長江中下游幹流河槽發育與岸坡穩定 朱勇輝 9787030767981 【台灣高等教育出版社】

目錄

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第1章 緒論1
1 1研究背景2
1 2長江中下游幹流河道概況2
1 2 1河道基本情況2
1 2 2河道邊界條件4
1 2 3堤防及河道（航道）整治工程5
1 2 4險工段基本情況6
1 3長江上游控制性水庫建設運行概況7
1 3 1三峽水庫8
1 3 2向家壩水庫10
1 3 3溪洛渡水庫11
1 3 4烏東德水庫12
第2章 三峽水庫蓄水後長江中下游水沙情勢變化特徵15
2 1徑流與泥沙變化特徵16
2 1 1年際變化特徵16
2 1 2年內變化特徵18
2 2水位變化特徵23
2 2 1水位變幅23
2 2 2水面比降變化特徵30
2 3水位-流量變化特徵36
2 3 1中高流量下的水位-流量變化特徵36
2 3 2中枯流量下的水位-流量變化特徵38
第3章 三峽水庫蓄水後長江中下游河道變化特徵41
3 1長江中下游河床沖淤變化特徵42
3 1 1河道總體沖淤特徵42
3 1 2河槽發育特徵48
3 1 3河道形態對沖淤的響應51
3 2長江中下游險工段岸坡穩定情勢62
3 2 1三峽水庫蓄水前長江中下游河道岸坡穩定情勢62
3 2 2三峽水庫蓄水後長江中下游河道岸坡穩定情勢64
第4章 長江中下游河道造床流量65
4 1造床流量計算方法66
4 1 1基礎型方法66
4 1 2發展型方法68
vi長江中下游幹流河槽發育與岸坡穩定
4 1 3計算方法優化研究70
4 2長江中下游造床流量計算和影響因素72
4 2 1馬卡維耶夫法73
4 2 2流量保證率法76
4 2 3平灘水位法79
4 2 4挾沙能力指標法82
4 2 5四種計算方法的比較85
4 2 6造床流量變化的影響因素86
4 3長江中下游典型河段造床流量變化及造床作用敏感性90
4 3 1典型河段造床流量變化及影響因素90
4 3 2典型河段造床作用敏感性數值模擬97
4 4三峽水庫控泄流量過程110
第5章 新水沙條件下長江中下游河槽發育113
5 1洲灘植被調查及阻力特性試驗114
5 1 1荊江河段典型洲灘植被調查114
5 1 2植被阻力特性試驗121
5 2洪水過程對河槽發育的影響133
5 2 1三峽水庫中小洪水調度情況133
5 2 2典型洪水選取及水沙過程概化135
5 2 3不同洪水過程下河槽發育變化規律138
5 3有利於洪水河槽發育的優化調度方式145
5 3 1不同調度方式對洪水河槽塑造效果145
5 3 2長系列年水沙過程對洪水河槽塑造效果155
第6章 新水沙條件下長江中下游險工段岸坡穩定性167
6 1長江中下游河道岸坡穩定性影響因素及變化168
6 1 1壩下游河道崩岸主要類型與岸坡失穩過程168
6 1 2新水沙條件下典型險工段岸坡穩定性影響因素172
6 2新水沙條件下典型險工段岸坡穩定性影響因素及變化183
6 2 1蓄水前後水位變化對岸坡穩定性的影響184
6 2 2河床沖淤對河道岸坡穩定性的影響192
6 2 3水位變動及河床沖淤共同作用下岸坡穩定性變化200
6 3新水沙條件下典型險工段岸坡穩定性變化趨勢202
6 3 1典型斷面選擇202
6 3 2水位變化及河道沖淤變化趨勢預測成果203
6 3 3計算工況206
6 3 4岸坡穩定性變化趨勢計算結果207
參考文獻209
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精彩書摘
第1章 緒論
本章 主要概述長江治理與保護面臨的新形勢和新挑戰，以及圍繞新形勢與新挑戰所開展的研究工作；介紹長江中下游幹流河道概況，包括河道基本情況、河道邊界條件、堤防及河道（航道）整治工程、險工段基本情況；梳理長江上游控制性水庫建設運行情況，重點介紹三峽水庫、向家壩水庫、溪洛渡水庫和烏東德水庫的調度運行及水庫淤積情況。
