葛洲坝工程截流中的水文测验及水力特性分析

葛洲坝工程是在长江干流上修建的第一个水利枢纽,是三峡枢纽的组成部分.长江出南津关以后,由高山峡谷河段进入丘陵宽谷河段,江面由300米展宽至2200米.葛洲坝、西坝两个小岛,自右至左把长江分割为大江、二江、三江.葛洲坝工程是低水头径流电站,装机容量271.5万千瓦,年发电量141亿度,水库建成后     

三峡工程大江截流导流明渠冲淤变化分析

根据大江截流期间监测,收集到的成果资料,对长江水全部改由导流明渠下泄、所观测到的大江围堰戗堤进占对导流明渠分流及流速流态的变化,河床冲淤及淤积量纵、横向分面进行了阐述,得到了该河段水流及冲淤变化的一般性规律。     

葛洲坝水利枢纽运行后泥沙冲淤变化分析

对葛洲坝水利枢纽及其运行情况和河段特性进行了介绍。分析认为葛洲坝水利枢纽运行前后的入库水沙特性基本一致。探讨了库区冲淤变化特点、淤积量及其分布,冲淤过程及达到冲淤平衡的时间。对坝下游河床的冲淤过程、冲淤量、达到冲淤平衡的时间以及河床粗化,河底高程历年变化及同流量水位降低的原因、降低量及变化过程进行了分析总结。研究结果可为进一步探讨三峡水利枢纽与葛洲坝水利枢纽联合调度运用后水库泥沙淤积变化规律提供参考。     

长江荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系

长江是中国的“黄金水道”,通过系统性航道整治和疏浚维护,长江荆江河段航道水深已由2002年的2.9 m提升至2020年的3.5～3.8 m,但仍低于上游三峡大坝库区(4.5 m)及下游河段(4.5～6.0 m),航道水深与上下游不衔接且制约长江航道综合效益发挥。为了适应上下游航道水深,需提升荆江河段航道尺度,亟需明确航道水深资源、碍航特征与河道演变等关系。以长江荆江河段为对象,分析1960—2020年水沙及地形等资料,开展长江中游荆江河段滩槽演变与航道水深资源提升关系研究。研究表明：三峡工程运行后荆江河段以枯水河槽冲刷为主,冲刷量占全部冲刷量的90.97%,江心洲和边滩面积减少18.3%,其中江心洲、边滩面积减幅分别为9.4%和24.9%;在河床冲刷与航道整治工程实施条件下,以4.5 m×200 m(水深×宽度)进行航道尺度核查,荆江河段碍航总长度占全河段5.3%;4.5 m水深碍航特征包括砂卵石河段枯水位下降幅度高于河槽下切深度引起航道水深不足,沙质河床内弯曲河段“凸岸侧边滩冲刷、凹岸侧深槽淤积”引起滩槽形态及航道边界不稳定,以及分汊河段内洲滩萎缩与汊道间不均衡冲刷引起枯水航路不稳定...     

三峡大坝至葛洲坝间沿程水污染一维预测模拟

长江三峡水利枢纽建成并投入运行后,三峡大坝至葛洲坝河段的水流及污染物运动规律将发生变化,从而对该河段水域的水环境质量产生影响.根据两坝间的水文及水质特性,建立了两坝间一维水量水质模型,可用以预测大坝建成后两坝间水量、水质及水环境容量的变化,为该水域的污染控制及水环境管理提供决策支持.     

吸、喷水法减小丁坝下游回流尺度的试验研究

由于流动边界出现凸出障碍物引起边界层分离,导致回流发展、水流流态恶化等一系列问题,在水利、航道及电站等工程中是一种普遍存在的现象。从控制边界层的思路出发,采用"吸、喷"水方案,即在凸出障碍物与水流平行的边界略上部位将一部分边界层水流吸走,并在其下游喷出增加边界层的动量,可以减小障碍物下游的回流尺度。在50cm宽水槽中进行的试验表明,采用这种方法是非常有效的。     

