复式分汊水槽分汊口水流运动特性

分汊型河道是一种广泛存在的河流平面形态。当河道宽广时，河道行洪断面极有可能形成复式断面形态。存在江心洲的河道在演变过程中，洲头分流段水流运动往往起到了极其重要的作用。江心洲分流作用叠加复式断面滩槽交互作用，将共同对分流分沙产生影响，最终影响到整个河道形态的演变。为探究江心洲洲头水流运动特性对复式分汊河道演变的影响，设计了复式分汊河道的水槽试验。试验结果表明，复式分汊河道中，江心洲前的单一复式段，垂线流速分布基本满足对数分布；分流段流速主要受分汊形态的影响；复式断面形态是分汊口主槽和滩地流速变化的主要影响因素；在复式分汊河道的整治防护中，要着重关注江心洲洲头以及两侧的冲刷和两汊流速差异导致的淤积与冲刷；当流量增大到某一特定值时，复式分汊河道的断面形态可简化为简单的矩形河道进行研究。     

黄河下游典型河段分滞洪模式研究

通过动床模型试验,研究了黄河下游典型河段不同量级漫滩洪水在不同边界条件下的冲淤特性,对河道最优量级洪水泥沙调控技术进行了研究,探寻了黄河下游漫滩洪水泥沙过程控制及分区滞洪沉沙的可行性方案。结果表明:对于规划边界条件下最大洪峰流量为8 000 m3/s的洪水过程主槽冲刷量效果最好,且洪水可控性好,滩区淹没面积较小。若黄河下游遭遇大漫滩洪水,小浪底水库可控制下泄洪峰流量为8 000 m3/s。在夹河滩-高村河段,对应滩区运用方式,可开启东明滩、长垣二滩的滞洪沉沙,淤滩刷槽。     

弯曲分汊河道江心洲对横向环流分布的影响研究

结合长江中下游监利河段弯曲分汊情况拟定出概化模型,通过对江心洲从右到左的演变实验数据分析,得出了在同级流量时,随着洲头及边滩的推移,江心洲对水流的作用:产生的横向环流和环流强度分布规律,环流的存在引起水流的循环和泥沙的横向搬运作用,对于弯曲型河段的造床过程起作用,为解决弯曲分汊河段浅滩的演变机理等一系列问题提供一定的理论依据.     

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。     

近40年洞庭湖澧水洪道冲淤演变分析

基于澧水洪道实测水文资料、不同年代水下地形资料、断面测绘资料及现有相关研究成果,系统分析研究了澧水洪道及七里湖槽蓄量变化、洪道重点部位冲淤变化特征、纵断面及典型横断面冲淤演变规律等。结果表明1995年来澧水洪道平面调整不大,但河槽冲刷较明显,滩地存在淤积,洪道整体表现为冲刷。七里湖槽蓄量1995-2003年间略有减小,2003-2011年槽蓄量增长较快。随着上游水库的运用,2003年后河道深泓下切速率加快,洲滩普遍存在泥沙淤积,新河口、柳林咀河段存在较强的演变趋势,需要加强观测并采取必要的稳定河势措施。     

塑造和维持黄河内蒙古河段中水河槽对策

河套灌区是黄河流域引水灌溉最多的河段,1986年以来由于水沙条件变化和人类活动的影响,该河段河道严重萎缩,防洪防凌形势严峻,引起管理部门高度重视.在研究内蒙古河段河床演变与水沙变化的响应规律基础上,得到以下主要认识:①内蒙古河段洪水冲刷效率较低,冲刷1t泥沙约需要180 m3水,建议该河段塑槽治理可通机械挖槽结合水库调节洪水冲刷实现.②维持内蒙古河段中水河槽需改善当前不利的水沙条件,基本途径依靠南水北调西线工程增加汛期水量,加大支流水土保持投入力度减少入黄沙量.     

杭州三堡排涝泵站上游河道冲刷计算与分析

杭州三堡排涝泵站是国内规模最大排涝泵站之一,工程充分利用京杭运河作为排水通道,实现已有资源的有效利用,但必须处理好排涝与航道安全两者的关系。通过建立泵站上游河道水流数学模型,计算上游代表水位站点拱宸桥水位在1.6~3.6 m,泵站排涝流量为50~200 m3/s间的各种工况条件下的流速情况,建立了拱宸桥水位、排涝流量与河道沿程典型断面近底层流速关系,并对主要河段河床质取样进行颗分试验,分析河道典型断面河床冲刷情况。通过计算分析认为在已有河道条件下,水深是影响河床冲刷与否的关键性因素,因此需要按不同水深控制泵站排涝流量,以保证河床稳定和河岸安全。     

