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。     

水库下游冲刷的数值模拟──模型的检验

文献（１）建立了水库了游冲刷的一维数学模型，模型考虑了非均匀悬移质不饱和输移，非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。本文利用系统的水槽试验资料及汉江丹江口水库水游，长江葛洲坝下游冲刷资料对文献（１）提出的模型进行了全面检验，检验结果表明，计算的冲淤量及沿横断面分布，出口断面含沙量过程，推移质输沙率，各河段床沙粗化过程及水位过程均与实测资料吻合较好。     

三峡水库蓄水前后长江枝城至沙市段水质评价

为探讨三峡水库蓄水以来长江枝城至沙市河段的水质变化情况,利用这一河段3个断面水质实测资料,通过模糊评价方法与权重值分析,对1998~2011年水质状况进行了分析评价。结果表明,枝城至沙市河段水质尚好,铅为对沙市河段水质影响最大的污染因子。对比了三峡水库蓄水前后的水质评价结果,表明水质状况未受明显影响,分析成果可为相关机构管理该河段的水资源提供参考。     

丹江口水库清水下泄冲刷含沙量的特性分析

丹江口水库蓄水以后,由于清水下泄,坝下游河道沿程产生了不同程度的冲刷,使得沿程的含沙量和级配组成发生了明显的变化。本文根据丹江口水库坝下游16年的实测资料,分析了坝下游河道清水冲刷含沙量和级配的变化特性。并对清水冲刷过程中,干流河段内的沉速及含沙量的衰减现象作了分析,建立了干流河段内冲刷含沙量的衰减关系.文中用衰减式对丹江至皇庄段、丹江至仙桃段的干流冲刷含沙量资料作了验算,实测与计算值比较,结果尚好.     

三峡工程蓄水运用后长江中游河道演变初步研究

三峡工程是长江流域治理开发的关键性工程。本文在分析三峡工程蓄水运用以来坝下游水沙特性变化的基础上,采用长江中游宜昌至湖口多年的实测地形资料,对建库前后该河段的泥沙冲淤变化及河势演变特点进行了深入的探讨。研究表明:三峡工程蓄水运用以来,坝下游输沙量大幅减小,荆江三口分流分沙特性尚未发生明显变化,长江与洞庭湖的关系进一步调整;坝下游河势总体稳定,但河床冲刷强度加剧,并由蓄水前的冲槽淤滩转变为滩槽均冲。宜昌至枝城河段河床纵向冲刷明显、洲滩面积萎缩、床沙明显粗化;荆江河床冲刷下切,河床形态逐渐向窄深形式发展;城陵矶至湖口河段部分弯道段主泓横向摆动、凹岸崩塌,分汊段主泓摆动不定,滩槽冲淤交替仍较为频繁。     

三峡水库蓄水后宜昌至沙市河段冲淤变化分析

三峡水库蓄水运行后,下泄沙量大幅减小,为了解坝下游河道变化情况,运用断面地形法计算分析了宜昌至沙市河段的冲淤变化。从来水来沙变化过程、河床形态、河床组成、比降等方面对冲淤变化的影响因素进行了分析研究。结果表明:河段的冲淤变化是水沙组合、河床组成、河床形态等因素综合作用的结果,其中来沙量的大幅减少是主要因素;不同河段各因素对冲淤变化的影响大小存在差异,即枝城至沙市河段的冲淤强度大于宜昌至枝城河段。     

水库下游河道冲刷机理探讨

本文运用非饱和非均匀沙输移的一般理论，对水库下游河道的含沙量变化，河道冲刷及粗化等现象的机理进行了探讨，得到了坝下游河段长距离冲刷及含沙量变化的主要原因是床沙级配的调整，并且随着时间的推移过程逐渐向下游发展，在冲刷过程中细颗粒泥沙总是冲刷的，而粗颗粒泥沙则有可能淤积等结论，这些结论和观测资料是一致的。     