平原河网区域来水组成原理

对于一般树状分布河网，上一级河道总是汇入至下一级河道，位于河道下游断面的流量总是由其上游汇集而至。但对于平原河网地区，特别是人工控制建筑物众多，又受潮汐影响的地区(如太湖流域)，河网错综复杂，水流方向不定，要跟踪某个断面的水流去向，或某个河段的水体、断面流量是从哪里汇集而来的，非常困难。但这样的问题在生产实践中往往对其很感兴趣。例如从常熟枢纽引长江水流进入望虞河后，流向何处?河网各断面流量中或各河段水体中常熟枢纽引江水量占多少比重?对这些问题的研究可以估计常熟枢纽引江的效果和影响范围。因此，平原河网区域来水组成方法在生产实践中具有重要意义。重点介绍了平原河网区域来水组成原理及其在太湖流域的应用。     

流滑型窝崩水流结构特征及其变化规律

针对长江中下游河段流滑型窝崩,进行水槽概化模拟试验,依据精细的流场观测数据,分析窝塘附近水流结构特征及变化规律,为探索此类崩岸力学机制奠定基础。结果表明,窝塘附近水流结构可分为口外主流区、口门涡流区和窝塘回流区三大区域。随着窝崩发展,三大区域内水流结构也随之产生变化。口外主流区基本为明渠弯道水流,有明显环流特征;口门涡流区呈现长条形态,其内存在多个大小、形态、位置和强度变化的涡旋,总体规律随主流快速下移不断破碎或分解,口门上、下两端水流呈明显三维特征且脉动性很强,水面波动剧烈;窝塘回流区内为典型空腔回流,随窝崩发展,其范围扩大,中心下移,形态由椭圆形趋向圆形,强度呈现增强-减弱-稳定的趋势。     

长江芦家河浅滩段石泓大开挖方案的研究

三峡水库蓄水运用后,长江芦家河浅滩段将出现局部坡陡流急的航道问题,石泓大开挖为解决此问题的方案之一.采用全沙动床模型实验方法,研究了石泓大开挖方案实施后对改善航道条件、对本河段及上游河段河势变化可能产生的影响等.研究表明:石泓大开挖方案将改善本河段的航行条件;也将使本河段枯水期的主、支汊易位;改变松滋河的分流特性;与此同时石泓大开挖方案将加剧上游水位的下降,并可能因此影响葛洲坝船闸的正常运行;挖槽中推移质泥沙的回淤有待于今后的进一步研究.     

弯曲溢洪道挑流消能试验研究

为避免加剧弯曲溢洪道的不良振动,对弯道水流的挑流消能问题进行研究。通过试验研究的方法,提出了一种适用于弯曲溢洪道的新型挑流消能工,结合渠底超高法对弯道水流的干扰,使水流在质量力的作用下分流,有效降低和减小了回水的流量范围,增加了挑流水舌的纵向长度。通过对比两种不同凹岸边墙半径的弯曲束窄差动式斜切挑坎和弯曲连续斜切挑坎的回流、挑流和分流等特性,根据水流运动特性和流线的几何关系,提出了一种判断该新型挑坎发生回水的半理论半经验方法。研究发现高坎的收缩程度和凹岸边墙半径是影响分流和回水的主要因素,通过对高坎水流运动特性的分析,拟合流量、凹岸边墙半径与高坎折冲水流出流方向角γ的经验公式,推导了高坎分流临界角度γc的计算表达式,计算结果与试验测量结果吻合良好,可以为弯道水流挑流消能的工程应用和运行提供参考。     

(九)河床演变(二)

自然河流或者处于单向演变状态,或者处于准平衡状态。这是按平均概念而言。实际河床演变就是围绕这种均衡状态或正或负地交替进行。河流一旦受到外力干扰,均衡状态被破坏之后,河床演变过程也将随之改变。有的干扰、改变甚至破坏会很强烈。这种演变开始时都比较急剧,然后逐渐衰减,最终达到新的均衡状态。干扰河床演变均衡状态的途径有二:(1)改变河道的来水来沙条件。如河段以上的水土保持工程、拦沙工程、水库枢纽工程、分流堵汊工程和引水工程等的作用。它们增减水量、沙量,改变水流过程和输沙过程以及水沙搭配关系等。(2)改变河段河床形     

(八) 河床演变(一)

