关于弯曲河床护底堰流丁坝方向的研究

<正>弯曲河道凹岸处由于水流的集中,水位上升,河床的局部冲刷变大(图1)。根据阿部等人的研究,凹岸水位上升及局部冲刷的程度因河道地形及流量而不同,曲率半径(R)与河道宽度(B)的比(R/B)越小,水位亦升高,局部冲刷亦变大。由于河床加固,水流得到调整,局部冲刚深就变小。     

河床演变数值计算法讲座(3) 急流河道的一维河床演变计算(Ⅰ)

急流河道的特征一般表现为断面复杂,比降大,反坡多,形状不规则,流量、流态复杂,泥砂变化显著,基岩表面时隐时现。为此,对急流河道进行测算时,决定了把水流和泥砂的动态采用二维或三维处理。河床演变计算大致分为水流的计算、输砂量的计算、河床演变量计算3个模式。以河床形状随着地点显著变化的湍急河流为对象,对一维河床演变计算法有关事项加以解释,初步解决了湍急河流易发生的缓、急流混合的水流和在部分区间里基岩时隐时现等特殊性问题,说明计算模式可取得满意的结果。     

大凌河自然冲刷深度分析

研究河道自然冲刷深度 ,可确定跨河建筑物设计的经济、安全性。影响河道自然冲刷的因素主要有水流、河床质、流域地形地貌等。大凌河下游区河道冲刷较普遍 ,河床演变较大 ,以大凌河中下游上窝堡、朝阳、锦县 3个水文站资料为基础研究资料 ,分析建立最大冲刷深度 (Hs)与相应流速 (v)、水深 (h)之间的相关关系 ,最大流速和水深的相关性较好 ,可供使用。     

黄河下游河道断面沉积速率的时段变化及其原因分析

黄河中游的大量来沙导致其下游河道沉积升高而变成了悬河,成了防洪的潜在威胁。为了揭示半个世纪以来黄河下游的沉积态势及其沉积速率的时空变化,选取了黄河下游花园口、高村、洛口、利津4个典型水文站1960年以来的水沙和河道断面的实测资料,分析了水沙变化趋势,计算了不同时段河道断面河床沉积速率。结果表明:上述4个断面的沉积速率在时间上都有明显的减小趋势,这与流域逐渐增强的水土保持措施、水库调节和引水相关,而由于水库运行方式的不同,其中部分时段呈现较大的侵蚀速率,尤其自2010年以来侵蚀态势更为明显。断面河床沉积速率在空间上自高村以下呈现出沿程增大趋势,从沿程分布的辫状、弯曲和顺直3类河型来看,1960年以来的平均沉积速率在辫状和弯曲河段相近,而顺直河段最大,这主要与河道比降逐渐变小而引起的水动力变弱有关。为了持续降低黄河下游的沉积速率,中上游水土保持措施的持续实施和小浪底水库有计划的清水冲沙仍然是未来黄河下游河道治理的最好选择。     

汾河中下游河道生态需水量研究

汾河中下游流域地处我国黄土高原干旱、半干旱地区,水资源短缺与生态环境矛盾十分突出,从水资源开发利用中的生态环境问题出发,构建了适合汾河中下游生态需水量计算模型。河流生态需水量是一个随着时段、河段的不同而发生变化的动态值,把汾河中下游以水文站分成5段,分别计算了不同水文频率年各河段生态需水量,把河道生态需水量分为河道蒸发、渗漏、自净、输沙需水量和基础流量,并根据它们之间的相互关系,界定了总生态需水量。结果表明,汾河中下游20%,50%,70%和95%水文频率年河道生态需水量分别为6.17×108m3,3.78×108m3,2.37×108m3,1.59×108m3;占流域代表年径流量的百分比分别为55.43%,61.97%,61.27%,88.15%,且占多年平均流量的百分比分别为73.68%,45.10%,28.27%,18.92%。要实现汾河流域的可持续管理,必需采取切实有效的措施进行水资源开发调控,分时段分河段地进行水资源的合理利用。     

河床演变数值计算法讲座(5) 二维河床演变的数值计算法(Ⅰ)

把河床表层以泥砂构成的河流叫作移动河床的河流。由于水流作用使河床表层的泥砂产生移动，这种河床高度发生变动被称作河床演变。现在预报河床演变的问题已成为移动河流的最重要课题。移动河道按其长度可大致分为：１）大规模河床演变（数ｋｍ以上级），主要研究水坝淤砂...     

