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水沙變異條件下長江口北支治理關(guān)鍵技術(shù) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030746054
- 條形碼：9787030746054 ; 978-7-03-074605-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
水沙變異條件下長江口北支治理關(guān)鍵技術(shù) 內(nèi)容簡介
長江口北支治理直接關(guān)系長江口防洪安全、供水安全、航道安全及生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等諸多方面，在維持長江口總體河勢格局穩(wěn)定中具有至關(guān)重要的作用，歷來是長江口治理與保護中迫切需要解決的重大問題。本書系統(tǒng)介紹長江口北支水沙鹽特性、河道演變規(guī)律、水沙鹽和風(fēng)暴潮模擬與預(yù)測技術(shù)，以及北支改善平面形態(tài)、北支河口建閘等關(guān)鍵治理技術(shù)，具有較強的科學(xué)性、系統(tǒng)性和實用性。
水沙變異條件下長江口北支治理關(guān)鍵技術(shù) 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 長江口北支基本情況 2
1.2 研究與治理實踐情況 2
1.2.1 1958～1989年 4
1.2.2 1990～2000年 5
1.2.3 2001年至今 5
第2章 水沙鹽特性及河道演變 7
2.1 北支水沙特性 8
2.1.1 大通站徑流泥沙特征 8
2.1.2 北支潮流泥沙特征 11
2.2 北支咸潮入侵特性 18
2.2.1 咸潮入侵概述及影響因素 18
2.2.2 近期咸潮倒灌數(shù)據(jù)分析 25
2.3 北支河道演變 36
2.3.1 歷史演變 36
2.3.2 近期演變 39
第3章 水沙鹽輸移模型 53
3.1 模型框架及計算范圍 54
3.1.1 模型框架 54
3.1.2 計算范圍 54
3.2 水沙模型 57
3.2.1 三峽—徐六涇一維水沙數(shù)學(xué)模型 57
3.2.2 基于挾沙能力的長江口二維水沙數(shù)學(xué)模型 60
3.2.3 基于切應(yīng)力的長江口二維水沙數(shù)學(xué)模型 66
3.3 長江口三維鹽度及咸潮倒灌數(shù)值模型 75
3.3.1 有限體積海岸海洋模型 75
3.3.2 通用海洋湍流模型垂向湍流封閉模型 76
3.3.3 模型邊界及參數(shù) 76
3.3.4 模型驗證 77
3.4 長江口天文潮、風(fēng)暴潮耦合數(shù)學(xué)模型 81
3.4.1 河口高精度天文潮預(yù)報模型 81
3.4.2 長江口徑流、天文潮、風(fēng)暴潮三碰頭耦合數(shù)學(xué)模型 83
3.4.3 長江下游河段風(fēng)暴潮耦合模擬驗證 92
第4章 北支河道演變趨勢預(yù)測 99
4.1 長江口來水來沙變化趨勢預(yù)測 100
4.1.1 大通站來水來沙變化趨勢預(yù)測 100
4.1.2 江陰站來水來沙變化趨勢預(yù)測 102
4.2 水庫群運用對北支演變趨勢的影響分析 104
4.2.1 水庫群運用對北支沖淤演變的影響 104
4.2.2 現(xiàn)狀工程下北支沖淤演變趨勢 109
4.2.3 演變的影響分析 110
4.3 規(guī)劃整治工程對北支演變趨勢的影響分析 111
4.3.1 規(guī)劃整治工程實施后水動力變化分析 111
4.3.2 規(guī)劃整治工程實施后北支沖淤演變趨勢 119
4.3.3 演變的影響分析 124
第5章 平面形態(tài)改善治理技術(shù) 127
5.1 治導(dǎo)線研究 128
5.1.1 治理思路 128
5.1.2 整治河寬 129
5.1.3 平面形態(tài)改善方案 134
5.2 對水沙輸移規(guī)律的影響 136
5.2.1 對潮流水沙輸移的影響機制 136
5.2.2 工程對水沙輸移影響的計算分析 141
5.3 治理方案效果評估 159
5.3.1 減緩河道淤積效果 159
