用的卡口,更有利于泥沙淤积与促成自然裁弯,将抬高汉口水位,对防洪有害.     

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.     

论三峡工程建成后长江城汉河段的综合整治

分析了长江城陵矶－螺山河段行洪能力的变化和三峡水库运行后该河段 面临的防洪形势,指出降低城陵矶河段水位的有效措施之一是恢复河道原有的泄洪能力,实施牌州裁弯,清淤疏浚和削矶扩卡等为主的工程措施,并以典型洪水为例对牌洲裁弯前后相关河段的水位,水面线及水位流量关系的变化进行了对比分析,论证了牌洲裁弯对降低上游水位的明显作用和该工程实施的必要性。     

论三峡工程建成后长江城汉河段的综合整治

分析了长江城陵矶～螺山河段行洪能力的变化和三峡水库运行后该河段面临的防洪形势，指出降低城陵矶河段水位的有效措施之一是恢复河道原有的泄洪能力，实施牌洲裁弯、清淤疏浚和削矶扩卡等为主的工程措施。并以典型洪水为例对牌洲裁弯前后相关河段的水位、水面线及水位流量关系的变化进行了对比分析，论证了牌洲裁弯对降低上游水位的明显作用和该工程实施的必要性。     

密西西比河下游河道裁弯工程影响与近期演变分析

本文研究了密西西比河下游河道裁弯工程前（19世纪80年代至20世纪30年代）、后（1943年至1992年）河道比降与水流功率的变化；研究河段上自新马德里（密苏里州）下至纳齐兹（密西西比州），全长约900km；具体分析了裁弯工程前、后6个主河段及13个次河段的河道演变。（1）研究表明：研究河段目前的河道比降与水流功率均较裁弯前有较大幅度的增加，其中增幅最大的是富尔顿（田纳西州）至莱克普罗维登斯（路易斯安娜州）河段，其河道比降与水流功率分别增加了27-36％和20-38％；裁弯工程上、下游河段的河道比降与水流功率也有所增加，但其增幅相对较小。（2）过去研究表明：1932年之后，研究河段的床沙非但没有粗化，反而总体发生了某种程度上的细化；由于密西西比河下游河道不是缺沙河道，因此，水流功率的增加和泥沙中值粒径D50的恒定不变只能通过床沙质输沙量的增加来予以补偿，以达到河道新的输沙平衡。（3）过去研究还表明：20世纪密西西比河的河道输沙量是减少的，但由于这一结论主要是依据于实测总输沙量的分析结果，因此并不能据此认为下游河道床沙质输沙量也相应减少了；本文研究表明：裁弯后的床沙质输沙量大于裁弯前，这是因为：裁弯工程直接导致的次河段水流功率的增加，造成了下游河道的冲刷，从而增加了下游河道的床沙质输沙量；事实上，裁弯工程实施后，在通过河道演变调整达到目前新的动态平衡过程中，这部分新增的床沙质输沙量起着十分重要的作用。（4）研究河段目前的平衡状态可概括为：上游河段保持动态平衡，中游河段通过极度冲刷、下游河段通过淤积达到新的动态平衡；仅考虑河道比降与水流功率的变化并不能完全解释裁弯后研究河段的河道演变趋势，还必须同时考虑裁弯工程上游河段河道演变引起的上游河道来沙量的变化。     

江湖关系变化的内在机理

从理论上深入揭示了江湖关系内在联系及机理,着重从荆江与分流河道2个方面分析了径流量变化、冲淤及其河道演变的规律。其中在荆江的径流量变化及冲淤方面包括:荆江裁弯具有分汊河道的裁弯特性;荆江流量加大引起冲刷;荆江流量加大对三口河道的影响;分流河道与荆江同时冲刷;三峡水库建成后荆江及中下游河段冲刷的平衡时间,以及监利输沙量变化的估计等。在分流河道演变方面包括:分流河道作为三角洲上的河道;季节性河道形成——断流机理;分流引起淤积的原因;分流河道的淤积平衡;分流河道进一步分汊后再淤积;分流河道冲刷时挟沙能力会大幅度减少;三峡水库运行后径流量减少幅度大幅变缓。     