汾河中游段河道演变分析

汾河中游段属平原型河流,典型的蜿蜒型河道,经过3次大的河道整治以及水利工程建设,使河势发生了很大变化,造成洪水峰量、历时亦随之发生相应变化。以汾河干流义棠、汾河二坝水文站的实测资料为依据,对汾河中游段河道横向、纵向变化规律进行了分析,预测了其演变趋势,可为汾河中游两岸城市防洪减灾提供科学依据。     

汊河浅滩型弯曲河道治理技术探析

河床是构成河流的关键要素,河床在水流的作用下,形成多种形态。由于河流造床的条件不同,治理方案各异。整治方法是按河道演变的规律,采取人工干预措施,以改善水流、泥沙运动形态,或采取导流疏浚,或裁弯取直。针对大凌河中游朝阳县饮马池村—卧佛寺段—某试验农场西侧河岸汊河浅滩弯曲型河段治理,总结出12字口诀:找原点、定治线、深挖滩、高筑堰。在中小河道治理过程中,有其实用性、可操作性。建议各地在河道整治时,其设计方案应根据实际条件,灵活应用。     

汾河上游水资源可持续发展战略对策

省城太原市最重要的水源地—汾河水库地处汾河上游,能否保证水安全是事关山西经济社会发展的大事。汾河上游河道全长218 km,其中头马营至汾河水库间的81 km河道是万家寨引黄工程惟一一段输水利用的天然河道。由于汾河上游的水土流失和水污染等问题的存在,已严重影响到区域水资源的可持续利用。针对存在的问题,提出了建立开放式的水资源安全保障管理体系、实施科技推动型的水资源消费、实施人与自然协调型的水资源区域开发、实施水资源开发与保护一体化、建设节水型社会等战略措施。     

HEC-RAS在河道生态治理中的应用——以滦平县兴洲河路南营段河道治理工程为例

在河道生态治理中,充分认识河道治理前后河床断面及河道植被等对水流、水位的影响,有利于更合理地进行河道生态治理综合措施的配置。以滦平县兴洲河路南营段河道治理为例,参照水面线计算公式,采用HEC-RAS软件对该段河道治理前后的水面线进行了分析计算,然后根据治理前后河底糙率系数的差异及不同断面的水位变化分析了河道治理效果。采用HEC-RAS软件进行水面线计算的结果显示:治理前随着河底纵坡的变化,水面线变化不平稳,水流流速在不同断面间发生变化;与治理前相比较,治理后的水面线(设计值)变化平缓,水深变化平稳。在河道治理中,采用河道清淤、设置护堤坝和生态护岸等措施,同时进行湿地恢复、河岸绿化等工程的建设可以达到生态治理目的,即使在遇到10年一遇洪水时也能够防治或者消除洪水对两岸的威胁。参考不同河段通过HEC-RAS推求的河道水面线成果,提出了在河道治理过程中滨水植物的选择和配置方案。     

含沙水流在植被斑块中的输沙规律及阻力机制试验

为深入探究自然状态下含植被水沙运动过程及植被阻水拦沙机理,利用室内开闸式平坡水槽试验研究了泥沙粒径级配、植被冠层形态特征、植被密度对含沙水流输沙规律及阻力机制的影响。提出植物叶片长宽比作为衡量单株植物的冠层形态特征指标,用无量纲沉积通量和不同尺度下的无量纲冠层阻力划分含沙水流运动状态,掲示冠层形态特征及泥沙粒径级配对含沙水流运动过程的影响。研究结果表明,含沙水流中泥沙沉积通量受植物冠层形态和粗粒径悬移质（10～100 μm的弱黏性颗粒）含量影响,且植被冠层形态及泥沙粒径级配与无量纲沉积通量之间在阻力主导阶段存在强烈的反馈机制。植被冠层形态较大或粗粒径悬移质含量高的含沙水流中,沿水流运动方向床沙细化趋势更显著。相较于受叶片长宽比影响的冠层形态特征及植被密度,悬移质泥沙粒径级配因素对植被阻水拦沙效果的影响程度较为微弱。研究成果可为流域侵蚀输沙过程和河流水沙资源管理提供一定的科学依据。     

