宁夏黄河干流和干支流交汇处河床冲淤演变分析

分别采用沙量平衡法和断面法计算宁夏黄河干流和干支流交汇处的冲淤量,以刘家峡、青铜峡水库运行前(1951-1968年)、刘家峡、青铜峡水库运行后(1969-1985年)、龙刘联合运用(1986-2005年)和近期(2006-2011年)四个阶段对干流的冲淤变化进行了研究,对干支流交汇处1993-2015年历次实测大断面资料进行套绘,分析了1993-2015年干支流交汇处的断面特征变化以及干、支流不同水沙组合对干流和干支流交汇处冲淤的影响。分析结果表明:宁夏黄河干流年均来沙系数越大,干流河床淤积越严重,但支流来沙量的增大对干流河床冲淤的影响不大;干支流交汇处年均全断面冲淤量与干流年均来沙系数无明显相关关系;支流年均来沙系数越大,干支流交汇处断面反而冲刷越严重。     

黄河内蒙古河段来沙组成对河道淤积影响研究

泥沙输移不仅受水流和边界条件的影响,泥沙粒径的粗细会直接影响泥沙的输移过程,引发河床的冲淤调整.黄河内蒙古河段的淤积不仅受水沙量的影响,支流和干流来沙组成的影响也不可忽视.本文以水文站的实测资料为基础,结合孔兑取样结果,以三盛公-头道拐冲积性河段为对象,分析了1960-2005年悬沙组成的变化特点、分组泥沙的冲淤特性及支流不同来沙情况下干流、孔兑来沙组成对河道淤积的影响.研究表明,孔兑来沙量少时,沿程悬沙组成略有细化相应的河床冲淤调整取决于干流来水来沙条件;孔兑来沙量大时,对于冲刷时段沿程悬沙组成略有粗化,对于淤积时段悬沙组成沿程明显细化,但头道拐的悬沙组成并没有因为支流来沙量大而发生明显的变化,表明孔兑粗泥沙基本都淤积在河道中,对干流淤积产生较大影响.研究提出的内蒙古河段淤积泥沙来源的相关成果,可为区域防洪减淤措施的研究提供参考依据.     

孔兑入汇角度对黄河内蒙古段河道冲淤的影响

选取黄河内蒙古河段典型支流毛不拉孔兑为研究对象,对其来水来沙特性进行了讨论。选取典型水沙过程,采用模型试验手段,在同样水沙条件下,分别模拟了孔兑水沙在现状条件和切滩导流条件下对干流河道冲淤变化的影响。结果表明:改变支流入汇角度能有效改善黄河下游干流河段局部淤堵的状况,但同时对下游河道的淤积影响范围也相应增大。     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

嘉陵江入汇对长江重庆河段影响的分析

长江是我国第一条大河,水量丰沛,流域广阔,沿江许多支流汇入长江干流.支流的入汇使长江的水流及泥沙运动受到很大的影响.特别是流域面积较大,水、沙量丰沛的支流,其影响就更大. 本文根据对长江支流嘉陵江的来水,来沙条件及入汇处长江干流重庆河段的水流和泥沙运动情况的分析,探讨了嘉陵江入汇对长江重庆河段的影响.得出了在不同汇流比条件下重庆河段的水位、水面比降、流速及河床冲淤等变化的规律.为支流入汇对干流的影响提供了一些定量的关系.     

淤泥质河床冲淤分析计算

根据床面剪切力和水流挟沙力对床面冲淤的影响,针对处于冲淤平衡状态下的床面,利用权重法建立了剪切力和水流挟沙力共同作用下的床面冲淤计算公式,可以广泛地应用于淤泥质河床的冲淤计算。采用剪切力、挟沙力以及二者所引起床面冲淤率的比值等3个参数,整理得出床面冲淤类型,用以分析床面冲淤形态和床面冲淤特点。通过开敞航道淤积、顺岸式港池冲淤以及滩面流速改变引起的床面演变等3个实例,说明本研究成果有较好的实用价值。     

塔里木河干流治理工程实施后泥沙冲淤演变分析

文章对塔里木河干流治理河段来水来沙、风积沙和大断面等实测资料进行整理分析,并运用沙量平衡法和断面法进行了塔河干流治理河段冲淤量的计算,并总结了塔河干流主要支流水沙变化特征及河道冲淤与河势变化的关系与特点,进而对塔河干流治理河段纵横断面丰枯水系列对河道形态的影响、水力学关系等进行分析。结果表明,河段泥沙冲淤多年来基本保持平衡,主槽微冲现象显著,滩地微淤,其中新满其至大坝河道淤积强度小,微淤状态,阿拉尔至新满其河段为游荡型河段,淤积现象更明显,应加强对塔河干流治理河段淤积观测,加速阿拉尔至新满其河段的综合治理。     

黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

干支流水沙对黄河内蒙古河道冲淤量的贡献率

根据大量实测资料,采用多元回归和偏相关分析等方法,分析了不同时期干支流水沙对黄河内蒙古三湖河口至头道拐河段冲淤量的贡献率。结果表明:1952-2012年长系列黄河干流径流量、输沙量和支流十大孔兑输沙量等3个影响变量对干流河道冲淤量的贡献率在汛期分别为20.6%、23.1%和56.3%;年内分别为24.8%、24.7%和50.5%。由此可以看出,十大孔兑来沙对该河段冲淤量影响最大,而干流水沙对该河段冲淤量影响程度相当。1960-1986年时段3个影响变量对冲淤量的贡献率分别为17.6%、17.4%和65.0%;而1987-2012年时段3个影响变量对冲淤量的贡献率分别为8.8%、14.7%和76.5%。由于1987-2012年时段干流来水量大幅度减少,从而导致十大孔兑来沙对该河段冲淤量影响程度进一步提高,贡献率达到76.5%。因此,要想减少该河段的淤积,首先要减少十大孔兑入黄沙量,其次要减少干流来沙和增加干流来水量。     

不同时期黄河泥沙淤积灾害分析

在系统分析1950年7月-2005年6月不同历史时期黄河干流泥沙分布特点基础上,通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙淤积及存在的问题,提出减灾建议。（HKY—JBYW一2007—06）     

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。     

Experimental study on the bed topography evolution in alluvial meandering rivers with various sinuousnesses

The bed morphology in alluvial meandering rivers is composed of both alternatively distributed free bars and curvature related point bars. To study the influence of channel sinuousness on the flow and sediment transport, and consequently the bed morphology in meandering rivers, experiments were carried out in a series of curved channels with erodible bed fixed side walls. Measurements on the surface flow field, bed topography evolution and sediment transport rate were performed. Experimental results show a high velocity area near convex bank at a streamwise position a little bit upstream of the apex and the increasing in sinuousness of channel tends to increase the cross-sectional variation of flow velocity at the apex of bends. Point bars and pools appear in the channel bends in all experimental runs the bedform has an obvious tendency of downstream migration as a whole. The quasi-equilibrium bedform in the channel bends are dominated by two independent factors: the influence of curvature and the influence of flow-bed instability inside the channel. The increasing of flow rate leads to a faster development of bars and pools, as well as faster downstream migration of the entire bedform. The increase of sinuousness in channel bends leads to the increase of both the spatial and the temporal fluctuation of bedforms. Bedload is dominant in the sediment transport and the sediment transport rate tends to increase with the increasing of the inlet flow rate but decrease with the increasing of the channel sinuousness. Computational results on the bed topography in river bends was also presented based on empirical models, showing that the highly sinuous channels have more uncertainty in bed morphology and more difficult to be predicted with mathematical models when compared with slightly sinuous channel bends. The coupled interaction of point bars, mid-channel bars, alternative bars and even sand ripples are thought to complicate the mechanism and make the bed morphology difficult to predict. The experiment results can be useful for further theoretical study on the dynamics of river meanders with water depth-width ratio as small as 1/10 to 1/20 and bedload dominated sediment transport.     

长江口北支水道水沙特性分析

从实测资料出发,结合水流数值计算成果,对长江口北支水道的水流、泥沙和含盐度等资料进行分析,得出了北支水道的水沙特性,并分析了水沙变化与河床变化的相互关系.北支水道在1958年南通河段河势控制后,径流分流比逐年下降,并渐趋稳定于3%左右.北支水道受径流影响越来越小,主要受潮流作用.随着水沙特性的逐年变化,北支水道0 m以下槽蓄容量逐年减小,并渐趋稳定,北支上段为逐年淤积最快的区域.由此反过来影响了水沙条件的进一步变化,使北支上段平均潮差增加,北支的会潮点由崇头附近下移至青龙港附近.     

无坝取水分流防沙试验研究

都江堰水利工程是人类历史上无坝取水工程的典范。研究分析了都江堰工程的布置特点以及引水防沙原理,与现代分流拦沙技术相结合,应用于我国西部山区某河流的取水枢纽布置。通过模型试验,在河道主流中心位置布置人工岛,将河道分为内江和外江,模拟枢纽的取水防沙效果。结果表明:在内江入口处设置拦沙坎减小了进口附近河段的流速,有效阻碍了泥沙进入,不影响工程取水效果;受拦沙坎影响,内江流速小于天然河道,但由于人工衬砌的内江底部糙率小于天然河道,泥沙随水流一起向下游运动,在弯道环流下大部分泥沙沿人工岛一侧运动并从飞沙堰排入外江,少量进入取水口泥沙沉积在沉沙池。     

