地形变异条件下长江口南港河段水动力变化

1958—2010年,长江口南港河段河槽断面形态呈“U”型和“W”型交替变化。基于二维潮流数学模型,模拟了1958,1973,1997和2010年长江口地形条件下的水动力变化,进而分析了地形变化对潮波传递和潮流运动的影响。研究表明,南港河段水动力与地形变化密切相关。自1958年以来,南港河段潮差逐渐减小,潮波变形逐渐加剧;潮流与瑞丰沙发展变化联系紧密;1997年,瑞丰沙范围最大时,南港流速平面上呈复式分布,长兴水道为涨潮占优,其他年份,落潮占优,南港主槽始终为落潮占优;南港落潮分流比自1958至1973年明显降低,1973年后趋于稳定,为50%左右,随地形变化较小。     

长江口南港瑞丰沙整治工程对周边河势的影响

长江口南港河段近期河势发生了一些不利的变化,南港中下段河床出现深槽向北拓宽、深泓北偏,尤其是瑞丰沙中部窜沟的发展及其中、下沙体的冲刷,对深水航道的建设维护和周边水域的稳定带来了较大的影响。为控制南港下段河势不利影响,应在瑞丰沙区域实施整治工程。通过潮流数学模型、清水局部动床物理模型及其研究成果,结合河床演变分析,对瑞丰沙整治方案的治理效果及其对周边河势的影响进行分析。结果表明:瑞丰沙总体整治改进方案RFS10能够起到防护瑞丰沙、改善南港主槽航道维护条件、减少北槽底沙来量、改善南港南岸码头前沿水深维护条件、稳定长兴水道中下段码头前沿水深的效果,对圆圆沙航道维护条件基本无不利影响,对周边河势亦基本无不利影响。     

近期长江河口主槽冲淤过程与沉积物分布及变化特征

利用长江口人类活动强干扰下的海图水深数据及河槽表层沉积物资料,探讨近期长江河口主槽冲淤变化与沉积物分布特征,研究结果表明,在流域来水量变化不明显,来沙量锐减的情况下,长江河口段中上游主槽整体上处于微冲刷环境。而又受深水航道治理工程的影响,局部河段主槽出现淤积,沉积物粒径也发生相应的变化。其中,南支下段宝山水道总体上受到冲刷,沉积物枯季变细,洪季变粗;南槽航道上段、北港航道和横沙通道均受到冲刷,沉积物均逐渐变粗;南港航道、与北槽过渡河段的圆圆沙航槽和北槽航道主槽淤积,沉积物均逐渐变细,且三者的淤积均由航道回淤造成,南港航道回淤的沉积物粒径最粗(0.12mm左右),圆圆沙次之(0.07mm左右),北槽最小(0.02mm左右)。     

长江口深水航道治理一期工程实施对南槽冲淤演变的影响

根据长江口深水航道治理一期工程开工以来南槽的多次地形资料和分流比资料,详细分析了一期工程实施以来南槽河床的冲淤变化。结果表明:随着一期工程的实施,南槽上段的水流动力不断增强,河床刷深,深槽展宽。南槽中、下段受南槽上段冲刷、底沙下泄的影响,曾出现阶段性的淤积,但随后河床水深便得以恢复。1998-2003年南槽上段共冲刷近0.85亿m3泥沙。一期工程完成后,南槽上段和中、下段季节性冲淤规律不同,上段洪冲枯淤,中、下段洪淤枯冲,季节性冲淤幅度通常都在0.7m以内。南槽南、北两侧的南汇东滩和江亚南沙在淤涨的同时,也分别呈现出洪冲枯淤和洪淤枯冲的季节性变化规律。     

三门峡水库高滩深槽形成过程及因素分析

三门峡水库运用初期形成的高滩深槽库区冲淤形态以及适当的泄流规模,为其蓄清排浑运用创造了条件。三门峡水库高滩深槽形成的过程是滩槽同步淤积抬升后主槽再冲刷下降。影响潼关以下库区主槽容积的主要因素为入库水沙条件、坝前运用水位和水库的泄流能力,当水库未发生滞洪壅水时,来水量的多少对主槽容积变化起主要作用。     

长江口口内河段冲淤演变特征及控制因子分析

基于1958-2015年间多个年份实测地形资料,定量分析了长江口口内河段的冲淤演变过程,结果表明:该河段经历了剧烈的河势调整,深槽冲刷、浅滩淤积为主要特征,其中20世纪80年代尤为显著,之后整体河势趋于相对稳定。冲淤量从净淤积向净冲刷转换,与河流来沙量的变化趋势一致,5～15 m水深范围内对来沙量的变化最敏感。洪水事件和特枯水文年对河槽冲淤量的影响同样显著,包括20世纪90年代的连续洪水年、2010年大洪水及2006年特枯水年。     

