基于水力学条件的江家口坝下集诱鱼进口流场研究

建设过鱼设施是减缓河流大坝修建对鱼类不利影响的重要措施。本文以江家口坝址至坝下580 m处的河段为研究区段,构建基于MIKE21的平面二维水动力模型,根据工程的水文情势选用典型工况对坝下流场进行分析,探究不同工况下鱼类可能的上溯路径。结果表明:主流流量在5.40～40.74 m~3/s,集诱鱼流量在2.50 m~3/s情况下,主流受集诱鱼进口流量约束,将偏向右岸往下游流动。在仅考虑2号机组下泄17.67 m~3/s流量下,河道存在目标鱼类洄游的上溯路线,距集诱鱼进口30～100 m处,河道中间满足鱼类适宜流速和水深,鱼类将沿着河道中间洄游;距集诱鱼进口0～30 m处,右岸流速逐渐升高并成为鱼类适宜流速,鱼类将从右岸洄游并最终到达集诱鱼进口;集诱鱼进口处,右岸水深高于中间水深约10%～40%,高于左岸水深90%～170%,集诱鱼进口处的高水深将有利于鱼类进入。对于"T"形集诱鱼进口汇流,集诱鱼流量占12%左右能产生较好的集诱鱼进口水力学特征。研究成果可为集诱鱼进口处鱼类上溯提供参考依据。     

基于葛洲坝1号船闸模型的水流诱鱼试验研究

以鲢鱼(Hypophthalmichthys molitrix)为研究对象,在自制的葛洲坝船闸模型中,研究水流诱导鱼类进入船闸的技术。诱鱼效果采用鱼平均聚集率(P)、诱集效率指数(I)、通过闸门频次(f)和上下游停留时间比(Tr)作为评价指标。研究结果表明:适当范围的水流流速对诱导鱼类进入船闸有一定的诱集作用。当闸门断面平均流速为0.45 m/s时,诱集效率最高,此时鱼类在船闸两侧区域平均聚集率和诱集效率指数最大,通过闸门频次最高;当水流流速为0 m/s(对照组)时,鱼类的活动规律不明显;当水流速度大于0 m/s且小于0.45 m/s时,鱼群聚集中心主要集中闸门内高流速区域;当流速超过0.45m/s后,逐渐增大时,鱼类进入船闸的频率呈下降趋势,鱼群聚集中心主要集中在闸门下游侧流速较稳定的区域;当流速超过0.75 m/s后,鱼类的顶流行为逐渐减弱,不再呈现向闸门聚集的趋势,出现逃逸行为。通过本研究,为鱼类行为学的研究提供基础数据,同时为中低水头水利枢纽船闸与鱼道结合的可行性研究提供参考依据。     

雅砻江锦屏二级水电站减水河段生态需水量研究

针对雅砻江锦屏二级水电站减水河段面临的水生生物生态需水问题,提出了计算河道最小生态基流量的生态水力学法,考虑了水力生境参数的全河段变化情况,计算结果避免了单凭最低值进行判断所造成的判断失误。确定了锦屏二级水电站减水河段鱼类对流速、水深、水面宽等水力生境的需求。通过河道水力模拟,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,必须保证枯水季节猫猫滩闸址下泄45 m3/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水力因子可满足研究中提出的河道内鱼类的生存条件;水温的变化不会影响河道内鱼类产卵;鱼类适应的缓流水、急流水、浅滩、深潭等水力形态的位置虽然发生变化,但数量保持不变。     

基于栖息地指标法的生态流量研究

以大渡河流域为例,根据指示鱼类对栖息地的环境要求,构建包含水深、水面宽、流速、湿周和过水面积5个参数的栖息地评价体系,选择大渡河上游具有代表性的河段,建立流量与各指标之间的关系式,确定指示鱼类不同阶段的最低流量适宜值,得到满足各栖息地指标要求的最小生态流量。计算得出,足木足河的非避冬期最小生态流量为183～785 m3/s,避冬期为66 m3/s;大金川的非避冬期最小生态流量为266～865 m3/s,避冬期为266 m3/s;梭磨河的全年最小生态流量为283 m3/s;绰斯甲河的非避冬期最小生态流量为319～382 m3/s,避冬期为319 m3/s。区域最小生态流量的确定,可为研究区鱼类的保护提供参考,进而为维系地区生态平衡,协调生态环境与社会发展提供保障     