5.3.2 控制咸潮倒灌效果 180
5.4 治理方案影響及對策措施 198
5.4.1 對北支防洪排澇的影響 198
5.4.2 對水生態(tài)、水環(huán)境的影響 203
5.4.3 對策措施 214
第6章 北支建閘治理技術(shù) 215
6.1 北支建閘方案 216
6.1.1 國內(nèi)外擋潮閘概況 216
6.1.2 河口閘下淤積研究 216
6.1.3 北支建閘研究及初步方案 218
6.2 北支建閘的水沙調(diào)控技術(shù) 222
6.2.1 不同建閘方案的水動力變化 222
6.2.2 不同建閘方案的河道沖淤變化 224
6.2.3 中縮窄工程加閘門常開河道沖淤變化 227
6.2.4 北支建閘減淤調(diào)度初步方案 229
6.3 北支建閘的咸潮倒灌控制技術(shù) 232
6.3.1 咸潮倒灌的大通站臨界流量 232
6.3.2 咸潮倒灌的閘門關(guān)閉方案數(shù)值模擬 235
6.3.3 咸潮倒灌控制優(yōu)化調(diào)度方案數(shù)值模擬 241
6.3.4 北支水源地開發(fā)利用設(shè)想 244
6.4 北支建閘的風(fēng)暴潮防御技術(shù) 249
6.4.1 長江口風(fēng)暴潮增水特性分析 249
6.4.2 北支建閘的風(fēng)暴潮防御調(diào)度初步方案 262
6.4.3 調(diào)度預(yù)案對長江口北支風(fēng)暴潮的影響 270
6.5 建閘優(yōu)化布置及綜合調(diào)度 283
6.5.1 國內(nèi)外建閘工程方案 283
6.5.2 國外河口建閘的綜合調(diào)度調(diào)查 293
6.5.3 北支建閘優(yōu)化布置 295
參考文獻 299
第1章 緒論 1
1.1 長江口北支基本情況 2
1.2 研究與治理實踐情況 2
1.2.1 1958～1989年 4
1.2.2 1990～2000年 5
1.2.3 2001年至今 5
第2章 水沙鹽特性及河道演變 7
2.1 北支水沙特性 8
2.1.1 大通站徑流泥沙特征 8
2.1.2 北支潮流泥沙特征 11
2.2 北支咸潮入侵特性 18
2.2.1 咸潮入侵概述及影響因素 18
2.2.2 近期咸潮倒灌數(shù)據(jù)分析 25
2.3 北支河道演變 36
2.3.1 歷史演變 36
2.3.2 近期演變 39
第3章 水沙鹽輸移模型 53
3.1 模型框架及計算范圍 54
3.1.1 模型框架 54
3.1.2 計算范圍 54
3.2 水沙模型 57
3.2.1 三峽—徐六涇一維水沙數(shù)學(xué)模型 57
3.2.2 基于挾沙能力的長江口二維水沙數(shù)學(xué)模型 60
3.2.3 基于切應(yīng)力的長江口二維水沙數(shù)學(xué)模型 66
3.3 長江口三維鹽度及咸潮倒灌數(shù)值模型 75
3.3.1 有限體積海岸海洋模型 75
3.3.2 通用海洋湍流模型垂向湍流封閉模型 76
3.3.3 模型邊界及參數(shù) 76
3.3.4 模型驗證 77
3.4 長江口天文潮、風(fēng)暴潮耦合數(shù)學(xué)模型 81
3.4.1 河口高精度天文潮預(yù)報模型 81
3.4.2 長江口徑流、天文潮、風(fēng)暴潮三碰頭耦合數(shù)學(xué)模型 83
3.4.3 長江下游河段風(fēng)暴潮耦合模擬驗證 92
第4章 北支河道演變趨勢預(yù)測 99
4.1 長江口來水來沙變化趨勢預(yù)測 100
4.1.1 大通站來水來沙變化趨勢預(yù)測 100
4.1.2 江陰站來水來沙變化趨勢預(yù)測 102
4.2 水庫群運用對北支演變趨勢的影響分析 104
4.2.1 水庫群運用對北支沖淤演變的影響 104
4.2.2 現(xiàn)狀工程下北支沖淤演變趨勢 109
4.2.3 演變的影響分析 110
4.3 規(guī)劃整治工程對北支演變趨勢的影響分析 111
4.3.1 規(guī)劃整治工程實施后水動力變化分析 111
4.3.2 規(guī)劃整治工程實施后北支沖淤演變趨勢 119
4.3.3 演變的影響分析 124
第5章 平面形態(tài)改善治理技術(shù) 127
5.1 治導(dǎo)線研究 128
5.1.1 治理思路 128
5.1.2 整治河寬 129