三峡水库蓄水后长江中游河床粗化及含沙量恢复特性分析

三峡水库蓄水后清水下泄,长江中游含沙量将长期处于严重不饱和状态,水流含沙量沿程恢复将会引起长江中游河道长距离冲刷。根据三峡水库蓄水以来实测资料,分析了长江中游河段河床粗化与月均含沙量恢复的特性。结果表明:三峡水库蓄水运用以来,宜昌-枝城河段床沙粗化明显,河床已基本以卵石为主;枝城-监利河段河床粗化较为明显;监利-螺山河段、螺山-汉口河段河床有一定程度粗化。三峡水库蓄水运用后,d0.125 mm粒径沙量在长江中游沿程恢复缓慢且恢复程度远小于蓄水运用前,d0.125 mm粒径沙量在宜昌-监利河段恢复速率较快,且在监利站附近该粒径含沙量基本恢复饱和。宜昌-监利河段月平均含沙量恢复达到最大值,监利-螺山河段月平均含沙量以减小为主,而螺山-汉口河段月平均含沙量变化不明显。研究成果为将来水库下游不平衡输沙的深入研究提供了参考。     

挟沙能力级配及有效床沙级配的概念

本文阐述了笔者在研究非均匀悬移质不平衡输沙时引进的两个重要概念:挟沙能力级配及有效床沙级配。 文中首先指出以前对迭加输沙率的方法,即令对非均匀沙运动最简单的情形(强平衡输沙),仍然存在着一些分歧,还缺乏统一认识。其次论述了强平衡条件下,由泥沙运动统计理论得到的挟沙能力迭加的基本关系,和挟沙能力级配的引进。第三,从扩散方程出发,论证了挟沙能力迭加关系的正确性。第四,闸述了不平衡输沙条件下,挟沙能力级配及有效床沙级配的概念。第五,证明了在明显淤积特殊条件下,淤积物级配即为有效床沙级配,含沙量级配即为挟沙能力级配。     

三峡水库蓄水后宜昌一杨家脑河段冲刷及粗化

水库蓄水引发的下游河道再调整,对河流未来演变与人类活动均有重要影响.根据现场实测水文、地形与床沙资料,对三峡蓄水后下游宜昌-杨家脑河段的河床冲刷下切、粗化等现象进行了统计分析.结果表明,三峡水库蓄水后导致宜昌相同来流情况下来沙剧减,这是导致研究河段冲刷的根本原因.2002-2006年间主要冲刷区逐年下移,冲淤幅度逐渐变小.而2006年汛末与2008年汛末三峡水库水位的抬高均导致冲刷量的突增.2002-2006年各河段曼宁糙率值逐步增大,尤其是坝下河段.床沙组成中卵石含量迅速提高,坝下河段河床中值粒径亦明显增大,而枝城以下河段不明显.这种上、下游河段粗化过程的差异性与河道冲淤、糙率变化是一致的.     

三峡工程运用初期上荆江杨家脑至郝穴河床冲淤变化试验研究

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.利用长江防洪实体动床模型试验研究了...     

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。     

长江三峡工程水文泥沙原型观测

三峡工程运行后,大量泥沙将在水库内淤积,下游河床将发生冲刷,其泥沙问题是三峡工程建设中的关键性技术问题之一.我国高度重视三峡工程泥沙问题,投入了大量的人力、物力和财力,在开展泥沙问题研究的同时,更加注重水文泥沙原型观测工作,收集了大量的水位、流量、悬移质泥沙、推移质泥沙、水库淤积、坝下游冲刷和重点河段河道演变原型观测资料,目前已取得显著成效,并且推动了对长江水文泥沙规律的认识和泥沙研究的发展.介绍了长达70 a的工程论证过程以及建设过程中的三峡工程水文泥沙原型观测及其进展情况.     

三峡坝下游荆江河段泥沙组成分析

根据实测资料,应用泥沙最大粒径dmax及中值粒径d50的变化规律,对三峡水利枢纽坝下游河段床沙、悬沙组成及其蓄水后变化分河段进行统计分析。从洲滩组成、水下床沙、悬沙的变化来看,三峡蓄水后该河段泥沙有粗化现象。     