长江中下游人工鱼礁水动力特性实验研究

受三峡蓄水的影响,长江中下游水文生态系统发生明显变化,导致四大家鱼产卵适宜度下降以及像中华鲟这类生殖洄游性鱼类鱼卵孵化率降低。建设人工鱼礁是缓解长江渔业资源衰退、保护长江物种多样性、保持长江渔业可持续发展的一项重要措施。基于水槽模型实验,以透空正六面体型人工鱼礁为研究对象,将鱼礁块体与护岸相结合铺设在河道岸坡上,构成鱼礁型生态护岸。通过对鱼礁型护岸周围水面线及水流流速等水力特性进行测量分析,得到了鱼礁型护岸的鱼类产卵场水力因子。结果表明:在长江中下游河道两岸铺设透空型人工鱼礁其周围水流流速可维持在0.84~1 m/s之间,处于四大家鱼产卵繁殖最适宜的流速范围内;且由于鱼礁的存在,使岸坡附近水流流速梯度增大并产生上升流及背涡流等一些复杂的水流流态,这些水力因素又刺激了四大家鱼的交配活动,增加鱼类的产卵量。     

泥曲河道内最小生态需水研究

生态需水研究是水资源开发和可持续利用中不可缺少的部分,目前计算河流生态需水的方法极多。从保护生物多样性的角度出发,结合河道断面和河道内生物信息,建立生物栖息地指标与流量之间的关系。生物栖息地指标包括：平均流速、水面宽、平均水深、湿周、过水断面面积、水力半径以及加权可利用栖息地面积(WUA)等,综合这些栖息地指标与流量的关系确定南水北调西线工程调水区泥曲河道内最小生态需水,为南水北调西线一期工程可调水量提供参考。结果表明,利用流速、水深、过水断面面积和水力半径确定河道最小生态需水
小于多年平均流量的10%,利用水面宽、湿周、WUA等计算的结果分别是多年平均流量的56%、48%和32%。最终确定泥曲泥柯站河道内最小生态需水为193 m3/s,朱巴站最小生态需水为298 m3/s,位于Tennant法计算结果的“较好范围”生态需水等级,可以对河流栖息地提供比较好的保护。     

日调节电站库区生态水文情势评价——以湘江干流衡阳站为例

河流生态水文情势对生态系统起着决定性作用,定量评估日调节电站库区中部生态水文情势影响,可为日调节电站的生态调度,维持河流生态健康等提供科技支撑。采用变动范围法（RVA）对湘江干流大源渡枢纽库区衡阳水文站1959~2015年逐日流量、水位及流速指标进行分析,采用生物多样性指标SI初步评估库区生物多样性的变化。结果表明:日调节电站蓄水后,库区中部生态水文变化特征及生态影响为：流速IHA指标整体改变度达到81%,流量IHA指标整体改变度为43%;4～7月月均流速降低（高度改变）不利于“四大家鱼”产卵活动;库区年极小值流量的增加利于保障自然栖息地和植物群落;年极值流速降低在改变库区河道地貌的同时加大生态环境风险;流量、流速年最小值出现时间发生100%改变,影响生物的生命活动;流量低脉冲历时和流速高脉冲历时高度改变,不利于刺激家鱼产卵繁殖活动;枢纽蓄水后SI值降低,生物多样性降低。     

长江上游泸州江段鱼类早期资源现状及其与水文条件响应关系

产漂流性卵鱼类是表征河流连通性的重要指示物种,长江上游泸州江段位于“长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区”中段,是长江上游鱼类资源保护的关键区域,同时是鱼类的重要栖息地和洄游通道。为精确评估金沙江梯级工程蓄水后坝下江段鱼类早期资源现状,了解长江上游泸州江段产漂流性卵鱼类早期资源现状,探究环境因子和水文过程对鱼类早期资源的影响,于2019～2020年5～7月在长江上游泸州江段开展了鱼类早期资源调查。对采集到的漂流性鱼卵和仔稚鱼进行时间变化分析,并对卵苗密度与水文指标进行了相关性分析。调查期间共采集2 153颗鱼卵,1 703尾仔鱼,通过分子生物学方法共鉴定出18种鱼类,隶属于2目3科15属,两年优势种群均为吻鮈(Rhinogobio typus)、寡鳞飘鱼(Pseudolaubuca engraulis)和铜鱼(Coreius heterokon),分别占比为52.25%、13.51%、9.91%和25.44%、17.98%、29.39%。2019和2020年鱼卵密度平均分别为0.31和0.78ind./100 m³,产卵高峰均出现在6月下旬至7月上旬。分析鱼卵密度...     