5.1.3 平面形態(tài)改善方案 134
5.2 對水沙輸移規(guī)律的影響 136
5.2.1 對潮流水沙輸移的影響機制 136
5.2.2 工程對水沙輸移影響的計算分析 141
5.3 治理方案效果評估 159
5.3.1 減緩河道淤積效果 159
5.3.2 控制咸潮倒灌效果 180
5.4 治理方案影響及對策措施 198
5.4.1 對北支防洪排澇的影響 198
5.4.2 對水生態(tài)、水環(huán)境的影響 203
5.4.3 對策措施 214
第6章 北支建閘治理技術(shù) 215
6.1 北支建閘方案 216
6.1.1 國內(nèi)外擋潮閘概況 216
6.1.2 河口閘下淤積研究 216
6.1.3 北支建閘研究及初步方案 218
6.2 北支建閘的水沙調(diào)控技術(shù) 222
6.2.1 不同建閘方案的水動力變化 222
6.2.2 不同建閘方案的河道沖淤變化 224
6.2.3 中縮窄工程加閘門常開河道沖淤變化 227
6.2.4 北支建閘減淤調(diào)度初步方案 229
6.3 北支建閘的咸潮倒灌控制技術(shù) 232
6.3.1 咸潮倒灌的大通站臨界流量 232
6.3.2 咸潮倒灌的閘門關(guān)閉方案數(shù)值模擬 235
6.3.3 咸潮倒灌控制優(yōu)化調(diào)度方案數(shù)值模擬 241
6.3.4 北支水源地開發(fā)利用設(shè)想 244
6.4 北支建閘的風(fēng)暴潮防御技術(shù) 249
6.4.1 長江口風(fēng)暴潮增水特性分析 249
6.4.2 北支建閘的風(fēng)暴潮防御調(diào)度初步方案 262
6.4.3 調(diào)度預(yù)案對長江口北支風(fēng)暴潮的影響 270
6.5 建閘優(yōu)化布置及綜合調(diào)度 283
6.5.1 國內(nèi)外建閘工程方案 283
6.5.2 國外河口建閘的綜合調(diào)度調(diào)查 293
6.5.3 北支建閘優(yōu)化布置 295
參考文獻 299
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水沙變異條件下長江口北支治理關(guān)鍵技術(shù) 節(jié)選
第1章緒論 1.1 長江口北支基本情況 長江口自徐六涇至河口50號燈標(biāo)，長約181.8km。徐六涇斷面河寬約4.7km，口門寬約90km。長江口平面呈扇形，總體呈三級分汊、四口入海的格局。徐六涇以下，崇明島將長江分為南支和北支，南支在吳淞口以下被長興島、橫沙島等分為南港和北港，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。長江口河道流經(jīng)江蘇省南通市、蘇州市和上海市。長江口地區(qū)濱江臨海，集“黃金海岸”和“黃金水道”區(qū)位優(yōu)勢于一體，是長江流域乃至全國的精華地帶，發(fā)展?jié)摿薮螅瑢﹂L江流域和全國經(jīng)濟社會發(fā)展起著十分重要的推動作用。江陰至長江口河勢圖見圖1.1.1。 北支是長江口的一級汊道，西起崇明島頭部，東至連興港，全長約83km，流經(jīng)上海市崇明區(qū)、江蘇省南通市海門區(qū)和啟東市，河道平面形態(tài)彎曲，彎頂在大洪河和大新河之間，彎頂上下河道均較順直。上口崇頭斷面河寬約2.6km，下口連興港斷面河寬約10km，河寬*窄處在大新河至靈甸港段，河寬僅1.4km。北支河道局部江段漲、落潮流路分離，有利于洲灘發(fā)育，分布有新村沙、新隆沙等洲灘。 北支歷史上曾經(jīng)是長江徑流的入海主通道。18世紀以后，主流逐漸南移，長江主流改道南支，進入北支的徑流逐漸減少，導(dǎo)致北支河道中的沙洲大面積淤漲，河寬逐漸縮窄，北支逐漸演變?yōu)闈q潮流占優(yōu)勢的漲潮槽，總體表現(xiàn)為淤積萎縮態(tài)勢。北支深槽緊靠左岸下泄，受大洪河—大新河彎道河勢的影響，過大新河后主流右偏，緊靠南岸崇明區(qū)一側(cè)，靈甸港以下被靈甸新沙分成左、右兩汊，左汊深槽靠北岸，為主汊。左、右汊水流在三和港以下匯入新隆沙左側(cè)，新隆沙沙尾以下河道寬闊，水流分散，潮流作用強勁，在潮流作用下啟東港至口門段沿北岸-5m深槽長期存在。