三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究

三峡工程泥沙问题是贯穿三峡工程论证、设计、施工、运行中的关键技术问题之一,针对三峡水库蓄水运用以来出现的新情况、新问题和新需求,开展了三峡水库和下游河道泥沙模拟与调控技术研究,取得了如下主要成果:揭示了三峡水库泥沙絮凝规律、清水冲刷条件下推移质输沙及河床二次粗化机理、坝下游典型滩群演变与水库水沙过程调节的响应关系;提升了水库和坝下游河道泥沙数学模型技术,大幅提高了模拟精度;建立了三峡入库泥沙预测模式,提出了三峡入库新水沙系列;揭示了长江与洞庭湖、长江与鄱阳湖江湖分汇关系调整机理及变化趋势;研发了透水坝头和台阶式坝头两种新型航道整治结构技术;提出了三峡水库泥沙调控与多目标优化调度方案,优化了"蓄清排浑"运用方式,拓展了三峡工程综合效益,为三峡工程高效安全运行提供了技术支撑。     

三峡水库库尾重庆主城区河段冲淤特性

重庆主城区河段是西南地区水陆交通枢纽,其河道泥沙冲淤关系到防洪、航运及码头作业等一系列问题,是三峡水库泥沙问题的重点内容之一。三峡水库175 m试验性蓄水后,该河段位于库尾段,年内水力特性显著改变,河床冲淤规律相应发生变化。依据实测水沙及河道原型观测资料,对比研究了近15 a天然状态下和三峡水库175 m水位试验性蓄水后河段的泥沙冲淤变化。结果表明:自然状态下重庆主城区河段以冲刷为主,汛后走沙、汛期淤积规律明显,且汛后为主走沙期;三峡水库175 m水位试验性蓄水后至2012年河床冲刷强度下降,主走沙期推迟至汛前消落期;2013年以来上游来沙大幅减少使得河段冲刷强度增大。研究成果可为三峡水库优化调度和重庆主城区河段的规划治理提供参考。     

川江臭盐碛河段河床演变分析研究

本文根据该河段在1962年、1963年及近几年的河床演变观测资料,对该河段的水流运动、悬移质输沙、沙质和卵石推移质的输移等方面进行了分析,得到该河段的冲淤变化与其来水过程、水流结构和水流挟沙能力的次饱和程度等的相互关系。并根据该河段的冲淤演变规律,对三峡水库采取“蓄清排浑”顺应川江河道演变规律的运用方式进行了分析。     

Responses of river bed evolution to flow-sediment process changes after Three Gorges Project in middle Yangtze River: A case study of Yaojian reach

The Three Gorges Project(TGP) has changed the flow-sediment process in the middle Yangtze River. For navigation purposes, there is an urgent need to study the changes of the river regime over a long-term period and the shoal-channel evolution over different seasons since the completion of the TGP. Based on analysis of the measured data and the results of a two-dimensional mathematical model, the changes of the river regime and river bed evolution in the Yaojian reach downstream of the TGP were studied. Results show that a high sediment transport flux helps to keep the main flow in the North Branch, while a low sediment transport flux helps to keep the main flow in the South Branch. Thus, the main branch will not change in the near future because of the low sediment transport load. In this study, the flow-sediment process adjusted by the TGP was restored to the conditions before the TGP, and the river bed evolution under the adjusted and non-adjusted flow-sediment conditions was calculated. After the completion of the TGP, the reservoir storage accelerated the flood recession process and decreased the erosion by11.9% under the flow-sediment conditions in 2010, and the deposition in the flood season decreased by 56.4%.     

三峡水库泄水波与沙市站水位流量响应关系研究

三峡水库投入运行后,其下游特别是荆江河段水沙特性发生了明显改变。长期以来,众多研究者在不同阶段对三峡水库运用后下游河段行洪能力的变化进行了大量研究,但得出的结论和认识不尽相同。沙市站水位流量关系是确定荆江河道行洪能力的主要依据,对于三峡水库实施荆江补偿调度也至关重要。采用数值模拟方法,分析了受河道变化及洪水特性改变双重影响下沙市站水位流量关系的变化规律,同时模拟了沙市洪峰水位与三峡水库不同泄水波的响应关系。结果表明:洪水波的波型变化对沙市水位流量关系产生影响,多数情况下,同流量下断波洪水的洪峰水位略高于天然洪水;沙市河段行洪能力基本未发生变化;不同类型洪水波向下游传播时,其坦化作用各有差异。