下荆江人工裁弯30年

下荆江裁弯工程实施已30年。工程实践表明，下荆江裁弯工程是按照蜿蜒性河段演变规律改造下荆江的治本工程，取得了预其工程效益，但也出现了一些原来认识不足的问题，裁弯工程是动态工程，要深入认识河道演变规律，因势利导，还要加强河道演变与工程效果观测分析，及时修改设计，更好发挥工程效益。引河工程是裁弯工程成败的关键，新河及其上下游河势控制工程则是保持和发挥裁弯工程长期效益的保证。     

三峡工程运用初期荆江与洞庭湖治理问题探讨

自三峡水库蓄水运用以来,受水库蓄水拦沙以及上游来沙减小等因素的综合影响,荆江河道及洞庭湖三口水系水沙特征发生了显著变化。在综合分析荆江河段和洞庭湖区水文情势及河床冲淤变化的基础上,针对三峡运用初期的荆江治理,探讨了芦家河浅滩河段治理、下荆江熊家洲至城陵矶裁弯,以及抑制荆江河床冲刷下切等热点问题;对于洞庭湖治理方面,提出了三口水系优化、松滋口建闸的规划建议,对兴建城陵矶综合枢纽工程问题进行了讨论,并且强调要进一步加强河道演变及江湖关系变化原型观测,以及治理措施的深入研究与论证。     

长江中游宜昌至城陵矶河段河道演变分析

 对长江中游宜昌至城陵矶河段，近30年来实施下荆江裁弯工程和兴建葛洲坝水利枢纽后的河道演变进行了分析，预计三峡工程建成后，本河段总体河势仍将保持稳定，局部河段的河势可能发生不同程度的调整，应加强河道演变观测，采取护岸工程措施，控制有利河势。     

利用三峡枢纽下泄"清水"改善洞庭湖和荆江的防洪局面

随着三峡水库蓄水，上游金沙江大型水电枢纽陆续建成，三峡水库将长期下泄含沙量较小的“清水”。含沙量的大量减小使长江中游实质上已成为一务新的冲积河流。“清水”大幅度地冲刷荆江河段，将对荆江堤防、河势、航道和防洪形势产生重大的影响。另一方面，三峡水库长期下泄的“清水”具有可观的冲刷能力，是一笔宝贵的财富，善加利用可以改善长江中游的防洪形势。本文建议：增加引“清水”入洞庭湖的水量，一方面避免“清水”对荆江河道的过度冲刷；另一方面可以冲刷洞庭湖的一些关键部位，改善湖区的防洪形势、并促进城陵矾以下长江河道的冲刷。     

三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

不同来流量条件下藕池河东支水动力调整

自1950 年以来,随着下荆江裁弯、葛洲坝截流和三峡水库等水利工程的相继建设,荆江河段藕池口分流比逐年减少,而且近期出现长时段的断流问题。为认识汛期流量变化对水动力沿程调整的影响,基于实测地形数据和水文资料建立二维水动力数学模型,可为藕池河段河道整治、疏浚和水系连通工程实践提供参考。结果表明:中、低来流量条件下河道最大流速出现在梅田湖河段;中、高来流量下由于藕池河中支分流能力增加,黄金闸下游水流流速明显减少,最小流速集中在黄金闸—殷家洲河段。受逆坡作用影响下殷家洲河段水流动力轴线自上游开始逐渐偏向右岸,最大流速出现在梅田湖进口靠近河道左岸的口门处,右汊分流比受流量级和过流断面面积控制。     

