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| 內容簡介： |
《长江中下游河道演变与航道整治》以长江中下游河道演变与航道整治为研究对象，揭示了滩槽冲淤、崩岸、切滩等演变机理，提出了设计碍航淤积量的确定方法及河岸、滩槽演变模拟方法等，在此基础上提出了长江中下游枯水航槽塑造技术，并深入分析了理想航槽形态、工程平面布置、工程材料结构及稳定性等。这些研究成果发展和完善了河道演变、滩岸变形、浅滩演变模拟与预测及航道整治的理论与技术，对冲积河流的河道整治与航道治理具有重要的参考价值和指导意义。
《长江中下游河道演变与航道整治》可供从事航道整治、河床演变、流域规划与管理等方面的科技人员及高等院校有关专业的师生参考。
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| 目錄：
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前言
第1章 概论
1.1 长江中下游河道特征
1.1.1 水沙特性
1.1.2 地质特征
1.2 洪水灾害及防洪工程建设概况
1.2.1 洪水灾害
1.2.2 防洪工程建设
1.3 长江中下游航道建设概况
1.3.1 航道现状
1.3.2 航道治理规划
1.4 航道整治面临的问题
1.5 河道演变与航道整治研究进展
1.5.1 河道演变研究进展
1.5.2 岸滩变形模拟研究进展
1.5.3 航道整治研究进展
1.6 本书主要内容
参考文献
第2章 长江中下游河道演变机理
2.1 历史演变简介
2.1.1 宜昌—城陵矶河段
2.1.2 城陵矶—武汉河段
2.1.3 武汉—湖口河段
2.2 近期演变特征
2.2.1 顺直段演变特征
2.2.2 弯曲段演变特征
2.2.3 分汊段演变特征
2.3 河道演变机理
2.3.1 河道演变对流量过程的响应
2.3.2 河道演变对含沙量变化的响应
2.3.3 河道演变对上游河势调整的响应
2.4 崩岸切滩预测方法
2.4.1 崩岸预测方法
2.4.2 切滩预测方法
参考文献
第3章 浅滩设计碍航淤积量
3.1 浅滩演变特征
3.1.1 浅滩形成条件
3.1.2 浅滩演变特性
3.2 浅滩演变机理
3.2.1 浅滩演变对洲滩变形的响应
3.2.2 临界枯水河宽
3.3 设计碍航淤积量确定方法
3.3.1 设计碍航淤积量定义
3.3.2 设计碍航淤积量分析
参考文献
第4章 航槽冲淤过程模拟
4.1 控制方程及其解法
4.1.1 移动坐标变换方法
4.1.2 移动坐标系下的方程
4.1.3 离散方法
4.2 模型边界条件
4.2.1 河床边界条件
4.2.2 水沙边界条件
4.3 主流摆动及崩岸模拟
4.3.1 主流摆动模拟
4.3.2 崩岸模拟
参考文献
第5章 航槽塑造关键技术
5.1 枯水航槽形态
5.1.1 航道整治基本途径
5.1.2 理想航槽形态
5.1.3 理想航道尺度
5.2 整治建筑物平面布置及结构
5.2.1 整治建筑物平面布置
5.2.2 整治建筑物结构
5.3 整治建筑物稳定性
5.3.1 建筑物失稳机理
5.3.2 增强建筑物稳定性措施
参考文献
第6章 工程应用实例
6.1 典型水道选择
6.1.1 典型浅滩基本特征
6.1.2 典型浅滩的选择
6.2 河道演变分析
6.2.1 河道演变特征
6.2.2 河道演变机理
6.2.3 河道演变趋势
6.3 碍航特征及整治工程布置
6.3.1 碍航特征
6.3.2 设计碍航淤积量
6.3.3 枯水航槽塑造
6.3.4 整治工程布置
6.4 整治工程效果数值模拟
6.4.1 数学模型建立及验证
6.4.2 水沙条件选择
6.4.3 航道变化趋势
6.4.4 整治工程效果
6.5 工程结构设计
6.5.1 整治建筑物结构形式
6.5.2 建筑材料
6.5.3 建筑物主要构件
6.5.4 建筑物结构
6.5.5 建筑物稳定分析
参考文献
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| 內容試閱：
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第1章 概论
1.1 长江中下游河道特征
