长洲枢纽下游近坝段河道考虑河床粗化的冲刷模拟研究

西江长洲枢纽建成后,由于水库拦截泥沙,将使下游河床发生沿程冲刷,尤其是枯水期水位下降,影响下游通航.预测长洲枢纽建成运行后设计通航流量时坝下水位的下降.在有泥沙下泄的情况下,尝试采用粗化理论来考虑河床组成在冲刷过程中的变化,计算坝下河床在多年冲刷后的水位下降情况,并分析运用粗化方法的合理性.同时与不考虑粗化作用情况下的水位下降值进行了比较,分析在下游河道有基岩出露的情况下河床粗化作用对水位下降的影响,并提出了关于减小坝下水位下降整治措施的新设想.     

河床粗化研究的回顾及展望

本文综述了已有河床粗化的研究成果,包括河床粗化类型;床面可动层;粗化层的形成机理、级配计算、稳定性判别及河床极限冲刷深度的计算等,并用水槽及天然资料对粗化层级配计算方法作了简要评述,指出了尚有待改进的地方及今后着重开展的工作。     

枢纽下游河床极限冲刷及水位降落研究进展

天然河流修建枢纽后,上游来沙将在枢纽形成的水库内淤积,出库沙量锐减,下游河道因受枢纽下泄清水的冲刷而发生一系列变化。特别是对于沙质和沙卵石河床,随着下泄清水的冲刷,河床随之出现了相应的再造床过程。枢纽清水下泄引起下游河床下切、水位下降问题是枢纽设计及航道整治中的重点和难点。由于河段来水来沙条件、枢纽调度方式、坝下河床断面型态、河床质组成及覆盖层厚度等不同,坝下形成的冲刷幅度、稳定冲刷层及冲刷范围等各不相同,坝下水位降落幅度也不尽相同,而河床质组成是影响河床极限冲刷的主要因素。文章从不同河床质组成出发,分别对枢纽下游河床极限冲刷以及水位下降研究成果进行了总结,并对各种计算方法进行了简要的评述。     

宽级配河床粗化稳定结构

本文阐述了宽级配河床粗化稳定结构的特性,得到了宽级配河床粗化稳定后的阻力规律、非均质沙起动概率及粗化层级配的计算方法,并利用各家水槽资料、San Luis河流(美国)及汉江丹江口水库下游资料与阻力公式及粗化层级配计算值进行了比较,二者基本吻合。     

长洲枢纽下游人工节埂防冲措施研究

针对长洲水利枢纽建成后,下游河床冲刷引起的枯水位下降,可能导致枯水期船闸下闸首门槛水深不足的问题,应用二维悬移质泥沙数学模型对枢纽建成后下游河床的冲刷下切及枯水期水位降落情况进行预测,结合当地的河床形态及地质条件,提出在坝下河道布置一系列的护底工程,形成不连续的人工控制节埂的防冲措施,以达到抑制河床冲刷、抬高近坝段枯水水位的目的。研究表明:通过在长洲枢纽下游河道合理布置人工节埂,可以有效地抑制下游河床冲刷,减小坝下枯水水位的下降值。     

清水冲刷河床调整过程试验研究

通过沙质河床清水冲刷水槽试验,对河床纵剖面的调整、沙波尺度、粗化层厚度及其与沙波运动关系、粗化层级配、推移质级配等进行了观测分析,进一步揭示了清水冲刷,河床重建平衡的机理。水槽试验表明,沙质河床清水冲刷,上游河段比降调平,床沙粗化,沙波发育,河床阻力增大,水深增大,流速减小,导致河床供沙能力削弱,输沙能力降低,冲刷向不冲刷转化。     

三峡工程对下游河道的影响及治理措施的初步研究

<正>1 前言 正在兴建的三峡工程.改变了下泄水沙条件及过程,水库运用初期排沙比仅为 30％,悬移质粒径变细,其中值粒径约为建库前的31％,这样坝下游河道水流挟沙能力远大于含沙量, 水流就要从河床中补充泥沙冲刷河床,并使床沙粗化;水库运用中后期,出库含沙量增加,粒径变粗, 并逐渐接近建库前, 而在冲刷已经平衡的河段上, 挟沙能力又小于含沙量, 悬移质就要回淤, 经过一段时间回淤后,河床与水流之间产生新的平衡。如此坝下游河道从冲刷回淤再到新的冲淤平衡过程, 势必引起水位降落及河势的调整, 给航道、港口的运用带来新的问题。     

新干枢纽下游河床冲淤及航道条件变化计算

根据赣江流域规划,在赣江下游三湖镇河段规划兴建新干航电枢纽,枢纽建成后坝下游的河床冲淤及水位变化需要进行预测研究。建立了坝址至南昌118 km长河段的一维水沙数学模型,计算了拟建新干枢纽坝下河道河床下切与水位下降情况。结果表明:在现状河道条件下,经过6~7个水文年河床调整后,枢纽下游河段河床冲淤接近平衡;经过10个水文年作用后,新干枢纽坝址下游附近河段河床最大冲刷深度为1.76 m,坝址下游附近水位最大下降值为1.56 m。分析了河床调整后坝址至南昌河段航道条件的变化。     

水库下游河道冲刷的数值预报

本文以丹江口水库下游河道冲刷为例,简述了水库下游河道冲刷数学模型及验证情况,对计算中经常遇到的有关问题提出了处理方法。预报了1988年至2000年以及2001年实施南水北调中线调水工程后丹江口水库坝下黄家港至河口(汉川)河床冲淤、水位降落等。     

从丹江口、葛洲坝水库下游河床冲刷看三峡工程下游河床演变对航道的影响

从三峡工程下游宜昌～城陵矾河段的地形、地貌、河型、河床泥沙组成及河岸、河床的抗冲性等方面与丹江口水库下游黄家港至皇庄河段的比较来看有诸多相似之处,因此它们在工程建成后河床的冲刷模式应是相近的.从这一观点出发,根据丹江口水库下游不同河段河床冲刷平均河底高程降低值△h与水位下降值△Z的关系预测三峡工程建成后对宜昌至城陵矶河段航道的影响.     