1958年以来长江口南、北支河段河床演变及影响因素研究

根据1958—2019年长江口实测地形数据,对南、北支河段河床边界、河槽容积和河床冲淤等河床演变要素进行了计算分析。结果表明,从1958年至2019年,南、北支河段河床演变具有一定规律性:(1)岸线边界变化趋势表现共性,均遵循岸线内缩延展,河道面积逐渐缩小的变化规律。(2)冲淤演变差异明显,南支时间上整体趋于冲刷,分阶段冲淤交替,1998至2019年表现为持续冲刷;空间上整体表现为滩淤槽刷的特点。北支则整体趋于淤积,河道不断萎缩。(3)河槽容积变化表现一定相关性,2 m以深南、北支河槽总容积在84.76亿m3上下小幅波动,基本维持稳定,2019年比1958年仅增加4.1%。南、北支河段的河床演变受径流和外海水沙变化及人类工程活动综合影响,随着南、北支河段断面形态、滩槽格局及流域来沙的渐趋稳定,河床演变整体向平衡稳定方向发展。     

珠江三角洲典型交汇河段河床演变分析

以容桂水道与顺德支流交汇河段为例,对1999—2017年河段深泓平面、垂向变化、典型横断面变化、河相关系及冲淤变化进行了深入分析,并对河床演变影响因素及趋势进行了预测,为珠江三角洲网河区典型交汇河段特征因素的演变特点及规律提供了参考依据。主要结论为:(1)容桂水道与顺德支流交汇河段河道堤防逐步完成达标加固,岸滩趋于稳定。(2)顺德支流和容桂水道交汇前河道深泓线平面均整体偏向右岸,交汇口以下容桂水道河段深泓线整体居中,深泓平面和垂向整体变化不大。(3)交汇河段各横断面主槽形态基本稳定,深槽平面位置和河床高程自然调整。(4)交汇河段河宽总体相对稳定,交汇口上游顺德支流整体略有淤积,容桂水道主槽略有冲刷,汇流后容桂水道下游略有淤积,年均冲刷厚度约为0.34 cm,河道容积变化较小,总体冲刷强度相对不大。     

长江口深水航道治理一期工程实施后北槽冲淤分析

对长江口深水航道治理一期工程实施后北槽的地形资料进行分析计算 ,论述了北槽河床冲淤变化。结果表明 :一期工程实施后 ,整治工程段北槽河床普遍冲刷 ,平均水深增幅达 1 2m ,断面平均水深最大增幅超过2m ,坝田明显淤积 ,河床断面比较对称 ,航槽回淤减少。北槽进口段和北槽中段的深槽发生较为明显的淤积 ,北槽纵向河床断面面积和平均水深趋于均匀 ,形成了一条上、下段平顺衔接的微弯深泓线。工程实施后北槽的河床总容积基本保持不变。整治建筑物完成一年后河床基本达到冲淤平衡 ,工程引起河床大幅度冲淤调整完成后 ,北槽仍具有明显的洪淤枯冲规律 ,主槽季节性冲淤幅度平均在 30cm～ 5 0cm之间。     

黄河内蒙古河段河床演变特征分析

针对近年来黄河内蒙古河段河槽淤积萎缩严重,防洪、防凌形势严峻的状况,从不同方面综合分析了巴彦高勒-头道拐河段河床冲淤演变特征.通过同流量水位变化分析了不同时期、不同水沙条件下各河段主槽冲淤变化,总体具有汛期冲刷非汛期淤积的特点,而汛期冲淤变化取决于洪水期的变化;依据输沙量法分析了内蒙古河段冲淤变化特点,进一步指出了不同河段淤积的原因;从不同时段河床形态的调整,揭示了河床冲淤随水沙变化而调整的规律;指出了不利的水沙条件是内蒙古河段主槽淤积萎缩、排洪能力大幅度降低的根本原因.     

不同水文条件下通州沙河段沿程分流分沙特征

通州沙河段受径流与潮流双重作用,江中沙洲、暗滩交替分布,江心洲滩冲淤演变剧烈,航道边界条件不稳定。通过三维水沙数学模型对天然河段洪、枯季水流条件的沿程分流、分沙比及滩槽过渡断面的水沙交换特征进行分析。结果表明,通州沙东水道是主要的涨落潮通道,落潮时上游分流比约90%,往下游分流比逐渐减小至75%左右;涨潮时东水道下游分流比约70%,上游段受西水道漫滩流影响东水道分流比增至85%~90%。洪、枯季落潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所增加,洪季涨潮期间通州沙东水道的分沙比较对应的分流比有所减小,枯季时变化相对不明显。通州沙下段左缘水流交换和悬沙交换的格局相同,均以槽向滩为主,狼山沙右缘水沙交换通量较小。     

长江口南支新浏河沙的演变过程

根据长江口南支下段新浏河沙、新浏河沙包、宝山南、北水道的形成发育过程分析,落潮流北偏,河道放宽率较大、沉积物抗冲性差以及丰富的物质来源是形成浏河口外主槽内浅滩沙洲的主要原因.在落潮流控制下,新浏河沙、新浏河沙包以125°方向朝下游移动.自2004年以来,新浏河沙包北冲南淤趋势加剧,增加了南、北港分流口河段的不稳定性,为确保宝山南、北水道10m以上水深,对新浏河沙包实施动态治理.     

