【摘要】：河道采砂等人類活動(dòng)對(duì)河道演變的影響是河流動(dòng)力學(xué)研究的一個(gè)重要課題。以長江黃州河段為例,在實(shí)測(cè)水沙系列的基礎(chǔ)上,采用平面二維水沙數(shù)學(xué)模型研究了不同流量級(jí)下工程河段采砂后水位、流速和汊道分流比等變化規(guī)律,并模擬了不同典型年水沙條件下洲灘河段演變過程和采砂區(qū)沖淤特性。研究結(jié)果表明,在不同流量條件下,隨著流量的增加,水位和流速變化幅度有所減小、影響程度降低;分流比對(duì)平灘流量反應(yīng)更加敏感,平灘流量條件下分流比有明顯增加;三峽水庫蓄水運(yùn)行后,在不同典型水文年條件下,隨著洲灘的沖刷后退加劇,布置在洲尾的采砂區(qū)泥沙回淤明顯。
【圖文】：

水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)2016年10月如圖1所示，該河段上游布置有漢口水文站，下游分布有黃石水位站，據(jù)實(shí)測(cè)資料顯示，三峽水庫蓄水運(yùn)行后，漢口站多年平均徑流量變化較孝年內(nèi)變化幅度減小，含沙量明顯減少，表現(xiàn)為少沙特點(diǎn)［12］。為研究三峽水庫蓄水運(yùn)行以后采砂影響下河道的演變規(guī)律，根據(jù)長江采砂規(guī)劃要求［13］和實(shí)際工程中采砂區(qū)布置經(jīng)驗(yàn)，本采砂區(qū)布置在黃州河段德勝洲洲尾部靠近非通航的左汊，擬定開采面積為40萬m2，采砂量約為200.7萬m3。圖1計(jì)算河段范圍和網(wǎng)格示意Fig.1Sketchofcalculationmeshesinstudyarea2.2模型計(jì)算范圍和網(wǎng)格劃分模型計(jì)算進(jìn)口斷面為黃柏山，出口斷面位于燕磯附近。模型采用河勢(shì)貼體正交曲線網(wǎng)格形式，網(wǎng)格布置為158×31，水流方向網(wǎng)格間距40～80m，垂直水流方向網(wǎng)格間距30～90m，計(jì)算區(qū)域范圍、監(jiān)測(cè)斷面布置及網(wǎng)格劃分見圖1。2.3模型參數(shù)率定與驗(yàn)證采用2008年12月和2011年7月兩個(gè)測(cè)次的水面線、實(shí)測(cè)斷面的流速分布以及汊道分流比等資料對(duì)模型水流糙率系數(shù)進(jìn)行了率定和驗(yàn)證，，對(duì)應(yīng)漢口站的流量分別為14566和35000m3/s，利用2008年4月與2008年10月的實(shí)測(cè)斷面含沙量分布、斷面形態(tài)和平面地形等對(duì)模型的挾沙力系數(shù)和恢復(fù)飽和系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，各組次率定值吻合較好。圖2～3列出了部分驗(yàn)證水流條件下(Q=35000m3/s)河段測(cè)流斷面流速分布和河道沖淤分布的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值的比較。可見，模型計(jì)算流速分布及沖淤分布均和實(shí)測(cè)資料結(jié)果吻合較好，模擬結(jié)果表明模型參數(shù)比較可靠，基本反映出了研究河段水沙運(yùn)動(dòng)及河床沖淤變化基本規(guī)律。圖2測(cè)流斷面流速分布Fig.2Velocitydistributioningagingsections72

水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)2016年10月如圖1所示，該河段上游布置有漢口水文站，下游分布有黃石水位站，據(jù)實(shí)測(cè)資料顯示，三峽水庫蓄水運(yùn)行后，漢口站多年平均徑流量變化較孝年內(nèi)變化幅度減小，含沙量明顯減少，表現(xiàn)為少沙特點(diǎn)［12］。為研究三峽水庫蓄水運(yùn)行以后采砂影響下河道的演變規(guī)律，根據(jù)長江采砂規(guī)劃要求［13］和實(shí)際工程中采砂區(qū)布置經(jīng)驗(yàn)，本采砂區(qū)布置在黃州河段德勝洲洲尾部靠近非通航的左汊，擬定開采面積為40萬m2，采砂量約為200.7萬m3。圖1計(jì)算河段范圍和網(wǎng)格示意Fig.1Sketchofcalculationmeshesinstudyarea2.2模型計(jì)算范圍和網(wǎng)格劃分模型計(jì)算進(jìn)口斷面為黃柏山，出口斷面位于燕磯附近。模型采用河勢(shì)貼體正交曲線網(wǎng)格形式，網(wǎng)格布置為158×31，水流方向網(wǎng)格間距40～80m，垂直水流方向網(wǎng)格間距30～90m，計(jì)算區(qū)域范圍、監(jiān)測(cè)斷面布置及網(wǎng)格劃分見圖1。2.3模型參數(shù)率定與驗(yàn)證采用2008年12月和2011年7月兩個(gè)測(cè)次的水面線、實(shí)測(cè)斷面的流速分布以及汊道分流比等資料對(duì)模型水流糙率系數(shù)進(jìn)行了率定和驗(yàn)證，對(duì)應(yīng)漢口站的流量分別為14566和35000m3/s，利用2008年4月與2008年10月的實(shí)測(cè)斷面含沙量分布、斷面形態(tài)和平面地形等對(duì)模型的挾沙力系數(shù)和恢復(fù)飽和系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，各組次率定值吻合較好。圖2～3列出了部分驗(yàn)證水流條件下(Q=35000m3/s)河段測(cè)流斷面流速分布和河道沖淤分布的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)值的比較。可見，模型計(jì)算流速分布及沖淤分布均和實(shí)測(cè)資料結(jié)果吻合較好，模擬結(jié)果表明模型參數(shù)比較可靠，基本反映出了研究河段水沙運(yùn)動(dòng)及河床沖淤變化基本規(guī)律。圖2測(cè)流斷面流速分布Fig.2Velocitydistributioningagingsections72
【作者單位】： 中南民族大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院;武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院;黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司規(guī)劃研究院;華中科技大學(xué)水電與數(shù)字化工程學(xué)院;
【基金】：湖北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BZY15026) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CZQ15007)
【分類號(hào)】：TV147;TV85

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