Management of vegetation encroachment by natural and induced channel avulsions: A physical model

Flow regulation and water abstractions may change the complex relationship between river hydraulics, morphology, and riparian vegetation. As a result, rivers are likely to decrease their dynamics, increase the amount of vegetation, and modify their habitat structure. Flood events provide a natural mechanism for removal of invasive vegetation and recreation of natural floodplain habitats. This work aims at evaluating and quantifying how gravel‐bed braided rivers naturally control vegetation encroachment through morphological processes and the impact of both naturally occurring and induced avulsions. Flume experiments were conducted in a 24‐m‐long x 1.6‐m‐wide channel filled with well‐sorted sand and constant longitudinal gradient at 0.01 m/m. Once a braided network developed, the flume was seeded with Eruca sativa at a density of 1.5 seeds/cm² and grown until an approximate height of 1.1 cm. Experiments evaluated low‐, medium‐, and large‐flood events and documented morphological changes and impacts to vegetation at four intervals during the experiments. High‐resolution images captured approximately 3 m above the flume were used to produce accurate Structure‐from‐Motion‐derived topography and orthoimagery (average errors 2 mm). Vegetation dynamics were observed to be highly variable and depend on local morphological changes and bank erosion. Discharge is the first‐order control on vegetation removal, but our results show that occurrence of avulsions significantly increases vegetation removal. The experiments highlight that a relatively small amount of sediment relocation can be an effective tool to induce avulsions and reduce vegetation encroachment on regulated rivers.     

柴坪水电站溢流坝下游河床冲刷试验

柴坪水电站坝址距离河床弯道较近,地质条件相对较差,大坝采用的消能方式为面流消能,使得水电站下泄水流流态比较复杂,下游河床冲刷剧烈,因此需要对水电站进行整体水工模型试验,证明水电站设计能够满足工程运行要求。研究发现溢流坝下泄水流的主流偏向右岸,对水电站下游右岸河床产生严重冲刷,对大坝的稳定性与工程安全运行造成影响,需要对水电站体型进行优化。研究采用在水电站右导墙处增加贴角,延长溢流坝左边孔左闸墩,同时去掉溢流坝左侧导墙的方式,迫使溢流坝下泄水流主流偏向河道中间。优化方案使下游河床冲刷减弱,降低了河床冲刷对大坝整体稳定性的影响,满足水电站工程运行要求,可以为类似工程提供设计参考。     

考虑侧向出沙的河网非均匀沙输移

引水进入河网可快速地改善水质,同时也会造成泥沙淤积问题。水流在主干河道行进时将挟带泥沙向连通支流扩散,因而计算河网泥沙输移时应考虑侧向出沙问题。根据作者在杭州西部河网若干测站进行的全年实时水位-流量和逐日泥沙实测资料,建立了适用河网的对数型非均匀沙挟沙能力公式,进而结合侧向出流首次导出了考虑时变侧向出沙的河网非均匀沙输移计算方法,据此改进了一维河网输沙微分方程和离散计算模式。经实测资料验证,计算与实测值符合良好。对杭州西部河网进行的输沙计算显示,侧向出沙约占淤积总量的11%,这意味着河网模型不考虑侧向出沙会造成较大的误差。     

跨界河流合作中的囚徒困境与合作进化的实现途径

伴随人口增长和气候变化,水资源的稀缺性日益突出,跨界河流的水资源开发与利用越来越成为国家和地区之间既敏感又棘手的难题。跨界河流水资源的激烈争夺符合"囚徒困境"的博弈情势,本文探讨了将互惠策略应用于解决跨界河流囚徒困境问题的思路,论证水资源互惠合作的可行性和必要条件。以非洲尼罗河为例,分析了跨界河流水资源合作存在的挑战和实现互惠合作的途径;以北美哥伦比亚河为例,分析了跨界河流水资源开发利用中实现合作进化的可行性。案例分析表明,跨界河流水资源的合理开发不仅使上下游国家共同受益,而且是促进流域内利益相关方在政治和经济等领域实现合作进化的重要媒介。互惠策略的成功实践对于制定我国与跨界河流利益相关国家水资源领域的合作政策具有借鉴意义。     

一种新型复合坝在城市河道中的成功运用

提出了一种橡胶坝与液压升降坝组合的新型复合坝。通过工程近三年来的运行观测,实践证明该种坝型运行安全可靠。复合坝解决了橡胶坝频繁升、塌坝影响坝袋使用寿命的突出问题,为橡胶坝在南方丘陵地区城市河道上的推广使用提供了一种新的设计思路。     

南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响

针对南京三汊河口人行桥修建对上游河口闸泄流的影响,应用河工模型进行了研究。根据2014年1月实测的地形资料,建立了水平比尺100、垂直比尺50的三汊河口河工模型。试验数据在与数值计算数据对比的基础上,研究了人行桥建设前后闸下水位、流速等水力要素的变化情况。结果表明,人行桥修建后桥墩上游水位有所升高,流速有所降低,河道主流线向左略有偏移,但影响较小,不会产生河口闸泄流、行洪的安全问题。     

我国河流生态护岸建设及相关问题探讨

本文回顾了国外生态护岸技术的发展概况,分阶段阐述了我国自20世纪90年代引入生态护岸技术以来的发展历程与应用实践。总结了我国生态护岸建设相关规程的制定状况,具体分析了生态格网、土工合成材料、生态混凝土等生态护岸材料在产品标准、设计规程、工程管理等方面存在的问题。阐述了生态护岸植被建设存在的护岸植物品种及群落结构单一,植被选取缺少调查与论证,护岸植被类型未能与河道特点和护岸功能相适应等问题。从生态护岸技术标准制定、生态护岸植物名录制定、传统硬质护岸改造三个方面给出了我国河流生态护岸建设的建议。     

山区峡谷河道截流平面布置及截流方案试验论证

为了对水电工程截流方式、截流时段以及截流备料的选择提供技术指导,通过截流模型试验对杨房沟水电站工程主河床截流方案进行了论证。从导流隧洞泄洪能力角度出发,验证了出口水位对上游进口水位及分流量的影响程度;另外通过对不同工况下截流模型试验结果的分析,选出了最优方案,并从用料量、截流单宽功率及流速等方面论证了该方案的合理性。     

太浦河跨界合作管理模式研究

借鉴国内外跨界河流合作管理实践经验,初步构建了基于委员会协商的太浦河区域深化合作模式,由太湖流域管理局、苏州市、嘉兴市、青浦区政府主要负责人及相关领导联合组成太浦河水资源保护协调委员会,作为统一协调太浦河干流及沿线重要河道水资源开发利用及保护重大争议事项的权威机构,并下设技术委员会。在资金筹措模式方面,提出了财政补贴—多元融资相结合的方式。     

区间暴雨与外江洪水的遭遇分析实例

以排涝区的内涝分析为例,基于涝区附近雨量站实测雨量资料与外江水文站实测水位资料,以雨量站年最大24 h、最大72 h降雨量与同时期外江水位对应情况,以及外江历年最高日平均水位与同时期降雨对应情况,进行最大时段降雨与最高水位的相关性分析,以此判断排涝区内暴雨与外江洪水的遭遇情况,为排涝计算选择合适的水文条件提供依据。