基于过水断面面积的长江口南支放宽率计算及变化特征分析

河槽放宽率是保持潮汐河口河槽稳定性的主要参数之一。在利用河槽宽度计算放宽率的基础上,提出了以过水断面面积为主要参数计算的天然河口放宽率,能更真实地反映河槽沿程过水能力是否增强以及增强的幅度。1917-2006年长江口南支河槽自白峁沙至吴淞口的放宽率计算结果表明:整体上,近100年来放宽率呈减小之势,与南支河槽不断冲刷相适应,且白峁沙、扁担沙、中央沙、浏河沙等主要沙洲的生长也起到了缩窄河宽,减小河道过水断面面积,缩小放宽率的作用;放宽率在1979年出现最小值,与七丫口-5 m槽宽为历年最窄及充分发挥其节点作用有关;放宽率在2006年增至1.21%,与三峡工程蓄水后流域供沙大幅度减少,南支河槽主要沙体受到侵蚀,特别是中央沙和浏河沙侵蚀最为严重,使石洞口-吴淞口区域过水断面面积增大有关。     

大马洲水道演变特点与丙寅洲守护方案研究

长江中游大马洲水道为微弯河道,上接窑监弯曲分汊河道。监利出口主流的频繁易位直接导致大马洲主流不稳定,滩槽易变,存在进口弯曲、出口宽浅的碍航现象。近期航道整治设计方案的重点是守护丙寅洲与大马洲崩岸,但不足以维护枯水河势及航槽的稳定,建议大马洲河道由"S"型弯道演变至单一弯道时,再进一步采取措施稳定有利河势。通过局部动床模型试验,对丙寅洲不同守护方案的护底排宽度、河漫滩滩面的守护效果进行了试验研究,分析表明初设方案的护底排头前伸接近主槽位置,护底效果优于工可方案;对于丙寅洲上段外滩在主汛期流量下流速大于0.8 m/s时易发生明显冲刷的滩面区域,应采取适当的滩面守护工程措施。     

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。     

三门峡水库河床纵剖面的调整

通过对三门峡水库建库40多年来的实测资料分析，探讨了水库不同运用时期的河床纵剖面特点，对潼关至Dian（土夺）段河床比降的变化规律进行了研究。结果发现，如果汛期来水量小，沿程冲刷和溯源冲刷能力就小，非汛期回水在潼关附近河段形成的淤积，汛期得不到有效冲刷；如果来水量较丰，沿程冲刷和溯源冲刷能力就大，两种形式的冲刷相互叠加形成全库区的普遍冲刷下降。潼关至Dian（土夺）段河床比降主要取决于坝前水位条件，与7年移动平均坝前水位之间具有较好的相关关系，其中受最近3年坝前水位条件的影响最大。     

2002年黄河调水调沙试验河口形态变化

近年来黄河河口水沙条件基本处于维持不断流状态，汛期非汛期界限已非常不明显，河口形态变化基本特征发生明显改变。调水调沙试验前河口径流作用微弱，河口沙嘴长时间主要受潮流侵蚀作用逐渐向临界平衡状态调整。但是2002年7月调水调沙试验河口有一个14天的0．664亿t泥沙人海口门快速堆积过程，河口形态又形成一个不稳定的快速堆积状态。本文通过2001年6月与2002年7月两次拦门沙测验地形与相关水文资料，计算输海泥沙的数量及其分布，分析了该次调水调沙试验后河口形态特征变化。     

长江河口南支河道近期演变与自动调整过程研究

基于长江河口1997年以来大量的数字地形图和水文泥沙实测资料,分析研究了工程影响下南支河段河床自动调整过程。结果表明：三峡水库蓄水以来,在来水量未变、来沙锐减背景下,南支河道水流流态较平稳,而河床持续冲刷,但2006年以后河床冲刷强度减小,现逐渐向冲淤平衡发展;河槽断面趋于窄深,白茆沙和新浏河沙沙体的变化对南支河段的稳定性影响较大,南北港分流口冲淤变化频繁,新浏河沙护滩工程起到了一定的“固滩、限流”作用,但并不能阻止新浏河沙和南沙头护堤前沿河床冲刷的势态。建议对扁担沙沙尾采取适当的工程整治措施。 