在上游徑流較小時，北支咸潮倒灌進入南支，影響南支淡水資源的開發(fā)利用。 1.2 研究與治理實踐情況 中華人民共和國成立以來，水利部一直十分重視長江口的治理。相關(guān)單位開展了大量的長江口治理研究，在原型資料觀測分析、數(shù)學(xué)模型計算和物理模型試驗等方面取得了豐碩成果。長江口治理研究的重點是保證防洪安全和航道暢通，1980年前長江口北支處于人工圍墾影響下的快速淤積萎縮階段，北支整治主要關(guān)注防洪安全和土地開發(fā)利用問題。1980年后，隨著長江口北支的快速淤積萎縮，以及咸潮倒灌南支的加重，逐漸開展了北支綜合整治的問題研究。針對長江口存在的問題，相關(guān)單位做了大量的前期規(guī)劃工作，下面分階段介紹長江口治理研究工作的概況。 1.2.1 1958～1989年 長江口的治理研究工作始于1958年。三十多年間，許多科技工作者和專家學(xué)者堅持研究，出版了一系列高水平論著，尤其是在長江口發(fā)育模式、河床演變的基本規(guī)律等方面都獲得了較為深刻的論斷。這些成果的積累為長江口的研究和治理，奠定了堅實的基礎(chǔ)。1983年7月，國務(wù)院批準成立長江口開發(fā)整治領(lǐng)導(dǎo)小組（后改為長江口及太湖流域綜合治理領(lǐng)導(dǎo)小組）。1983年9月長江口開發(fā)整治領(lǐng)導(dǎo)小組于上海舉行**次會議，討論和落實長江口開發(fā)整治與黃浦江綜合治理規(guī)劃任務(wù)，以及有關(guān)部門和地區(qū)的協(xié)作配合問題。1983年11月，水利電力部華東勘測設(shè)計院上海分院（后更名為水利部上海勘測設(shè)計研究院，以下簡稱上海院）等單位編制了《長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃要點報告任務(wù)書》。根據(jù)原中華人民共和國國家計劃委員會計土（1984）343號函的批復(fù)，水利電力部以（84）水電水規(guī)字第21號文下達規(guī)劃設(shè)計任務(wù)。規(guī)劃任務(wù)書規(guī)定了，長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃工作應(yīng)以航運及航道整治為重點，認真貫徹國家的建設(shè)方針和政策，按照上海經(jīng)濟區(qū)的發(fā)展需要、長江流域規(guī)劃的要求，同圍墾、防洪（潮）、沿江建設(shè)、農(nóng)田排灌、水產(chǎn)、旅游、國防建設(shè)等要求結(jié)合起來，全面而有重點地做出合理開發(fā)整治長江口水土資源的綜合治理規(guī)劃。 長江口北支自20世紀以來，主槽日漸淤淺，河道形勢不斷發(fā)生變化，出海航道的功能已經(jīng)喪失，下泄長江徑流的能力變小，且出現(xiàn)了北支潮流、鹽水及泥沙倒灌南支的情況。國務(wù)院辦公廳結(jié)合南水北調(diào)東線**期工程，以（83）國辦函字第29號文提出研究封堵長江口北支的指示，原水利電力部為落實國務(wù)院的指示，以（83）水電水建字第61號文下達了對長江口北支進行封堵的可行性初步研究的任務(wù)。遵照上述要求，上海院聯(lián)合相關(guān)單位于1985年先后編制、上報了《長江口綜合開發(fā)整治南支**期工程可行性研究報告》和《長江口綜合開發(fā)整治北支封堵可行性初步研究報告》，1988年12月編制完成《長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃要點報告》（水利部上海勘測設(shè)計研究院，1988），并于1989年12月完成了補充修改，正式上報水利部。 1.2.2 1990～2000年 1993年，黨中央提出了以浦東開發(fā)開放為龍頭，帶動長江三角洲和整個長江流域經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略要求。至1995年底，上海院等單位相繼完成了長江口遠景深水入海航道、北支水土資源綜合開發(fā)利用、治導(dǎo)線等的研究工作。