枢纽下游河床冲刷深度估算方法

根据沙量守恒原理,从宏观上建立了清水冲刷深度估算公式。公式涉及到床沙可悬百分数;推移质单宽率输沙量及其变化过程;冲刷过程中水流条件的变化;粗化层厚度及其级配等疑难问题。通过水槽试验和理论分析给出了这些问题的计算关系式,获得了冲刷深度估算方法。经试验资料检验,精度良好。     

淮河干流刘台子弯道水动力及河床变形数值模拟研究

为分析和评价刘台子弯道河段在不同整治方案下的工程效果,采用SIMHYD-2D平台构建二维泥沙数学模型对淮河干流临淮岗闸下—鲁台子河段2种整治方案进行水动力及河床变形数值模拟研究。结果表明:二维水沙数学模型能够很好地模拟河道的水力因子,也能合理地模拟自然条件下的冲淤分布,可以用于开展工程河段的冲淤演变预测分析;经过冲淤调整10 a后,在2种整治方案下,临鲁段河道主槽仍以冲刷为主,冲刷速度减缓,滩地仍以淤积为主,整体河道表现为冲刷;通过对比分析2种整治方案裁弯对上下游河道水沙运动及冲淤的影响、通航水流条件及新老河段未来冲淤情况,推荐方案2作为整治方案。     

三峡库尾卵石推移质输移对航道的影响

长江经济带建设发展迫切需要三峡库尾航道等级由3. 5 m提升至4. 5 m,而库尾推移质运动是必须解决的泥沙问题。采用三峡库尾航道水沙二维数学模型,根据2009—2016年三峡入库水沙资料,模拟变动回水区重庆至涪陵段推移质运动过程,将其冲淤分布及断面输沙量与实测资料对比,验证该数值模型的可靠性。以此为基础,预测30 a后三峡库尾航道推移质冲淤趋势,分析重点滩段航道内推移质冲淤分布、幅度以及输沙带特性,揭示推移质输移对航道的影响。该研究结果可为三峡库尾重庆至涪陵段4. 5 m航道等级提升建设的方案设计提供数据与技术支撑。     

长江中游牧鹅洲关联演变河段航道整治方案

长江中游河段河床多为沙质,河床演变剧烈,受两岸石山、矶头和人工护岸工程等节点控制,上下游河段演变具有明显的关联性特征.以牧鹅洲水道为例,对其演变特征及其与下游湖广水道的关联特性进行分析,基于目前航道的不利变化趋势,结合已实施航道整治工程对本河段整治方案进行研究.通过在牧鹅洲水道实施护滩工程,同时解决牧鹅洲边滩中低滩冲刷...     

汉江下游马口滩段航道整治

丹江口水库调水方案实施后,汉江下游的来水来沙将发生较大的变化,落水期浅滩冲刷流量减小对浅滩影响较大。天然状况下马口滩段上段的浅滩在枯水期得不到较好的冲刷,同时马口弯道的转弯半径较小,目前的航道尺度无法满足设计船队的双向通航要求。分析马口滩段的河床演变特性和碍航特点,针对不同滩段确定了不同的整治原则和整治方法,用物理模型和自航船模试验相结合的方法,提出并研究了满足船舶双向通航的工程方案,可为类似滩段的整治提供参考依据。     

桥墩紊流宽度的试验研究

由于我国现行的《内河通航标准》(GB50139-2004)中,没有桥墩紊流宽度的计算方法,桥梁设计人员为了保证船舶航行安全,通常将桥梁跨度加大,这样既增加了结构设计的难度,又增加了工程的投资。通过水槽定床和动床试验,分析了行近流速、行近水深、来流角度、桥墩尺寸、桥墩墩型、桥墩冲刷等因素对桥墩紊流宽度的影响,利用量纲分析法对实测数据进行整理,推导出了桥墩紊流宽度的计算公式。     

三峡蓄水后宜昌断面枯水位下降趋势及应对策略分析

宜昌断面的枯水水位是反映葛洲坝船闸通航条件的特征参数。自葛洲坝修建以来，宜昌断面枯水位明显下降。三峡蓄水以后，宜昌断面的来沙量降低，河床发生冲刷调整，枯水位将发生相应变化。依据实测资料，对三峡蓄水运用初期宜昌至虎牙滩河段的冲刷特性、宜昌枯水位的变化、影响宜昌断面枯水位的因素以及下降趋势进行了分析，初步探讨了应对宜昌水位下降的策略。     

闽江水口枢纽坝下水位降落整治方法研究

枢纽下游河床遭受清水冲刷,河床下切、水位降落是普遍的规律,也是历来枢纽设计及航道整治中的重点和难点,文中针对闽江水口枢纽坝下水位降落幅度及河床地质条件,采用1:100正态物理模型与遥控自航船模相结合的研究手段,提出了若坝下水位降落幅度较小,且坝下河床冲刷已基本稳定,可采取潜坝或明渠及溢流坝方案治理;若坝下水位降落幅度较大,且坝下河床冲刷仍在继续,单纯解决通航问题可采取船闸改造或船闸加中间渠道方案治理。