大坝下游河段的河流生态径流调控研究

了分析大坝工程对河流径流情势的影响,以三峡大坝下游河段的宜昌站为例,计算了三峡坝下河段的生态水文季节、生态需水和其它径流情势特征参数。计算结果表明,长江宜昌江段枯水期为1~3月份、副汛期为4~6月份和10~12月份,而洪水期为7~9月份;枯水期、副汛期和洪水期的最小生态需量占同期来水总量分别为24%~27%、30%~50%和30%~45%;适宜的生态需水在枯水期、主汛期分别占同时期来水总量为30%~42%、50%~70%;四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的适宜生态流量范围分别为 6 540~12 700 m3/s 和 16 300~9 130 m3/s,大约占同时期来水总量的50%~70%;涨水次数平均值分别为5.3和3.4,落水次数平均值分别为50和5.1等,这为三峡水库在四大家鱼和中华鲟产卵、繁殖期内的调度提供了保护的依据。〖     

2006年特大枯水期间长江中下游河床沙与悬沙沿程变化特征

基于2006年10月长江中下游沿程不同断面的河床沙、悬沙以及流速等相关水文泥沙现场观测资料,采用数理统计学与泥沙运动力学相结合的方法,对极端气候与流域重大工程作用下,长江中下游水沙的沿程变化以及悬沙与河床沙交换等进行分析.流量自宜昌向下游方向总的趋势是沿程增大,观测时段与多年同期平均流量(33 500 m3/s)相比少了近57%,而在沙市河段流速最大值达1.1 m/s;近底层水体含沙量较低,平均值为0.079 kg/m3,与多年平均(50年)含沙量相比减少了90%.大通站实测悬沙含量与多年10月平均相比减少了近86%;河床沙组成以细砂和中砂为主,悬沙组成以粘土和粉砂类为主.与多年平均值相比,河床沙变化并不大,悬沙显著细化.中游河段河床沙中略细的粘土和细粉砂组分含量较上下游为多,而悬沙中略粗的中粗粉砂组分含量较上下游为多,断面垂向差异大;同时,从水流、含沙量、河床沙和悬沙颗粒组成及河道类型等多因素同步分析,表明长江中游河道泥沙交换相对频繁,河床稳定性相对较差,下游河道泥沙交换相对较少,河床稳定性相对较好.     

下荆江故道通江特性及其演变趋势分析

下荆江河道周围密集分布着多条故道,其中包含有两个国家级自然保护区和两个国家级亲鱼原种基地,具有非常重要生态意义和保护价值。结合空间信息技术,系统分析了各故道的分布特征及通江特性。下荆江故道的形成过程与荆江河道的演变密不可分,从下荆江各故道形成的时间间隔来看,下荆江故道周边河道将再次进入河势变化的潜在不稳定期。从其形成机制来看,水沙形势变化引起的河道冲淤格局是其发生演变的主要原因。在1950~2008年荆江河道水沙数据分析的基础上,结合三峡工程实施前后故道附近河道冲淤监测结果以及下荆江堤防的控制性影响,研究了未来下荆江可能的变化趋势及其对通江故道产生的潜在影响     

数字长江河道实验中遥感技术应用研究——以长江江苏段为例

在数字长江河道试验中充发分挥遥感技术的作用，应用多平台，多时相遥感技术，对长江河床演变、江岸变迁、河道边界条件、护岸工程等进行数据采集，建立长江河道数据库。开展南通河段水深遥感探测试验，在水深遥感机理分析的基础上，通过准同步的遥感光谱亮度值与相关水深实测数据的计算，建立该河段水深遥感模型，对河床水下地形进行反演。试验研究表明，应用陆地卫星TM数据对含沙量较高的长江河口段水深进行探测有一定的效果，其探测深度可达5m。对近岸水深条件及岸线资源利用现状进行数据采集，在GIS支持下，应用地理信息图谱方法对江岸稳定性进行综合评价，将岸线根据其稳定性划分为稳定岸、强侵蚀岸、弱侵蚀岸、强淤积岸的弱淤积岸5个类型，根据其近岸水深条件划分为深水岸、中深水岸和浅水岸三大类型，建立长江岸线资源专题数据库。在此基础上，对长江江苏段河道演变特征、江岸稳定性及不同性质岸线的利用情况进行分析研究，提出河道整治、防洪和岸线资源合理开发利用的对策建议。     

汉水流域水环境安全管理对策探讨

汉水是长江中游北岸跨省级行政区的一级支流。汉水流域上游的丹江口水库为规划中的南水北调中线工程水源地 ;流域中下游工农业生产发达 ,人口密集。因此 ,汉水流域水环境安全问题备受人们关注。初步研究了汉水流域水环境安全管理问题 ,首先探讨流域水环境质量的时空变化特征 ,然后就流域水环境安全的主要点源和非点源压力因素进行了识别。结果表明 :在时间上 ,汉水流域水质总体上有逐年恶化的趋势 ,枯水期存在点源污染问题 ,丰水期存在点源和非点源污染问题 ;在空间上 ,上游干流个别江段和整个流域多数支流水质污染严重 ,丹江口水库水质良好 ,中下游干流水质时有污染现象 ;河南 -湖北省界水体存在水质污染问题。最后 ,根据汉水流域水环境质量特征及存在的问题 ,从流域水资源保护体制、法制建设、管理的理论与方法、监测和评价的内容与方法、流域水环境规划与科研、流域生态建设、行政区之间利益分配、现代高新技术的应用等方面提出了国家层次和流域层次的水环境安全管理对策     