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。     

长江下游过江隧道河段最大冲深数值模拟

隧道工程所在位置河床的最大冲刷深度是过江隧道方案设计的关键参数之一,合理确定最大冲刷深度能为保证工程安全和减少投资提供重要设计依据。在分析近年来河道演变特点和前人所做研究的基础上,以长江下游仪征水道世业洲河段拟建过江隧道为例,分析工程河段的来水来沙特点,采用二维水流泥沙数学模型对不同水文年条件下河段河床最大冲刷深度进行了研究。在验证模型水流和泥沙冲淤相似的前提下,确定了动床模拟的不利水沙系列为2007—2010年+1998年+300年一遇洪水流量过程,并结合地质勘测资料对模拟结果进行了合理预测。最终确定过江隧道断面河床左汊最大冲深为10.85 m,右汊最大冲深为8.87 m,该结果对拟建过江隧道工程而言偏于安全。     

黄河下游丁坝缩窄河道泥沙冲淤特性试验研究

通过动床模型试验研究了黄河下游裴峪至官庄峪丁坝缩窄河段,在河道不同位置布设丁坝,不同情况下丁坝相对长度(丁坝长度与原河道宽度之比值)对河道泥沙冲淤变化的影响。结果表明：水沙运动要素变化受丁坝布设位置和长度等影响较大,随着丁坝相对长度的增加,汛期主河槽冲刷量和滩地淤积量逐渐增大,主槽范围相应扩大,其高程普遍呈下降趋势,特别是缩窄断面导流堤顶端部位出现明显的局部冲刷坑,束水冲沙、增大输沙能力的效果明显。当丁坝相对长度大于0.50时,主流线偏移、断面流速分布和河床冲淤的变化速率明显增大,不利于河道稳定。     

Analysis of Bed Load Equations and River Bed Level Variations Using Basin-Scale Process-Based Modelling Approach

Bed load transport is a key process in maintaining the dynamically stable channel geometry for restoring the form and function of river ecosystems. Bed load consists of relatively large sediment particles that are moved along the streambed by rolling, sliding or saltation. Currently, various empirical correlations are used to estimate bed load transport rates since no single procedure, whether theoretical or empirical, has yet to be universally accepted as completely satisfactory in this aspect. Bed load particles are primarily sourced from river bed materials or banks. The amount of bed load and its spatial distribution contributes significantly to river bed level changes. Hillslope sediment contribution, mostly available to the river in the form of suspended load, also plays an important role in river bed level changes. This study aims to analyse different bed load equations and the resultant computations of river bed level variations using a process-based sediment dynamic model. Analyses have revealed that different bed load equations were mainly deduced from the concept of relating bed shear stresses to their critical values which are highly factored by the slope gradient, water discharge and particle sizes. In this study, river bed level variations are calculated by estimating total surplus or deficit sediment loads (suspended loads and bed loads) in a channel section. This paper describes the application of different widely used bed load equations, and evaluation of their various parameters and relative performances for a case study area (Abukuma River Basin, Japan) using a basin-scale process-based modelling approach. Relative performances of river bed level simulations obtained by using different bed load equations are also presented. This paper elaborates on the modelling approaches for river bed load and bed level simulations. Although verifications were not done due to unavailability of field data for bed load, qualitative evaluations were conducted vis-à-vis field data on flow and suspended sediment loads as well as the bed loads presented in different past studies.     

冲积河流推移质输沙最优河道形态影响因素理论分析

为从理论上确定水沙动力、阻力和边界条件对冲积河流推移质输沙最优河道形态和最小比降的影响,基于 水力半径分割方法将河床整体糙率划分为河岸糙率和河底糙率;采用河道形态自动调整变分方法,以等腰梯形为 河道过水断面,推导推移质输沙率与河道形态的关系,分析河岸与河底相对糙率、河岸坡角、流量、输沙率、中值 粒径和河底糙率对最优河道形态和最小比降的影响。结果表明：最优河道形态和最小比降随河岸与河底相对糙 率的增大而减小,随河岸坡角的增大而增大。流量或者河底糙率的增加将使最小比降减小,同时造成最优河道形 态趋向窄深。输沙率或者中值粒径的增加将使最小比降增大,但两者对最优河道形态演变的影响不同,输沙率增 大将使最优河道形态向宽浅发展,而中值粒径增加将使最优河道形态向窄深发展。     

日本大井河河床变动的数值模拟

利用一维的泥沙数值模型研究了位于日本中部的大井河河床变动情况.在传输模块中考虑了床沙的非均质特性.1981至1996年实测的流量和泥沙数据被用于确定模型参数.为了控制下游河道的淤积,针对不同的挖沙范围和大坝的有无对大井河泥沙传输进行了30年的预测.根据计算结果提出了下游河道和河口的整治方案.