平原入湖河流尾闾河段演变规律研究

本项目将在研究平原入湖河流尾闾河段河床自然演变一般规律的基础上，通过开展自然模型试验研究该类河段的河型成因、河型转化的机理及控制指标，并建立适用于模拟入湖河流尾闾河段河型演变与发展的元胞自动机模型，以及模拟尾闾整体河段的水沙运动及河床变形的一、二维耦合水流泥沙数学模型。通过资料分析、自然模型试验和数值模拟等三种方法的相互印证，系统分析平原入湖河流尾闾河段的河道特征、河床演变规律；研究该类河段的河型成因及主要影响因素；分析该类河段发生河型转化的机理及主要影响因素；提出控制该类河段河型转化的综合指标；研究该类河段在人工干扰情况下的河势变化、河道水沙运动及河床冲淤的响应规律。本研究对于入湖河流和湖泊的科学治理具有重要的理论价值和工程应用价值，其成果将丰富河床演变学、沉积学和湖泊学的理论和内容，并可为平原入湖河流尾闾河段的系统规划提供科学依据。

平原入湖河流尾闾河段的演变受到水沙运动、湖泊三角洲沉积等诸多因素的影响，比一般冲积河流的演变规律复杂，开展该类河段的演变规律研究，对于平原入湖河流和湖泊的科学治理均具有重要的理论价值和工程应用价值。课题通过采用资料分析、自然模型试验和数值模拟等方法，开展如下研究工作：(1)选取鄱阳湖、洞庭湖入湖河流为研究对象，基于实测水沙资料和河道演变资料，揭示入湖河流尾闾段的水沙特性、河型特征及河床演变规律。(2) 开展平原入湖河流尾闾河段自然模型试验，揭示河流尾闾段的河型成因及河型转化规律。(3)建立平原入湖河流尾闾整体河段的一、二维耦合水流泥沙数学模型，模拟河段的水沙运动及河床变形过程，建立河型演变的元胞自动机模型，模拟平原入湖河流尾闾河段演变过程。通过研究获得成果如下：(1)资料分析表明，平原入湖河流尾闾段以分汊河型为主要特征，河型成因受上游水沙过程、河床比降、下游湖泊水位和湖泊三角洲的影响；鸟足状伸长或鸟足状伸长伴生决口分汊是赣江河口三角洲最主要的生长模式，是形成赣江尾闾河段多级分汊河型的重要原因；近年来赣江尾闾河段中枯水流量下水位分别下降3.02m和1.46m，主要是由于河床下切，人工采沙造成河床下切的主要因素。（2）模型试验表明，上游含沙量、河床比降是影响入湖河流尾闾段河型成因的主要因素：小水大沙和大水小沙时，尾闾段易演变成游荡型河道；中水中沙时，尾闾段易演变为分汊型河道。河床比降较小时，尾闾段易演变为分汊型河道；反之，尾闾段易演变为游荡型河道。上游水沙条件是控制入湖河流尾闾段河型转化的主要因素：当河流尾闾段为分汊河型时，上游流量变化幅度超过60％时，河道易转化为游荡河型；河道上游含沙量的逐渐增大，河型向游荡型河道转变。(3)赣江尾闾河段一维河网水沙数学模型计算表明：Ⅳ级航道整治工程实施对东、西河的分流比影响小于0.5％，全河段水位壅高最大值为0.063m，近岸流速增加值较小，水流动力轴线基本一致，工程后河槽冲刷，边滩淤积。赣江尾闾重点河段二维水沙数学模型计算表明：赣江南昌段整治工程实施后对东西河洪枯水条件下的分流比调控作用不明显，裘家洲切滩后上游水位略有降低，东河疏浚工程有增大其过水能力的趋势。元胞自动机模型确定了入湖河流的水流运动规则和泥沙输移模式，较好地模拟了河型演变过程。以上成果可为平原入湖河流尾闾河段的基础研究和科学治理提供参考依据。