船舶螺旋桨射流对湘江河床底泥扰动影响分析

船舶航行时螺旋桨产生的射流会对河道水流产生扰动,这种扰动是否能引起河床底泥的再悬浮需要更深入的论证分析。通过对比分析螺旋桨射流发展规律的研究成果,以湘江典型河段为研究对象,结合实船测量结果和此段河流地质资料,探讨了螺旋桨射流对湘江长株潭段河床底泥扰动的影响,并对此段河床底泥起动和悬浮条件进行了理论分析。结果表明:在周围环境流速较低的条件下,螺旋桨射流初始速度、河床水深及泥沙粒径是决定泥沙是否运动的主要因素。湘江长株潭河段已基本库区化,大部分河道平均水深远大于航道的标准水深2.8 m,河床泥沙平均粒径大于0.87 mm,其中细颗粒泥沙很少,由于螺旋桨射流断面平均流速小于泥沙起动流速,悬浮指标计算值远大于4,因此可以判断船舶正常航行在该段河流时底泥难以起动和再悬浮。     

1973～2017年扬中市江岸冲淤遥感监测及古河道塌江分析

江心岛沿江地区的泥沙淤积、水流侵蚀以及江堤坍塌对江心岛面积形态、滩涂围垦、航道变化、河口生态等都会产生重大影响。以长江干流第二大江心岛——扬中市为研究对象，基于遥感影像监测了1973~2017年沿江区域冲淤变化和塌江区域，结合多种资料分析变化成因。结果表明：（1）1973~2017年扬中市沿江地区冲淤变化分3个阶段，不同阶段淤积和冲蚀特点鲜明；（2）经过经纬度定位， 扬中市塌江区域发生在1930年扬中市主岛太平洲右侧两个江心岛之间的夹江与西南—东北向的一条古河道的交汇处；（3）塌江事件与常规水流冲刷无关，古河道出口被堵形成水压，沿江区域江底“深槽”引发“旋流”掏空底部泥沙，加上汛期后江水下泄，内外压力差加大直接引发塌江。     

Spatiotemporal changes of geomorphic environment in the Muriganga–Saptamukhi estuarine interfluve of Indian Sundarban in the context of climate change: a case study

The surface of the earth has been continuously sculptured by the exogenetic processes primarily by the climatic hydrological attributes. Over the sequential phases of evolution of earth, the climatic attributes have altered. The alternative processes such as glaciation and declaciation, fluctuations of sea level and variability in rainfall pattern have changed the surface configuration through maneuvering the operations of the geographical processes. The issue of climate change has become a matter of scientific concern all over the world as the human communities are facing severe problems manifested in the form of flood, drought and submergence of low-lying coastal regions, estuaries and deltas. The present study is an attempt to understand the nature and extent of climate change (1890–2012) and related sea level rise (1970s–2010) in the deltaic Sundarban region of India since the last century and how far they are impacting the erosion–depositional processes (1925, 1926–2014). The changing trend of mean annual temperature, rainfall pattern and frequencies of tropical cyclones has been studied in detail, and spatiotemporal changes of geomorphic environment in different reaches of the study area have also been monitored with available multi-temporal geospatial data. The observation reveals that the flat sandy coastal belt and low-lying island in the extreme southern part have been severely affected by wave dash and seasonal storm surges which are mostly responsible for vigorous erosion. On the other hand, high tidal velocity is observed along the exposed concave bank in the upper–middle reaches of the Muriganga estuary and exposed outer bank in lower–middle reaches of Saptamukhi estuary. The thalweg line, which is very close to the river bank in those reaches of estuary, intensifies the hydraulic pressure along marginal parts of river bank which leads to erosion. Depositional activities are mostly observed along the sheltered inner reaches and convex river banks of the estuaries due to less effective tidal rushes, shallow channel depth, marginal flow velocity and gentle channel slope. Therefore, erosional and depositional processes cannot be explain by the relative mean sea level rise, because increasing mean sea level will affect the erosional processes uniformly in the entire estuary. In this present study area, both the erosional and depositional processes are simultaneously active depending on geographical exposure, sinuous channel pattern, channel depth and lithological compositions.