1 1研究背景
長江是中華民族的母親河，保護和治理好長江，既關係到流域內人民的福祉，也關乎國家的長治久安，更事關中華民族的偉大復興。經過長期努力，長江治理與保護已取得舉世矚目的成效（蔡其華，2009）。與此同時，受人類活動和全球氣候變化等影響，長江的自然屬性和服務功能都已發生變化，長江治理與保護面臨新形勢和新挑戰。
近年來受氣候條件變化、長江上游水土保持減沙、三峽水庫及長江上游幹支流水庫蓄水攔沙等因素的共同影響，長江中下游水沙條件發生變化。長江上游來水來沙的變化引起了長江中下游河道的強烈沖刷，河道原有的相對平衡狀態被打破（許全喜，2013），河槽發生了較大的變化，部分河段河床縱橫斷面形態、灘槽格局和局部河勢均發生了新的調整，河道泄流能力、槽蓄量等均發生相應的變化。同時，由於長江中下游河道河岸基本由沖積土組成，抗沖性差，受河床沖刷及水位變化等多方面影響，迎流頂沖段和主流貼岸段常發生岸坡崩塌險情，河道岸坡失穩風險增加。
針對長江中下游河道面臨的新形勢、新問題，通過研究闡明三峽水庫蓄水以來長江中下游水沙情勢、造床流量、河槽發育特徵和岸坡穩定情勢方面的變化，提出滿足多目標需求的三峽水庫控泄流量過程和有利於河槽發育的水庫優化調度方式，預測新水沙條件下長江中下游洪水河槽發育趨勢及岸坡穩定性變化趨勢。本書研究不僅是長江中下游河道治理與保護的需要，更是長江經濟帶高質量發展的水利支撐與保障。
1 2長江中下游幹流河道概況
1 2 1河道基本情況
長江出三峽水庫後，進入長江中下游平原地區，流經湖北、湖南、江西、安徽、江蘇、上海六個省市，注入東海，全長1893km。其中：宜昌至湖口河段為長江中游，長955km， 流域面積68萬km2；湖口以下為長江下游，長938km，流域面積12萬km2。長江中下游幹流河道受區域地貌及地質構造控制，屬沖積平原河流。
匯入長江中下游幹流的大小支流約106條，其中最大的支流為漢江。長江中下游地區擁有中國*大的淡水湖區，其中包括鄱陽湖、洞庭湖、太湖和巢湖等大湖。由於降雨、徑流分佈不均，加之河網湖泊密集，長江中下游在歷史上水患災害嚴重。隨著人類活動和經濟發展，自東晉以來，陸續在兩岸建有大量的堤防，這些堤防對長江中下游的防洪起到了重要的屏障作用。
長江中下游幹流河道，依地理環境及河道特性可劃分為5大段，即宜昌至枝城河段、枝城至城陵磯河段、城陵磯至湖口河段、湖口至徐六涇河段和長江口河段（潘慶燊和胡向陽，2011）。
1 宜昌至枝城河段
宜昌至枝城河段全長60 8km，流經湖北宜昌、枝城、枝江等地。該河段一岸或兩岸為高灘與階地，並傍低山丘陵，河道屬?順直微彎河型，受兩岸低山丘陵的制約，整個河段的走向為西北—東南。
2 枝城至城陵磯河段
枝城至洞庭湖口的城陵磯河段通常稱為荊江河段，全長347 2km。荊江貫穿于江漢平原與洞庭湖平原之間，流經湖北枝江、松滋、沙市、公安、石*、監利及湖南岳陽等地。兩岸河網縱橫，湖泊密佈，土地肥沃、氣候溫和，是我國著名的糧棉產地。荊江兩岸的松滋口、太平口、藕池口和調弦口（調弦口於1959年建閘控制）分泄水流入洞庭湖。洞庭湖接納四口分流和湘江、資江、沅江、澧水四水後於城陵磯匯入長江。荊江按河型的不同，以藕池口為界分為上荊江、下荊江，上荊江為微彎分汊型河道，下荊江為典型的蜿蜒型河道。
3 城陵磯至湖口河段
本河段分為城陵磯至武漢河段、武漢至湖口河段兩段。
城陵磯至武漢河段上起城陵磯，下迄武漢新洲陽邏，全長275km，流經湖南岳陽、臨湘和湖北監利、洪湖、赤壁、嘉魚、咸寧、武漢等地，武漢龜山以下有漢江入匯。受地質構造的影響，河道走向為北東向。左岸屬江岸凹陷，右岸屬江南古陸和下揚子台凹。兩岸湖泊和河網水系交織，本河段為藕節 狀分汊河型。
武漢至湖口河段上起武漢新洲陽邏，下迄鄱陽湖口，全長272km，流經湖北武漢、黃岡、鄂州、黃石和江西九江及安徽宿松等地。本河段河谷較窄，走向為東南向，部分山丘直接臨江，對河道形成較強的控制。本河段兩岸湖泊支流較多，河道總體河型為兩岸邊界條件限制較強的藕節 狀分汊河型。
4 湖口至徐六涇河段
