城市河道洲滩对河道水流特性及溶解氧影响研究

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1、城市河道洲滩对河道水流特性及溶解氧影响研究第1章绪论1.1研究背景江心洲即位于江、河中心的较高的沙滩，江心洲河段常见于长江中下游地区。江心洲的形成和演变对河道稳定、航运、塑造景观等有着重要的影响[2]。随着我国经济的快速发展，城市化建设步伐加快，导致城市河道的环境每况愈下。城市河道中江心洲自然演变不仅影响了城市经济的发展，而且还会对人们的生活环境构成严重的威胁。因此，人类要想趋利避害，谋求社会经济的可持续发展，就需要认识江心洲[3]。过去几十年中，水利工以工程水利为治河理念，以传统水利为治河思想，侧重于满足河道基本防洪排涝、固岸护滩、控制流路等功

2、能，很少考虑河道与周围生态环境的协调以及自然景观相一致问题。为改善城市河道的水环境，提高城市河道的防洪、抗洪标准，水利工在水利基础设施的建设过程中对河道进行裁弯取直，或被侵占，甚至被填埋，修建统一标准的梯形、矩形断面河道，致使河道过水断面减小，严重减少城市河道的水面面积，破坏了其涵养水源、天然调蓄功能。河道工程中大量使用钢筋混凝土以及石屑等硬质建筑材料砌筑河床，护岸采取混凝土硬化措施，不断增加护城河防洪墙砌筑高度，河流成了一条简单纯粹的泄洪水道，严重打破了城市河道自身的生态平衡系统，破坏了水生生物的生活环境以及河岸动植的栖息环境，形成了硬质化、人

3、工化、渠道化的灰色混凝土景观，原有的社会、经济、文化、生态旅游等功能完全丧失或得不到充分发挥，城市河流生态系统的自然景观多样性和美学价值遭到严重破坏[4]。..1.2研究意义城市河流是城市生态系统的重要有机载体，由于城市河流具有环境保护、调节气候、塑造景观、含蓄水源等多样性功能，在河道整治过程中，仅仅考虑防洪、泄洪已经不能满足社会的发展需要。城市河道是治理是将科学技术与人文精神相结合、自然环境与社会经济相适应，生态平衡与城市文化相协调，建设一个环境优美、景色秀丽、人水交融的多元化自然生态乐园。通过对城市河流进行系统、完善的治理以及科学人性的生态建

4、设，促使人们回归自然，以和谐的方式处理城市河流与自然地关系。把水文化融入到城市居民的日常生活环境中去；以水造景，把水景观融入得到城市景观中，以绿地和清水作为空间基质，打造一个开放性亲水平台，构建一片原生态亲水性人文活动空间。城市河道中江心洲是由径流所携泥沙堆积而成的四面环水的沙滩和陆地，是水流与河床以泥沙为纽带相互作用的结果。其主要常见于长江中下游流域，发育典型的有荆河段的三八滩、戴家庄河段的戴家洲、陆溪口河段的白沙洲、界牌河段的新淤洲等。江心洲作为一种特殊的自然资源，其生态价值也很重要，甚至还有一些独特文化，是城市河道中独一无二的天然绿洲。江心

5、洲会对改变周围水流，引起水流循环及泥沙搬运，影响河道、护岸稳定，会阻碍通航，甚至威胁航运安全。大的江心洲是城市基础建设的关键节点，主要有桥梁、隧道、防洪工程等。例如长江马鞍山河段江心洲段河道整治，工程的实施将对保护长江大桥安全和江心洲主航道稳定、稳固马鞍山河段河势、保护马鞍山市电厂和港区安全、保护江心洲2.6万人民的生命财产安全，起到重要作用。小的江心洲是城市生态建设的重要节点，它这种具有独特区位和地理条件的自然洲滩发展，有别与一般城市的人工洲滩。例如汉江流域，襄阳市鱼梁洲就是一个独具特色的生态旅游景点[5]。江心洲段河道整治工程是一项重点工程、

6、民生工程，要与城市生态建设相辅相成，要从系统的角度看待城市河道中江心洲的发展和演变，保证城市河道中江心洲可持续发展，为河道整治工程提供指导，对水环境的保护与治理意义重大。..第2章模型试验简介2.1河工模型试验河工模型试验是利用远较原型为小的模型，根据水流及泥沙运动的力学相似原理，复制与原理相似的边界条件和动力学条件，从而研究河流在自然或在建筑物作用下的水流结构及河床变形的一种方法[55~56]。河工模型试验原则上要与下面三个方面都能相似。玻璃水槽在河工模型试验中，主要是用来研究各种局部性的辅动试验和研究模型沙的性能。分为活动的和固定的两种，活动

7、的能在一定范围内变坡，但是不如固定水槽容易建造。玻璃试验水槽由进口段、工作段、出口段三部分组成。工作段应位于进口和出口的水流影响之外，进水段较长为好，起平稳水流作用。出口段大约2m左右已能满足试验要求，其末端应设置尾门。.2.2试验装置与测量仪器本试验在河北工程大学水电学院泥沙馆的室内矩形玻璃水槽内进行，玻璃水槽全长10m，宽0.5m，高0.5m，可进行±10°的变坡。由图2-1为实验模型及设备的平面布置示意图。在试验中，玻璃水槽流量在进口处有装有电磁流量计和出口处装有三角量水堰来共同控制，并实时进行流量校核。玻璃水槽尾部设

8、有电动尾门方便来控制试验水位。实验为减小进水口及尾门水流不稳的影响，在进、出口位置设有消能格栅，并且我们取进水口后有效试验长度7m进行实