敦煌阳关西土沟流域高含沙洪水河道入渗特征分析

为明确无控制性工程地区的洪水入渗过程,提高洪灾防治能力和洪水资源化利用程度。选取敦煌阳关西土沟流域下游高含沙洪水河道,通过野外试验和实验室样品测定,测算了该河道下游上段到下段河床断面不同压力水头下的导水率,拟合得到饱和入渗速率,并通过实验室测样得到不同深度的饱和入渗速率,分析河床断面不同位置和不同深度土层的饱和入渗速率的变化规律。结果表明:饱和入渗速率:上段(0.003 1 cm/s)中段(0.002 9 cm/s)下段(0.002 6 cm/s);0—120 cm不同深度的饱和入渗速率上段大于中下段,中段和下段不同深度饱和入渗速率差异较小。整体上,河床两侧饱和入渗速率随深度的增加呈增大趋势,河床中心饱和入渗速率随深度增加呈减小趋势,主要是高含沙洪水流动时泥沙沿程分选沉积造成的。粗颗粒泥沙先沉积,细颗粒泥沙后沉积导致的上下段泥沙沉积层的孔隙度差异引起饱和入渗速率在河床断面和上下段以及不同深度的变化规律。由不同压力水头下测定的地表入渗速率来表征不同洪水水位下的入渗速率,经过趋势拟合发现随洪水水位升高,地表入渗率呈线性增长。     

防渗暗渠式截潜工程设计与施工

截潜流工程设计已是成熟技术,现阶段设计主要是研究采用新型防渗技术土工膜料制作截渗墙和科学布置集水渗渠。项目区地处大凌河Ⅰ级台地上,承担着辽西生态高效农业科研试验项目。因下游河道几乎明水断流,且由于河道大量取沙,导致地下水位下降而无法实施提水灌溉。依据《防洪法》相关规定,采取防渗暗渠式截潜工程设计。坝顶高程与原河床底齐平。暗渠轴线与主泓线成60°角,渠边坡及渠底采取复合土工膜进行截流防渗处理,渠顶及背水坡均采用格宾石笼砌护。其工程实施,不改变主河道原水流流向,主河道不产生壅水现象,工程截流作用主要取决于复合土工膜的铺设及暗渠回填。防渗暗渠式截潜工程可广泛应用于在干旱、半干旱地区境内有河流且河床覆盖层内有潜流的地段,特别是水土流失严重地区,往往是严重缺水地区,欲解决水源,发展集水工程,确是一种行之有效的办法。     

河床演变的数值计算法讲座(4) 急流河道的一维河床演变计算(Ⅱ)

在本文中，首先把急流河道的一维河床演变计算（Ⅰ）中砂砾模式扩展到“混合砂砾模式”。再把缓、急流同在的混合流水流以守恒形式描述，以非恒定流方程式为基础，进行数值解析。１混合砂砾模式１１基础公式相同砂砾模式的基础公式是由水流的连续式和运动式、以及由河床...     

海水作景观水引起河道两岸地下水污染研究

利用天津市滨海新区具有较发达的河网和方便的入海通道,将海水引入河道作景观水是改善水环境的措施之一。该文利用垂向二维变密度水流和溶质运移的数值模型,计算了河道中不同海水水位时两岸地下水的溶质污染扩散趋势和范围,并分析了采取暗管向河道底部两侧含水层注水的工程措施对地下水污染的控制作用。结果表明：河道高水位运行时,海水入侵两岸现象明显;低水位时盐分能控制在一定范围内;对于低水位运行并考虑暗管注水,盐分只向河床底部运移,基本不向两岸扩散。     

北京市山区河道生态治理措施体系构建

河道治理项目施工过程中的土石方开挖、回填及临时防护措施不到位等势必会破坏河道原生地貌和地表植被,并产生弃土弃渣,造成不同部位水土流失现象的发生,因此对河道生态治理措施体系进行系统研究有重要意义。通过实地调查与文献查阅相结合的方法,依据不同地形、断面、水文形态河道的水土流失特点,将山区河道划分为常水位以上坡面、常水位以下坡面、河床三个部分,构建了适用于北京山区河道生态治理的措施体系,为北京及类似地区的山区河道生态治理提供了有益参考。     

汾河水库及其上游干流水环境状况及保护对策

位于汾河上游干流的汾河水库是山西省最大的综合利用水利枢纽工程,担负着太原的防洪及工农业供水的重要任务,汾河水库上游干流河道为引黄工程的天然输水河道,根据对汾河水库上游多年水质监测成果资料分析,发现汾河上游在2003年10月黄河水进入前后,水质状况有明显变化:1996~2002年和2003~2005年水质资料对比中,后者的水质状况明显劣于前者,其污染物浓度和种类有一定变化,主要表现为水质类别普遍升高。为确保引黄供水工程供水效益的充分发挥和汾河水库及其上游干流水资源的可持续利用,应根据当地的实际情况,通过对汾河水库及其上游干流水污染现状及引黄水进入汾河前后的水质变化情况进行分析,从而提出了汾河水库上游水环境保护对策及治理方案。     