本河段分為湖口至大通河段、大通至江陰河段和江陰至徐六涇河段。
湖口至大通河段上起湖口，下迄大通羊山磯，全長228km，流經江西湖口、彭澤和安徽宿松、望江、東至、懷甯、樅陽、池州等地。起點湖口為鄱陽湖水系（饒河、信江、撫河、贛江、修水）入匯處。本河段河谷多受斷裂控制並偏於右岸，河道流向為東北向。右岸階地較狹窄，左岸階地和河漫灘寬闊，河谷兩岸明顯不對稱。本河段為藕節 狀分汊河型。
大通至江陰河段上起羊山磯，下迄江陰鵝鼻嘴，全長431 4km，流經安徽銅陵、蕪湖、馬鞍山和江蘇南京、儀征、句容、鎮江、江都、常州、泰州、泰興、江陰等地。本河段河寬一般為2∼3km，水深為20∼40m，河谷右岸靠近寧鎮山脈和下屬黃土（晚更新世）階地，左岸主要為平原，河漫灘較寬，*寬可達25km。自大通以下為感潮河段，本河段有滁河匯入，京杭大運河橫貫南北，在鎮江、揚州附近與長江幹流相交，左岸三江營有淮河入江。本河段為藕節 狀分汊河型。
江陰至徐六涇河段全長96 8km，流經江蘇江陰、靖江、張家港、常熟、南通等地。
江陰附近江面寬為1 4km，至徐六涇江面寬為5 7km，本河段*尾窄，中段寬並向北彎*。上段右岸有黃山、肖山和長山濱江，下段左岸有黃泥山、馬鞍山龍爪岩臨江。本河段兩岸河港縱橫，右岸有望虞河等太湖水系通入長江。本河段為江心洲十分發育的分汊河型。
5 長江口河段
長江口地處長江三角洲，自徐六涇至河口原50號燈標，長約181 8km，流經江蘇海門、啟東、常熟、太倉等地和上海寶山、川沙、南匯、崇明等地。徐六涇斷面河寬約為5 7km， 河口啟東嘴至南匯嘴河寬擴展為90km。長江口河段平面呈扇形，總體呈三級分汊、四口入海的河勢格局。在徐六涇以下，崇明島將長江分為南支和北支，南支在吳淞口以下又被長興、橫沙等島分為南港和北港，南港由九段沙分為南槽和北槽，共有北支、北港、北槽和南槽四個入海通道。本河段右岸吳淞口有黃浦江入匯。長江口為陸海雙相中等強度潮汐河口，是洲灘發育的多汊河段。
1 2 2河道邊界條件
1 地質地貌
長江中下游位於長江流域自西向東地勢第三級階梯，地貌形態為堆積平原、低山丘陵、河流階地和河床洲灘。漢江-洞庭湖平原及下游左岸廣大平原為沖湖積平原，城陵磯至大通河段右岸多為狹窄的沖洪積平原。枝城以上低山丘陵較多，石*、岳陽附近也有少數低山丘陵，鄂州至武穴河段低山丘陵沿兩岸分佈，湖口以下沿江南岸山丘斷續分佈。河道兩岸有反映其演變過程的多級階地，其級數越向下游越少，宜昌附近有五級階地，荊江河段有兩級階地發育，城陵磯以下沿江丘陵有三級階地發育。長江中下游洲灘較多，兩岸灘地一般在長江高水位以下，易發生沖淤，江心洲多發育於上下節 點間的河道寬闊段。
2 河床邊界條件
長江中下游岸坡按物質組成可分為基岩（礫）質岸坡、砂質岸坡和土質岸坡，其中基岩（礫）質岸坡數量不多。砂質岸坡多具二元結構，一般上部為細粒物質，下部為砂卵石或粉細砂等。
基岩（礫）質岸坡：包括基岩丘陵和基座階地下部基岩、礫質岸坡，其抗沖能力較強，岸坡穩定。基岩（礫）質岸坡主要分佈在長江中游地區，如宜昌下游右岸五龍山、虎牙灘、枝城段，下荊江石*附近，黃石至武穴等段。節 點是長江中下游幹流的一種河谷地貌，是河床的一種特殊邊界條件，可分為天然節 點和人工節 點兩大類，對河勢穩定起著重要的控制作用。
砂質岸坡：河谷岸坡中下部以砂層為主，穩定性差。上荊江河岸地層結構上部為黏土層，中部為砂層，下部為卵石層；下荊江河岸地層結構上部為黏土層，下部為粉細砂、中砂層；長江中下游砂質岸坡較多，以粉土和細砂為主，岸坡不夠穩定；洲灘岸段多以粉細砂為主。
土質岸坡：該類河岸具有二元結構，上部為黏土、亞黏土，下部為粉土或細砂，河谷岸坡以上部土層為主，如城陵磯至武漢左岸多數岸坡、下游九江至大通左岸岸坡均為此類岸坡，這種岸坡的穩定性與黏土層厚度有極大的關係。
3 河床組成
三峽水庫蓄水後，隨著河道沖刷，宜昌至大埠街幹流河段河床逐步由蓄水前的沙質河床或沙夾卵石河床演變為卵石夾沙河床，床沙組成逐年粗化和沿程粗化的趨勢明顯，中值粒徑一般為0 32∼62mm，大埠