长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰格拉丹东雪山的西南侧，干流流经青海、西藏、四川、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等11个省（自治区、直辖市），在黄海与东海的交汇处入海，全长6300余公里，为我国第一、世界第三大河，仅次于非洲的尼罗河和南美洲的亚马逊河。长江流域总面积约180余万平方公里，约占我国总面积的15。
长江干流宜昌以上为上游，宜昌—鄱阳湖口为中游，全长约955km，湖口以下为下游，全长约938km。其中湖北枝城至湖南省城陵矶河段又称荆江河段，全长约340km，以藕池口为界，分为上、下荆江。
长江中下游两岸支流、湖泊众多，江湖关系复杂。枝城以上清江自右岸汇入，荆江右岸有松滋、太平、藕池、调弦四口（调弦已于1959年封堵，故又称三口）分荆江水沙入洞庭湖，洞庭湖区西南有湘、资、沅、澧四水，三口和四水水沙经洞庭湖调蓄后，于城陵矶汇入长江。城陵矶至湖口左岸主要有汉江入汇，鄱阳湖水系的赣、抚、信、修、饶五河经鄱阳湖调蓄后从右岸湖口汇入；下游左岸主要支流有皖河、滁河和巢湖水系汇入，右岸有青弋江、水阳江和太湖等水系汇入。
1.1.1 水沙特性
1.多年平均水沙输移量
长江中下游干流主要控制站点有宜昌、枝城、沙市、监利、螺山、汉口和大通站；宜昌站控制上游川江来水来沙，枝城、沙市、监利站分别为荆江河段清江入汇、松滋和太平口分流、藕池口分流后的水沙控制站；螺山站控制着荆江和洞庭湖交汇后的水沙；汉口站为长江接纳汉水后的控制站；大通站位于长江下游，为长江接纳鄱阳湖水系及下游大部分区域水沙的控制站。
统计长江中下游干流河道主要水文站多年平均径流量和输沙量，见表1.1.1，从表中可以看出，1950～2002年宜昌站多年平均径流量为4368亿m3，受三口分流影响，荆江河段径流量沿程递减，由于沿程支流入汇，螺山径流量增加至
6460亿m3，汉口径流量增加至7111亿m3，大通径流量为9052亿m3。2003年三峡水库蓄水后，受流域降水偏少的影响，长江中下游径流量减小，但沿程变化规律与1950～2002年一致。进一步分析可以看出，宜昌、四水、汉江年径流量占大通的比例分别为50%、20%、10%左右，而汉口以下众多支流的径流量约占大通的20%，即宜昌及宜昌以下支流总径流量各占大通的50%左右。这表明，由于沿程支流入汇水量较大，上游梯级水库运用对宜昌流量过程的调节将沿程得到一定程度的衰减。
表1.1.1 长江中下游干流河道主要水文站多年平均径流量和输沙量项 目统计年份宜昌枝城沙市监利螺山汉口大通
从表1.1.1还可以看出，1950～2002年宜昌站平均输沙量为4.92亿t，为大通站同期输沙量的1.15倍，若考虑荆江三口同期平均分沙量为1.34亿t，在洞庭湖沉积率约为74%［1］，则长江上游来沙扣除洞庭湖内淤积部分，仍有3.93亿t进入螺山以下河道，约占大通站的92%，即长江上游来沙占大通站泥沙输移量的90%以上，其他来源总共不足10%。2003～2009年宜昌站平均输沙量为0.57亿t，占同期大通站的39%，同期四水、汉江平均输沙量分别为0.11亿t、0.22亿t，汉口以下众多支流输沙量可取1950～2002年的0.29亿t（表1.1.1），则2003～2009年支流平均输沙量总共为0.54亿t（四水在洞庭湖区沉积率按74%计），占大通沙量的36%左右。进而推算，2003～2009年，床沙补给悬沙的数量平均为0.37亿t，占大通输沙量的25%左右。可见2003年之后，宜昌下泄沙量占大通输沙量的比例明显减少，而区间来沙、河床补给的泥沙所占比例明显增加，由2003年之前的不足10%增加至2003～2009年的61%左右。
综上所述，长江中下游干流沿程各站平均径流量及其来源并没有因三峡水库蓄水而发生明显变化；干流沿程各站平均输沙量受三峡水库蓄水影响而明显减少，泥沙主要来源也因三峡水库蓄水而明显调整，2003年之前，长江上游来沙占大通站输沙量的90%以上，2003～2009年，宜昌下泄沙量占大通输沙量的比例不足40%，而区间来沙、河床补给泥沙所占比例分别约为36%、25%。
第1章 概 论·3·
2.历年水沙输移量
统计长江中下游宜昌、沙市、监利、螺山、汉口、大通等主要站点历年径流量变化，如图1.1.1和图1.1.2所示。从图中可以看出，宜昌站径流量多年变化不大，而沙市、监利站年径流量在20世纪50～90年代呈明显增加趋势，20世纪90年代以后却基本不变，螺山、汉口、大通站历年径流量变化均不大。出现这种现象的根本原因在于，20世纪50～90年代三口分流比明显减少（图1.1.3），使得原本分入洞庭湖的水沙直趋荆江而下，致使荆江径流量增加明显［1，2］，20世纪90年代以后，三口分流比变化不大，荆江径流量也因此保持稳定。
