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三、黄河长江部分河段和重点工程泥沙研究取得重大进展
中国黄河的输沙量列世界河流之首,长江的输沙量也名列世界河流的前五名之内。泥沙问题一直是中国水利工作的一个重要研究课题和难题。“九五”期间,从理论研究到工程措施,从上中游到下游以至河口、海岸,进行了卓有成效的研究,取得了重大甚至突破性进展。 黄河口演变规律及整治研究,系统地分析了20年来的资料,对黄河口演变规律的认识取得重要进展;首次建立包括诸多因素的黄河口泥沙冲淤的平面二维数学模型,得出了河口海域的流场及泥沙冲淤的平面分布。并在广泛收集水文及卫星照片等资料的基础上,系统研究了海洋与河流双向动力作用对河口淤积延伸的影响,使黄河口拦门沙演变机理和规律的研究有了突破性进展。该研究成果为黄河河口区治理、开发提供了科学依据。 黄河下游游荡性河段河道整治研究采用动床变态模型试验技术,在高含沙洪水模型相似律方面有重大突破。研究论证了"横河、斜河"问题、游荡性河段成因及河型转化、演变规律;提出采用微弯型整治方案的合理性,确定中水流路治导线是游荡性河道整治核心,必须依此修建工程、控导水流、稳定河势;并对小浪底水库拦沙期下游河段河势演变进行了全面研究,对现有整治工程的适应性进行了预测。由于黄河下游游荡性河道的多变性、河势演变规律的复杂性,课题研究的难度很大,其研究的广度和深度均超过以往同类成果,且成果实用性强,部分已被采用。该研究成果对提高黄河下游的防洪安全具有重大作用。 在工程泥沙方面,重点研究了长江三峡和黄河小浪底的泥沙问题。三峡泥沙问题,对库区淤积、坝区各建筑物布置、通航条件、电站进水口淤积和施工期泥沙以及下游河道冲刷、演变与防治等问题进行了研究;对三峡工程运用后荆江河道演变与河势控制,以及三峡水库运用方式进行了初步研究。小浪底则围绕水库运用方式开展了联合攻关,进一步深化了对黄河下游河道清水冲刷特性及上下河段之间冲淤调整的认识,改进了泥沙数学模型,分析了各河段临界冲淤的水流条件,提出了小浪底水库拦沙初期运用起调水位、调控库容、调控上限流量等主要指标。 河口海岸泥沙数学模型研究,依据泥沙守恒原理和水体与海底泥沙交换条件,导出的不平衡输沙方程式,远较泥沙扩散方程式优越,具有很强的实用性,成为建立二维泥沙数学模型不可缺少的控制方程;依据能量原理和能量可迭加原则导出的挟沙能力公式理论性强,并得到了大量试验资料和各海域实测资料的验证,揭示了挟沙能力的一般规律,克服了原有经验公式的局限性,具有广泛的适用范围。在上述理论成果基础上建立了潮流和波浪共同作用下的二维泥沙数学模型,较好地模拟河口海岸区在不同潮型和波高条件下的含沙量逐时分布场和海底的冲淤变化、拦门沙的形成、演变规律。加之利用河口海岸粘性细泥沙物理力学特性及沉降规律的研究成果,较好解决了西煤东运出海港黄骅港工程和长江口深水航道治理工程以及一批沿海港口工程的泥沙问题,为若干重大港口工程的开工建设提供了科学依据,做出了重要贡献。
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