黄河上游石嘴山河段人工裁弯后引河道调整研究

为了从根本上消除游荡性河段带来的防洪威胁，2018年黄河上游石嘴山河段实施了一次人工裁弯，裁弯后新开挖的引河的河床和河势发生了显著的变化。基于实测数据分析了人工裁弯后引河的基本演变规律，并采用实测资料和MIKE3水动力模型，建立三维水动力模型，分析了引河的平面流场特征和纵向流速分布，研究了入口流量对上述的影响。研究表明，人工裁弯后，引河的河床演变随着来水来沙的变化而发生了变化，包括河床冲刷下切和崩岸加剧。引河入口处的流速分布受丁坝群的影响出现了回流区，对丁坝的围堰产生了较大的威胁。随着引河入口流量的增大，左右岸的滩地均被淹没，且左岸被淹没的面积大于右岸。为保证人工裁弯的维持，防止出现倒灌现象，应在引河的中下游左岸处开展护岸措施。     

建库对库尾产卵场水动力适宜范围影响研究

水库修建后库区水面的抬升导致流速、水深及泥沙运动变化,也可能会影响原河段内鱼类及其他生物的生存环境。为论证建库对库尾产卵场区冲淤及适宜水动力条件影响,以LC流域某电站为例,建立一维及平面二维嵌套水沙数学模型,在推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下,计算分析库尾鱼类产卵场区逐年淤积形态与部位、水库回水及水动力条件的变化。结果表明：推荐方案下产卵场区域河段冲淤分布和天然情况下基本相同,产卵场区含沙量没有突变区域,建库对该区淤积影响不大;建库后4-7月各月产卵场区“流速满足1.0～2.0 m/s、水深满足0.5～1.0 m”的面积升高,变化率在8.74%～386.43%。推荐正常蓄水位和汛期运行控制水位的方案下,建库对库尾产卵场区生境及适宜水动力条件影响不大,仍可满足鱼类需求;研究成果可为类似工程规划设计提供技术参考。     

长江福山倒套河床演变分析

运用大量实测水下地形及岸线利用资料,对福山倒套成因,演变及发展趋势做了计算分析。结果表明,福山倒套上段和倒套中下段均处于淤积阶段。其中倒套下段河床近徐六泾节点主槽,河道较深且具有使河床处冲淤平衡状态的水流条件;倒套中上段河道较浅,水流滞缓,淤涨较快。利用平面二维水流模型模拟预测结果表明,倒套落潮水动力场受其上部串沟支配,上部串沟的淤涨,使倒套上段流速进一步减小,淤积加快。此外,提出了相应的整治措施,以保证福山倒套河势稳定。     

雅鲁藏布江中游末端河段洲滩的时空变化特征

扎西绕登乡-派镇河段位于雅鲁藏布江中游末端,是中游宽谷最后一段典型的辫状河道,其洲滩演变对当地生态有重要的影响。基于1986-2022年21幅11月的Landsat遥感影像,提取并统计了雅鲁藏布江中游末端扎西绕登乡-派镇辫状河段内洲滩的特征参数,并结合洲滩的形态指数和破碎度指数对洲滩的面积特征和平面形态变化进行了分析。结果表明：研究河段内80%的洲滩面积小于1 km2,且洲滩面积差异较大。1986-2022年间,洲滩的数量及洲滩面积整体变幅不大。雅鲁藏布江干流与尼洋河汇合口上游河段内洲滩分布更加细碎,主要为小面积心滩,且多年来洲滩的分布及形态变化较小。而下游河段内的洲滩分布相对集中,主要为大面积边滩,且多年来洲滩的分布及形态变化相对较大。     

出山店水库泄水闸局部冲刷及动床模拟试验研究

低水头闸坝工程泄洪时普遍存在消能不充分、出池水流强烈冲刷下游河床等问题,直接威胁到泄水建筑物乃至整个水利枢纽的安全。在相同水力条件下通过10组不同试验材料的局部冲刷试验,研究局部冲刷的机理,分析冲刷部位的流速、流态情况,总结试验材料的不均匀系数和孔隙率对冲刷结果的影响。在此基础上,类比于伊兹巴什公式,运用曲线拟合的方法,得到新的冲粒料起动流速经验公式,为以后的局部冲刷试验选择试验材料提供了一定的依据。     

清水作用下全动床复式河槽河床演变特性

通过水槽试验,探讨了清水作用下由非均匀沙构筑而成的全动床复式河槽的演变特性,包括河床完全粗化后河道稳定宽度及滩岸侵蚀的沿程变化.复式河槽断面构筑而成后,实施倒灌,然后恢复地形,最后用全站仪施测初始河道地形,在试验结束后,相应断面再做精细床面形态测量.复式河槽流量由槽首的矩形堰量测,水位由自动水位仪量测.试验结果表明,随着泥沙淤积量的增大,主槽水深变浅;而河道水深变浅,又将会使床面泥沙起动的作用力减小,河道水深将变得更浅.清水作用下的全动床复式河槽达到稳定时,河道稳定宽度将沿程变化;河道完全粗化后,主槽宽度增大,滩岸侵蚀速率在空间上变化趋势表现为越往下游,滩岸侵蚀速度越小;在清水作用下,河道滩岸发生侵蚀,其侵蚀面积有沿程减小的趋势,这与流速沿程的变化相一致.     