长江城陵矶-螺山河段水位抬高及原因分析

长江城螺河段水位80年代以来较50～60年代明显抬高，一般枯水位抬高1.20～1.50m，高水位抬高0.50～0.76 m；城陵矶水位在受到顶托时抬高可达1.80 m以上。本文依据40年来荆江及洞庭湖间水量、沙量等实测资料对这一问题进行了全面分析，分析结果表明，发生这种变化的原因主要是下荆江裁弯后加速了三口的萎缩，江湖关系与下荆江出口河势发生变化所致。这一分析成果可为制定长江防洪规划提供科学依据。     

荆江河段地形变化对洞庭湖水文情势的影响

基于实测数据分析了荆江河段冲淤变化特征,采用数值模拟方法定量分析了三峡水库建库前后荆江河段地形变化对2008—2018年8—11月洞庭湖水文情势的影响。结果表明：荆江河道地形变化导致洞庭湖区8—11月水位下降,地形变化对洞庭湖区水位的影响程度随着与城陵矶距离增加而减弱;荆江河段和三口洪道冲刷下切削弱了长江与洞庭湖的水力联系,导致同样来水条件下荆南四河入湖和城陵矶出湖水量减少,从而间接降低了洞庭湖的调蓄能力;在枝城站来水一定的条件下,荆南四河分流量减少导致沙市—螺山河段的流量增加,同流量下螺山站中低水水位有一定的抬高。     

三峡水库蓄水运行后荆江河道特性变化研究

由于三峡水库的蓄水运行、上游建库和水土保持工程的逐步实施,三峡水库入库泥沙量和出库泥沙量均出现大幅减少,坝下游河道将在较长时期内产生较大幅度的沿程冲刷,荆江河段首当其冲.根据三峡水库蓄水运行后荆江河段实测资料,分析了荆江河道特性变化情况,并结合数学模型计算成果,从河型、河势和河床形态等方面对荆江河道特性变化趋势进行了预估.研究结果表明:三峡水库蓄水运行后,荆江河段河道特性总体不会有重大改变,但各河段河势将在长时期内有不同程度的调整,河势调整过程中相应岸段崩岸在所难免.为保障荆江的防洪安全,维护健康长江,促进人水和谐,针对本河段河道特性的变化情况,提出了应对建议和措施.     

荆江关洲河段河道演变分析

关洲汊道位于葛洲坝工程下游长江荆江河段首部。其两汊年内水沙分配随来流少左右易位，临界流量为２００００ｍ＾３／ｓ，即２００００ｍ＾３／ｓ以上，左汊为主汊，２００００ｍ＾３／ｓ以下，右汊为主汊，水沙分配的这种变易性规律，与该河段特定的汊道河槽形态及相应的水力泥沙条件有关。     

长江城陵矶—螺山河段水位高及原因分析

长江城螺河段水位８０年代以来较５０－６０年代明显抬高，一般估水位抬高，１．２０－１．５０m，高水位抬高0.50-0.76m，城陵矶水位在受到顶托时抬高可达1.80m以上，本文依据40年来荆江及洞庭湖间水量，沙量等实测资料对这一问题进行了全面分析，分析结果表明，发生这种变化的原因主要是下荆江裁弯后中速了三口的萎缩，江湖关系与下荆江出口河势发生变化所致，这一分析成果可为制定长江防洪规划提供科学依据。     

三峡工程运用初期荆江河段调关弯道冲淤演变试验研究

三峡水库修建后,由于水库调蓄作用,进入坝下游荆江河道的水沙过程发生了显著变化。荆江河道产生较明显的冲刷,已引起局部河段的河势调整,将在相当长时期内对两岸堤防、已建护岸工程和河道整治工程及河道的稳定产生不同程度影响,进而影响该地区的防洪、航运、生态与环境,以及河流的综合服务功能的正常发挥。采用长江防洪实体动床模型试验,研究了三峡工程运用初期不同时期荆江重点险工段调关弯道的冲淤变化过程,并在此基础上预测河势调整趋势。研究成果可为该段河道的治理和河势控制工程规划、设计等提供技术参考。