沿长江顺流而下,可以看到千山万谷,汹涌澎湃的三峡,也可以看到九曲回肠的荆江和潮平岸阔的江苏江段。在宜昌南津关,“山随平野尽,江入大荒流”(李白《渡荆门送别诗》)。长江就在这里由山区进入平原。一般说来,天然河流都可象长江一样,分为山区和平原两段。山区河流是水流改造山谷的产物。地壳运动,增加了河床演变的复杂性。山区河流具有下列特点:(1)河床纵比降大;(2)水流湍急紊乱;(3)山谷沿程宽窄不一,河道在平面上具有藕节状外形;     

葛洲坝大江截流中的水文测验工作胜利结束

万里长江第一坝——葛洲坝水利枢纽于1981年元月4日胜利完成大江截流,这在我国水利水电建设史上是一项空前未有的壮举。在这次大江截流的整个过程中,长办水文局组织了全江300人的水文测验队伍参加各项水文测验工作。全面准确地搜集了整个截流过程中的截流河段水位、龙口流速、落差、二江分流量、坝区流速流态和水下地形资料,其中实测得龙口最大流速为为7米/秒。确保截流的胜利,及时、准确、主动地提供了有关水文数据,起到了参谋和耳目的作用。目前他们正集中力量对资料进行整理分析和进行工作总结。     

三峡建库后沙市—汉口河段悬移质分组冲淤变化规律

水库下游河道冲淤调整是一个长期复杂的过程,对防洪、航运、生态等均会产生一定影响。为探究长江中游沙市—汉口河段演变趋势并为不利变化的防控提供参考,分析了三峡建库后悬移质分组冲淤时空变化规律：建库后,沙市—监利河段各粒径组泥沙均发生冲刷,沙市流量为10 000～25 000 m³/s时,0.125～0.250 mm粒径组泥沙冲刷量最大;以0.125 mm为粗细颗粒分界粒径,监利—螺山段呈现汛期、蓄水期“粗淤”而枯水期、消落期“冲细”现象;螺山—汉口段各粒径组泥沙均发生冲刷,且流量越大冲刷量越大。在此基础上,通过建立流量—分组输沙量关系并根据水流挟沙力公式,发现建库后沙市—监利、螺山—汉口河段冲淤受泥沙、水力因素共同作用,其中泥沙因素对沙市—监利河段影响大于螺山—汉口河段;监利—螺山河段“淤粗冲细”主要受含沙量恢复程度的影响,与上游河床冲刷补给及本河段粗、细颗粒泥沙交换有关,反映了冲刷条件下河道通过水流挟沙能力级配调整加大输沙能力。     

泥沙知识讲座 (二)水流和泥沙性质

输送泥沙的水流,有的汹涌澎湃,有的缓慢流动;有时不长不消,有时急涨猛退。性质各有不同,输沙能力也有差异。水位、流量、流速及其分布都不随时间而变的水流称为恒定流(稳定流),否则就是非恒定流(不稳定流)。自然河流中,恒定流是很少见的;或者流量在变,或者河床在变,或者流势在变。在流量不变时,水深、平均流速、流速分布均沿程不变的水流称为均匀流。在自然河流中,一般都是非均匀流。设水文测站的河段,要求尽量顺直整齐,没有扩大,收缩,拐弯、局部凹凸等,使水流尽量接近于均匀流。急滩、闸下、堰顶的水流多属急流,河道水流则     

