长江下游潮流界变动段三益桥边滩与浅滩演变驱动机制分析

潮流界变动段的边滩与浅滩演变关联性强，同时受径潮流水动力、供沙来源及人类活动等多重影响，是航道治理与疏浚维护的重点河段。通过对三益桥河段1976—2017年期间河床冲淤、汊道分流比、三益桥边滩及浅滩演变过程的分析，明确三益桥边滩及浅滩演变的驱动机制。2012年以来三益桥边滩12.5 m水深以浅滩体体积为增大态势，大水年份边滩以淤积为主，设计航槽及深槽以冲刷为主，中水年份边滩淤积厚度小于深槽。上游五峰山弯道河势稳定，具有阻隔上游和畅洲河段河势、汊道分流比调整等传递作用，三益桥边滩淤涨（长）与上游和畅洲河段河势及汊道分流比调整的关系不显著，主要与流域来流流量大小及过程、上游河道冲刷供沙等相关。洪季三益桥上浅区碍航程度大于枯季，汛前中水流量（大通水文站流量介于26 000~34 000 m³/s之间）持续天数长的年份碍航程度大于大洪水年份同时期；因此，流量过程决定边滩与浅滩的冲淤分布，中水流量持续时间长短及供沙量大小决定三益桥边滩淤积量及浅滩碍航淤积量。     

黄河内蒙段河道冲淤量与水沙输移过程的关系分析

根据1952～2003年黄河内蒙古河段实测断面资料分析,天然状态下该河段均处在淤积状态,青铜峡、三盛公水库建成运行初期水库蓄混排清,不同的水沙组合使河道有冲有淤,青铜峡水库蓄满失去蓄混排清功能后,河道又长期处在淤积状态。河道冲淤量与来水量、来沙量的线性组合高度相关,表明该河段冲淤量与河道的水沙组合有直接的因果关系,由此建立了计算河道冲淤量的数学模型。来沙系数是判断河道冲淤变化的关键指标,实测资料分析表明:来沙系数小于或等于0.005时河道发生冲刷,来沙系数在0.005～0.009之间时河道有冲有淤,来沙系数大于0.009时河道发生淤积,来沙系数大于0.015时淤积量趋于稳定,且以1.0为渐近线。     

长江下游典型平原城市感潮河网水动力提升分析

通常平原城市河网水动力条件较差,加快水体更新、增强水体的流动性可改善河网水环境质量。以长江下游典型平原城市启东市为例,充分利用河道天然潮动力条件,建立河网水动力学模型,通过数值模拟试验,量化分析优化水系格局、工程布局和调度方式对河网水体流动性的改善程度。结果表明：在最不利潮汐条件下,优化方案可将河网的全历时生态流速达标率由52.3%提升至94.2%,最大瞬时生态流速达标率由42.6%提升至85.0%,区域生态流速持续度达91.8%,同时还可节约67.5%的引调水量;改善水系格局、优化河网控制工程布局及其调度方案可以减少域外引水,同时显著增加河网水流更新速率,降低污染物滞留时间,从而改善水环境。该方法可为提升平原城市感潮河网水环境质量提供新手段。     

长江中下游实时洪水预报模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统水沙运动数值模拟基础上,成功地将面向长江中下游防洪规划论证需求的水沙数学模型转化为面向长江防洪系统防汛方案评估需求的长江中下游实时洪水预报数学模型.为适应实时预报调度快速、准确评估的要求,提出了基于水动力学的循环滚动计算模式和实时校正模式.实现了水文学实时校正方法与水动力学数学模型的耦合,建立了基于水动力学的实时校正模式和分洪溃口洪水预报模式.通过长江中下游防汛期间的试运行,较好地解决了洪水预报误差校正和分洪溃口后洪水预报等关键难题,为防汛方案的制定和实时洪水调度方案优化提供了技术支撑,主要成果已应用于长江中下游防汛调度方案中.     

