枢纽下游河床清水冲刷粗化研究综述

天然河流修建水库后,下游河道发生的最大变化就是河床冲刷粗化。河床冲刷与粗化的研究在水利、水运、水电工程中有着重大的实际意义,是解决山区及丘陵区水利工程面临的河床冲刷粗化所引起的河床演变的关键问题之一。国内外众多学者专家都对冲刷粗化问题进行过研究,文章意在总结已有枢纽下游河床冲刷粗化的研究成果,包括冲刷与粗化机理、冲刷粗化起动流速计算、粗化输沙率计算、粗化层级配计算、极限冲刷深度计算及冲刷后水位降落计算等。并对现有研究成果进行了简要的述评,为后续对这一问题进行深入研究作出必要的准备。     

长江中游航道整治建筑物作用区水沙特性研究综述*

关于航道整治建筑物作用区水沙运动以及由此产生的建筑物变形和损毁的研究是航道治理研究的重要组成部分,有着重要的现实意义。文章对长江中游航道整治建筑物中丁坝、护滩（底）和护岸3种形式建筑物结构形式及作用区水沙特性研究进行了梳理和总结,发现目前相关理论推导和数值计算的成果众多,列举了代表性较强的研究成果,从研究角度和考虑因素两方面对比分析了已有成果,提出今后可在床面冲刷位置和规模综合作用下的破坏阈值问题、床面冲刷发展模式及修复方式、极端水文条件对建筑物运行损毁的影响等方面继续深入研究。     

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。     

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。     

清水冲刷推移质输沙率变化规律

分析恒定清水冲刷水槽试验资料发现,推移质输沙率变化可分为两个阶段,即时均稳定阶段和衰减阶段。通过机理分析,建立了该两个阶段的计算公式,计算结果与试验资料吻合良好。该式可用来估算任一河段及任一时刻推移质输沙量及冲刷剖面。     

天津滨海新区沿海潮流特征及通航条件分析

建立涵盖天津新港、海河口港区、临海产业区、南港工业区等天津港主要港区的海域潮流二维数学模型,并通过实测潮流、潮位资料进行模型率定。在计算成果与实测资料的误差满足精度要求后,通过潮流数学模型模拟分析项目建设前、后工程附近海区的潮流分布特征,对主要港区和进港航道口门附近的通航水流条件进行综合评价。     

急弯河段通航水流条件与航道宽度关系研究

急弯河段水流流态复杂,船舶过弯所需的航道宽度要远大于直线段航道宽度,也大于一般的弯区河段航道宽度。根据汉江下游马口滩急弯河段船模航行试验成果,总结分析了船舶在弯道段航行时占用的航宽与水流的关系,表明船舶以大致相同的航速上、下航行通过弯道时,上行时占用的航宽比下行时要小的多。流速或流向角越大,船舶的航迹带宽度越大,占用的航宽也越大。在此基础上建立了马口滩急弯河段航宽计算公式。     

黄河陈家拜至沙河沿河段航道整治工程试验

分析了黄河陈家拜至沙河沿河段河道演变及碍航特征,提出了航道整治的原则和工程方案,并利用物理模型试验进行了方案优化。试验表明,整治后该河段航道尺度满足设计要求。     

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。     

长江中下游绿色环保型航道整治建筑物研究

在进行大量调查研究和分析研究的基础上,总结了现有可用于航道整治的绿色环保型材料和工艺的特点及实用性,并以长江中下游航道整治工程为研究对象,研究提出了绿色环保型整治建筑物结构型式及材料,并分别明确了这些材料和结构在航道整治建筑物的护面、护底、护滩以及护岸工程中的适用部位。通过示范工程的实施应用,表明新型结构较传统结构节约投资,具有良好的经济效益;实施后植被生长良好,生态效益明显。研究成果为绿色环保材料在内河航道整治工程中的应用及进一步研究打下基础。