霞浦海堤工程对福宁湾潮流泥沙的影响分析

基于FVCOM三维水动力模型,模拟霞浦县海堤工程建设前后福宁湾海域潮流场及冲淤环境的变化,分析结果表明:工程实施后,由于岸线改变,在工程海域流向发生逆时针偏转,新流向大致保持与岸线平行;工程的实施对工程海域的流速带来局部影响,涨潮时在岸线南侧流速明显增加,增幅可达0.024 m/s,落潮时在岸线东南拐角处流速增幅可达0.025 m/s;部分海域存在轻微冲刷以及轻微淤积,强度均小于0.012 m/a,海堤工程的建设对该工程区外海大范围海域的潮流场和冲淤环境影响甚微。     

人类活动影响下长江上游水沙条件变化趋势

长江是中国最重要内陆水运通道之一。近年来,人类活动(梯级水库建设和人工采砂)严重影响了长江上游河道河床演变规律。通过分析长江上游2005至2017年的水沙实测资料,对比长江上游梯级水库联合运行前后(2012年前后)发现,梯级水库群下游年内水文过程与泥沙输运量受水库群运行的影响较大。梯级水库拦沙作用使长江上游河段年均推移质和悬移质较水库群建成前分别减少了87%和98.5%,水库群下游泥沙补给大幅减小引发河床冲刷、粗化,河床表层床沙中值粒径较水库群建成前明显增大。人工大面积采砂破坏长江上游河道河床粗化表层,形成局部挖沙坑,造成河床形态异常演变。总体来看,梯级水库清水下泄与采砂监管将使水库群下游河道表层粗化层更加稳定,河床演变逐渐趋近稳定。     

二维数学模型在防洪影响评价中的应用

建立了基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,采用黎曼近似解通量差分裂(FDS)格式计算通过各单元边的水流法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。模型应用于浙江省49省道温溪至鹤城段改建工程河道水流状况的模拟,结果表明工程修建后工程段的中间部位以上以及外侧附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程区附近流速减缓、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅约0.12m/s,河道冲淤幅度在0.3m以内。     

信江贵溪城南河段治导线调整模型试验研究

为适应城区经济发展,信江水沙条件变化带来的河势新的变化,需要对信江城南河段治导线进行重新调整,拟调整到治导线更加顺应河势变化,基本与右侧河岸线平行。为研究调整治导线前后工程河段在通过不同流量时,贵溪城南河段水流流向、流速分布、水面比降、壅水变化的规律,以及调整后对贵溪城市防洪带来的影响,利用模型相似原理,建立信江贵溪城南河段实体定床模型,通过模型试验对试验河段进行了模拟。试验结果表明,贵溪城南河段治导线调整基本合理,满足防洪要求,针对壅水幅度偏大,进行了四种方案的补救措施试验研究,建议采取对信江大桥下游的中航渡洲头缩退的工程措施,将降低壅水幅度最大,对防洪更加有利。     

水沙因子对小浪底水库异重流排沙影响分析

2004-2010年黄河干流汛前水库群联合调度、人工异重流塑造进行了7次,小浪底水库各年份异重流排沙比相差很大,排沙效果并不理想。通过深入分析,得出小浪底水库入库水沙、悬沙细颗粒含量、河堤站水沙变化以及三门峡水库调度与潼关来水组成等因素对水库异重流排沙的影响。结果表明:①入库水沙对小浪底水库异重流塑造起着关键作用;②在异重流塑造期间,入库沙量中细颗粒泥沙含量越高,异重流排沙比就会越大。随着异重流排沙比的增加,分组沙的排沙比也在增大,细颗粒泥沙增加幅度最大;③三门峡水库在下泄大流量清水的过程中,河堤以上河段是冲刷的;在敞泄排沙的过程中,河堤以上河段有冲有淤,在实际操作时可适当控制三门峡出库高含沙水流,来减少河堤以上河段的淤积,提高小浪底水库异重流排沙效果。     

黄河浪店泵站取水防沙水工模型试验

在动床模型试验中,根据黄河浪店水源工程引水闸前设计高水位347.70 m及低水位347.34 m,相应斜坡沟流量为821 m3/s及337 m3/s,对可能出现的各种含沙量条件下运行时闸前后的水流流态、流速分布、含沙量及粒径的分布以及闸前后的河床冲淤变化、拦沙设施的拦沙效果等进行了试验观测,并对浪店泵站取水防沙水工模型试验所测资料进行整理分析。结果表明:在一定水位条件下、水流含沙量不高时可以冲刷形成汊道,为不同时期水泵成功取水进行灌溉提供正确的操作方法。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。