长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型.为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型.针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法.模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

复合点坝侧积周期的成因分析:以密西西比河下游段为例*

复合点坝侧积体定量成因分析是河流沉积学研究的难点之一。通过选取密西西比河下游段激光雷达数据,剖析复合点坝侧积体的内部特征,统计侧积体高程数据,发现其符合周期变化的特点。对高程数据进行傅里叶变换计算,得到复合点坝侧积周期,将侧积周期与河道规模进行拟合,两者符合线性关系,拟合度高。深入分析后,认为侧积周期受河流的季节性洪泛周期控制。研究结论为侧积体定量成因分析提供了理论依据。     

长江下游区域地温场特征及其能源意义

区域地热特征及深部温度估算对于油气勘探和地热能资源评价和开发利用具有重要意义,长江下游地区是我国东部经济社会高度发达的地区,其能源需求大,区域热状态研究能为该区地热资源评价提供关键约束。通过整合长江下游地区已有的温度数据和实测岩石物性参数,勾勒出该区的现今地温场特征,并进一步估算其1 000~5 000 m埋深处的地层温度。研究表明,长江下游地区现今地温梯度为16~41 ℃/km,且以18~25 ℃/km居多,苏北盆地区呈现高地温梯度。大地热流值为48~80 mW/m²,其均值为60 mW/m²,表现为中等的地热状态,有利于油气和地热能形成。此外,长江下游地区深部地温估算表明,1 000 m埋深处的温度范围为30~54 ℃,2 000 m时温度范围为50~95 ℃,3 000 m时温度范围为65~130 ℃,4 000 m时温度范围为80~170 ℃,5 000 m时温度范围为100~210 ℃。区域深部地温的展布趋势呈NE向,高温区域集中在安徽南部和江苏东北部。结合60 ℃和120 ℃等温线的埋深分布及区域地质、地球化学和地热特征,初步探讨了该区油气与地热资源的有利区带及其相应的开发利用类型。     

Phenomena and characteristics of barrier river reaches in the middle and lower Yangtze River,China

Alluvial river self-adjustment describes the mechanism whereby a river that was originally in an equilibrium state of sediment transport encounters some disturbance that destroys the balance and results in responses such as riverbed deformation. A systematic study of historical and recent aerial photographs and topographic maps in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze River (MLYR) shows that river self-adjustment has the distinguishing feature of transferring from upstream to downstream, which may affect flood safety, waterway morphology, bank stability, and aquatic environmental safety over relatively long reaches downstream. As a result, it is necessary to take measures to control or block this transfer. Using the relationship of the occurrence time of channel adjustments between the upstream and downstream, 34 single-thread river reaches in the MLYR were classified into four types: corresponding, basically corresponding, basically not corresponding, not corresponding. The latter two types, because of their ability to prevent upstream channel adjustment from transferring downstream, are called barrier river reaches in this study. Statistics indicate that barrier river reaches are generally single thread and slightly curved, with a narrow and deep cross-sectional morphology, and without flow deflecting nodes in the upper and middle parts of reaches. Moreover, in the MLYR, barrier river reaches have a hydrogeometric coefficient of \({<}{4}\), a gradient \({>}\)1.2?, a silty clay content of the concave bank \({>}{9.5}\)%, and a median diameter of the bed sediment \({>}{0.158}\) mm. The barrier river reach mechanism lies in that can effectively centralise the planimetric position of the main stream from different upstream directions, meaning that no matter how the upper channel adjusts, the main stream shows little change, providing relatively stable inflow conditions for the lower reaches. Regarding river regulation, it is necessary to optimise the benefits of barrier river reaches; long river reaches without barrier properties should be systematically planned and regulated; drastic bank collapse and sandbar shrinking should be urgently controlled to prevent the loss of barrier effects.     

长江中下游地区雨涝指数构建及其应用

为客观识别区域暴雨洪涝过程、定量评估区域暴雨过程强度,基于极端事件中持续时间和强度关系理论,采用近5 d最大降水强度作为降水相当强度指标,构建雨涝指数和区域雨涝过程强度的算法,利用1961-2019年长江中下游地区逐日降水资料,分析长江中下游地区的区域雨涝过程次数、强度以及雨涝趋势变化特征。结果表明:① 1961-2019年长江中下游地区区域雨涝过程次数整体呈增加趋势,21世纪以来区域雨涝过程发生次数明显增多,持续5~9 d的区域雨涝过程占全部雨涝过程的2/3以上;②区域内雨涝日数总体呈现南多北少分布,雨涝日数变化趋势表现为西北部减少、东南部增多;③年降水量和雨涝趋势的时空变化使得长江中下游地区的旱涝差异进一步增大,降水多的东南部更涝,降水少的北部和西部愈加干旱。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。