图1.1.1 宜昌、沙市和监利站历年径流量变化
图1.1.2 螺山、汉口和大通站历年径流量变化
图1.1.4和图1.1.5为长江中下游河道主要站点历年输沙量变化，从图中可以看出，长江中下游河道输沙量变化大致可分为三个阶段：第一个阶段为20世纪50～90年代，在此期间宜昌年输沙量变化不大，受三口分沙减小影响，沙市、监利及螺山站输沙量明显增加，汉口站受丹江口水库蓄水影响，70～90年代
图1.1.3 三口分流比和分沙比历年变化
图1.1.4 宜昌、沙市和监利站历年输沙量变化
图1.1.5 螺山、汉口和大通站历年输沙量变化
输沙量有所减小，大通站90年代之前输沙量变化不大；第二个阶段为1990～2002年，在此期间宜昌输沙量有所减少，较1950～1990年减小约20%，受其影
响，沙市、监利、螺山、汉口、大通各站输沙量均有所减小；第三个阶段为2003年以后，受三峡水库拦截泥沙影响，长江中下游各站输沙量均大幅度减小。
综上所述，近几十年以来，宜昌、螺山、汉口、大通等站年径流量变化不大，而20世纪50～90年代受三口分流剧烈减小影响，荆江河段年径流量明显增加，90年代以来，三口分流比变化不大，荆江河段历年径流量基本稳定；20世纪50～90年代，受三口分沙减小影响，沙市、监利、螺山等站年输沙量大幅度增加，其他站点变化不大，90年代之后，受宜昌输沙量减小影响，沿程各站输沙量均有所减小，2003年以来，受三峡水库拦截泥沙影响，各站输沙量锐减。
3.水沙输移量年内分配
统计1950～2002年和2003～2010年宜昌站月均流量变化，如图1.1.6所示。从图中可以看出，三峡水库蓄水前汛期流量均占全年流量的大部分，2003年三峡水库蓄水后，宜昌流量过程略有调整，主要表现为10月份流量锐减，减小了约6000m3s，枯期流量略有增加。需要说明的是，2003～2010年7～9月平均流量较1950～2002年的有所减少，这主要是由于2003年之后来流偏枯，尤其是2006年为特枯年，若不统计2006年，则两者差别明显缩小。
图1.1.6 宜昌站各月均流量
统计1950～2002年和2003～2010年宜昌站月均输沙量变化，如图1.1.7所示。从图中可以看出，三峡水库蓄水前后宜昌站汛期输沙量均占全年输沙量的绝大部分，但是受三峡水库蓄水影响，2003～2010年各月输沙量较1950～2002年均有所减小，汛期尤为明显。
综上所述，1950年以来，宜昌站汛期流量及输沙量均占全年的大部分，但受三峡水库蓄水影响，2003～2010年与1950～2002年相比，10月平均流量明显减小，枯期流量略有增加，各月输沙量也大幅度减少。
图1.1.7 宜昌站各月均输沙量
4.悬移质级配
2003年之前，粒径小于0.125mm的泥沙是长江中下游悬沙的主要组成部分，该粒径组的泥沙占全部悬沙重量的87%以上；2003年之后，受三峡水库拦截泥沙、下泄沙量减小、床沙补给悬沙等影响，中下游干流河道悬沙级配有所调整，枝城—汉口河段粒径小于0.125mm泥沙占全部悬沙重量的百分比下降至65%～80%，而大通站约为94%（表1.1.2）。
注：宜昌、监利站多年平均统计年份为1986～2002年，枝城站多年平均统计年份为1992～2002年，沙市站多年平均统计年份为1991～2002年，螺山、汉口、大通站多年平均统计年份为1987～2002年。
荆江河段造床质和冲泻质的分界粒径大约为0.125mm（表1.1.2），统计1986～2002年及2003～2009年宜昌—监利各站d≥0.125mm泥沙输移量，如图1.1.8所示。从图中可以看出，尽管受三峡水库拦截泥沙影响，2003～2009年宜昌站造床质输移量明显减少，但由于沿程床沙补给悬沙，到监利站造床质输移量基本恢复至1986～2002年的多年平均水平。
图1.1.8 1986～2009年宜昌—监利河段各站d≥0.125mm泥沙输移量
1.1.2 地质特征
1.河床地质特征
长江出三峡后逐渐向下游过渡进入中下游冲积平原，其中宜昌—陈家湾为砂卵石河床，陈家湾以下为沙质河床。表1.1.3为2003年之前长江中下游河段床沙级配，从表中可以看出，宜昌—陈家湾河段床沙相对较粗，大于0.25mm泥沙占床沙的比例约为50%，大于0.5mm泥沙所占比例约为30%，而陈家湾以下河段床沙明显较细，大于0.25mm泥沙所占比例一般不足15%，大于0.5mm泥沙所占比例一般不足5%。
表1.1.3 2003年之前长江中下游河段床沙级配［4］（单位：%）
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