2007-2017年府谷-龙门段河道冲淤特征及其动力机制

[目的]河道演变是水流、泥沙与河床边界相互作用的结果,对水利工程的安全、洪涝灾害的防控有显著的影响。黄河中游府谷—龙门段位于晋陕峡谷地带,以黄土高原沟壑侵蚀地貌为主,流经的黄土高原地区是黄河泥沙的主要来源,因此研究该河段的河道冲淤特征及影响因素对控制黄河中游水土流失有重要意义。[方法]基于府谷、吴堡、龙门3个典型水文站径流泥沙及河道断面数据,分析了2007—2017年府谷—龙门段河道冲淤特征及相关影响因素。[结果](1)近11年来府谷—龙门段河道整体表现为冲刷,其中府谷—吴堡段表现为河道冲刷量逐渐减小,吴堡—龙门段表现为河道冲刷逐年加剧。(2)府谷—吴堡段呈水减沙增的趋势,吴堡—龙门段整体表现为水多沙少,两河段河道冲淤量与水流含沙量变化同步。(3)府谷—吴堡段悬移质泥沙中值粒径呈增加趋势,河道冲刷变缓;吴堡—龙门段悬移质泥沙中值粒径呈减小趋势,加剧河道侵蚀。(4)府谷站入黄泥沙量增加,河道侵蚀力降低,河道冲刷变缓;吴堡站入黄泥沙量减少,河道侵蚀力增强,河道处于冲刷的状态。[结论]径流泥沙的变化在很大程度上影响了府谷—龙门段河道冲淤。在生态环境有所改善的背景下,研究该河段河道冲淤特征及动...     

黄河柳林滩段全新世古洪水滞流沉积物物源研究

通过对黄河中游进行古洪水沉积学研究和水文学研究,为超长尺度水文学提供数据基础。对黄河中游晋陕峡谷段进行详细的考察,在黄河窟野河口右侧柳林滩附近发现3层全新世古洪水滞流沉积物(SWD)。光释光(OSL)测年结果表明,这一期3次古洪水事件分别发生在11 800~11 000aB.P.,10 800~10 200a B.P.,10 600~9 600aB.P.。通过对样品进行磁化率、烧失量、粒度成分、化学元素和扫描电镜的试验分析,确定其为河流悬移质泥沙在高水位滞流环境下的产物,是典型的古洪水滞流沉积物。其中,古洪水SWD的磁化率和烧失量较古土壤低,说明其是新鲜的滞流沉积物,未受到风化成壤作用的影响。3层古洪水SWD的自然分布频率曲线都呈现单峰,峰态尖锐,为极正偏态,说明其分选性好。扫描电镜的分析表明,3层SWD属于河流沙,偏关县L0属于典型的黄土—风积粉砂。不同层次的沉积物记录了不同期次的古洪水事件,反映出其水动力大小的不同或物质来源的差异。结合粒度分析和化学元素的结果,确定古洪水SWD2、SWD3与现代洪水SWD均为细沙质粉沙,化学成分相同,表明是黄河主流大洪水悬移质沉积形成。古洪水SWD1为中沙,与SWD2、SWD3在常量元素和重金属元素含量上有显著差异,而与前人在毛乌素沙漠地区所进行的粒度和元素分析结果接近,说明本层古洪水SWD是支流窟野河流域暴雨洪水从毛乌素沙漠地区侵蚀搬运而沉积下来的物质。该研究成果为今后准确鉴别古洪水SWD及来源判断提供参考借鉴。     

论植被建设在改善黄河生态环境中的地位和作用

面对黄河上中游地区严重的水土流失,导致黄河河道断流,河床不断抬高,以及沙尘暴的肆虐等生态环境恶化的局面.根据多年的试验研究资料,分析了本区生态演替规律,论述了营建草(灌)植被在改善黄河上中游地区生态环境的地位及草地对防止本地区水土流失和荒漠化的作用,提出了治理黄河的关键是要抓好这一地区的林草植被恢复,应本着种草起步、草灌先行、草灌乔结合的原则进行治理开发,这是黄河堤防不决口、河道不断流、河床不抬高目标实现的首选措施,同时提出了种草起步应采取的形式.