鑒于自浦東開發(fā)開放以來，國民經(jīng)濟各部門對長江口的開發(fā)整治提出了更高、更迫切的要求，深水入海航道即將進入工程啟動階段，本著為發(fā)展河口地區(qū)的經(jīng)濟服務(wù)，深化長江口綜合治理及開發(fā)工作的需要，根據(jù)出現(xiàn)的新情況、新要求和新問題，在1988年《長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃要點報告》的基礎(chǔ)上進行修訂、補充，并綜合歸納了近年來工作的新成果，重新編制了《長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃要點報告》（1997年版本）（水利部上海勘測設(shè)計研究院，1997），該報告通過了水利部組織的審查，并上報原中華人民共和國國家計劃委員會。 《長江口綜合開發(fā)整治規(guī)劃要點報告》（1997年版本）中，對長江口北支研究了圩角沙封堵方案、圩角沙—連興港封堵方案、圩角沙—新隆沙封堵方案、連興港束窄方案、新隆沙閘壩等工程方案。采用平面二維水流模型計算了整治工程方案對潮量、流速的影響，并分析了其對河道演變、咸潮倒灌的影響，詳細研究了工程對北支閘下潮位的影響，閘門的運行水位、水利排澇計算及調(diào)整措施，工程對水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境的影響與預(yù)測等。這些研究為長江口規(guī)劃修訂階段的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。 1.2.3 2001年至今 1998年、1999年大水后，長江口的河勢出現(xiàn)了較大調(diào)整變化；長江口深水航道治理工程、三峽工程及南水北調(diào)工程等逐步實施，使長江口水沙條件發(fā)生了一定程度的變化；沿岸社會經(jīng)濟高速發(fā)展對航運發(fā)展，淡水資源、岸線資源及灘涂資源等的開發(fā)利用提出了新的更高的要求，原有規(guī)劃已不能充分適應(yīng)長江口自然條件的變化及社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，有許多問題仍需要深入研究。2002～2004年，水利部長江水利委員會組織長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院、上海院、水利部長江水利委員會水文局、長江流域水資源保護局、長江科學(xué)院、中央水工試驗所（后更名為南京水利科學(xué)研究院）、中國水利水電科學(xué)研究院、河海大學(xué)、華東師范大學(xué)等單位，在充分利用以往規(guī)劃研究成果的基礎(chǔ)上，開展長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃要點報告修訂工作。相關(guān)單位在深入分析北支河道演變及其主要影響因素，北支河道萎縮，水、沙、鹽倒灌南支所帶來的影響，以及北支沿岸地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展對北支整治開發(fā)的相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，擬定了北支綜合整治的目標(biāo)；對北支河道演變規(guī)律及趨勢、咸潮入侵的規(guī)律等進行了深入的分析，并采用不同尺度、維度的水沙鹽數(shù)學(xué)模型和定床物理模型對北支整治的近、遠期方案進行了較深入的論證研究，分析了縮窄、直接建閘、縮窄后建閘等工程方案對控制咸潮倒灌、減緩北支淤積、利用灘涂等方面的整治效果，評價了其對防洪排澇、水環(huán)境和水生態(tài)等方面的影響，在此基礎(chǔ)上提出了北支近、遠期推薦方案。2008年3月，《長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》獲得國務(wù)院批準。《長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》提出：北支近期采用中縮窄方案加上段疏浚措施；遠期在中縮窄方案基礎(chǔ)上，繼續(xù)深入研究顧園沙潛堤及建閘等口門攔沙措施（水利部長江水利委員會，2008）。
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