长江下游落成洲河段洲滩联动关系与航道浅滩碍航机制

航道浅滩演变与边心滩形态调整具有强关联性,叠加河道冲淤不均衡性、上游河段冲刷供沙等综合影响,使得航道浅滩碍航机制更趋复杂。本研究以长江感潮段内落成洲河段为对象,通过1959—2021年洲滩形态、河床冲淤特征、水动力环境与浅滩碍航特性等分析,明确边心滩—浅滩演变联动关系、上游河床冲刷供沙及对浅滩演变的影响机制。研究结果表明：(1) 1981年以来落成洲河段所在的扬中河段由淤积转为1991年以来的持续冲刷,1981—2021年枯水河槽冲刷量为3.97亿m³,占洪水河槽冲刷量的95.9%;(2)三峡工程运行前嘶马弯道崩退—落成洲左缘淤积—三益桥边滩未发育,即嘶马弯道崩退是洲滩联动演变的主要诱因;(3)三峡工程运行后至航道整治工程实施前的来沙量减少引起洲滩整体冲刷,落成洲冲刷为三益桥边滩提供了发育空间,逐渐淤涨的三益桥边滩与水沙条件共同使得落成洲冲刷和右汊冲刷发展,即三益桥边滩形态变化逐渐由被动淤涨转为洲滩联动演变的主因;(4) 1981—2010年三益桥边滩淤涨、落成洲洲头与左缘冲刷等决定着三益桥浅滩碍航程度,由于流域来沙量减少引起的河床冲刷使得碍航程度减弱,2011—...     

黄河下游河道观測工作的概况

黄河下游为冲积平原河道,自孟津至河口全长850公里,三門峽水庫建成以前,通过干流陕县站(1919～1960年)的历年平均沙量达16亿吨,河床不断堆积抬高,形成“地上悬河”,两岸几乎全靠大堤約束。其中孟津至高村为游蕩性河段,全长約295公里,堤距达5～14公里,河槽寬度約1～2.5公里,比降2.03～1.72‰,河床寬浅、沙洲众多、水流散乱、河床細沙松散、主流摆动頻繁,河势极不稳定。高村至前左河段全长490公里,堤距縮窄到0.5～6.0公里,河梢寬度約0.27～1.6公里,比降1.48～1.04‰;     

清水冲刷条件下长江中游沙卵石河段局部卵石淤积成因

为探究三峡水库持续下泄清水条件下长江中游沙卵过渡段内卵石局部冲刷、搬运和淤积现象的成因,采用近期水文、泥沙和地形观测资料,结合河道平面二维水动力模型,计算了研究河段内各级流量下的泥沙起动粒径分布,分析了上游来流、下游水位变化的影响,辨析了河床冲淤的成因。结果表明:①45 000 m³/s以上流量时,粒径大于30 mm的卵石可沿洪水主流带连续搬运;流量低于15 000 m³/s时,大粒径卵石只能沿枯期主流在浅滩河段局部搬运;流量介于两者之间时,水流对大粒径卵石的输移动力相对较弱。②三峡建库后,洪水量级削减而枯水天数增多,不利于卵石长距离下移,而水位下降不断溯源传递,促使枯水流路上原本稳定的区域开始冲刷。③局部淤积现象由枯期水动力增强所导致,与长江中游沙卵过渡段特殊的地貌和沉积环境有关。卵石局部冲淤调整可能在河段内多个位置长期存在,需引起关注。     

长江1870年历史洪水分析

1870年在我国长江流域干流重庆至宜昌河段发生了一次特大洪水,暴雨强度之大,洪峰之高,灾情之重,实为数百年所罕见。为了摸清这次洪水规律,从1952年起,在长江于流先后调查了七次,调查的河段约50余处,调查点有400余个。并查阅了地方志和故宫文献档案约600余件。收集了该年欧亚一部份气象及全国早涝资料。在此基础上。作了大量的分析研究工作。近年来,由于资料逐渐增多,认识不断加深,成果精度也有所提高,这对长江流域规划,三峡水利枢纽设计,提供了基本数据。一、长江流域雨情、水情、灾情考证(一)长江流域雨情5月,两湖地区开始降雨,有的县志记有“雨”或“久雨”。6月上旬,在南岭以北,长江以南的广     

长江中游瓦口子至马家咀河段二维水沙数学模型

针对长江中游瓦口子至马家咀河段(弯曲分汊河段)的水沙运动特点,给出了二维水沙数学模型尤其是推移质不平衡输沙计算的模式,主要包括推移质不平衡输沙方程、床沙级配方程、河床变形方程;对模型中的几个关键问题提出了处理方法,如非均匀沙起动及输移规律、床面混合层厚度等.利用大量的水流及河床变形资料,率定了模型的一些参数,进行了水面线、流速分布及河床变形的详细验证.在此基础上,根据设计部门提供的进出口水沙边界条件,预测了三峡工程蓄水初期该河段的冲淤过程与分布及航道条件的变化.