【摘要】：三峽工程運(yùn)用后,壩下游荊江河床發(fā)生了下切、粗化。本文以近年的地形、水文資料為基礎(chǔ),建立荊江河段三維水流數(shù)學(xué)模型,研究三峽工程運(yùn)用后荊江水動力特性對河床下切、粗化的響應(yīng)規(guī)律。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)選取宜都~螺山河段長約375 km的荊江干流河段作為計算區(qū)域,采用灘槽優(yōu)化的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行剖分,建立三維水流模型。得到的計算網(wǎng)格在平面上包含86891個計算單元,垂向分10層。所建立的數(shù)學(xué)模型的計算地形能真實(shí)反映宜都~螺山河段灘槽復(fù)式斷面形態(tài)及復(fù)雜的河勢條件。(2)在2002、2006、2008、2011、2013年共計5年的實(shí)測地形上,分別選取年份與之相匹配的水文實(shí)測資料(水流條件接近平灘流量),對各年河床條件下的河床阻力系數(shù)(Cd)進(jìn)行率定。經(jīng)過水位、流量雙重比較,反復(fù)調(diào)試,得到:在上述5年地形條件下,荊江干流Cd值的沿程分布(從上游往下游)依次為0.008~0.002、0.011~0.002、0.013~0.002、0.013~0.003、0.013~0.003。從而,揭示了三峽水庫運(yùn)用10年間荊江干流河床阻力對河床沖刷粗化的響應(yīng)規(guī)律。并分析了三峽水庫運(yùn)用10年間荊江平灘水位以下河槽斷面面積、槽蓄量的逐年變化規(guī)律。荊江河段過流面積、河槽槽蓄量逐年遞增,其過流能力逐年提高。(3)分別在平灘流量、多年平均流量兩種水流條件下,開展三種工況的水流模擬,研究三峽工程運(yùn)用后典型水流條件下荊江水力因子(沿程水位、流速、環(huán)流強(qiáng)度等)的變化規(guī)律。三種工況共計15組計算依次為:工況一,以2002年地形為基礎(chǔ),分別使用2002、2006、2008、2011、2013年的Cd值;工況二,以2002年Cd值為基礎(chǔ),分別使用2002、2006、2008、2011、2013年地形;工況三,分別采用各年地形及與之相對應(yīng)的Cd值。(4)研究結(jié)果定量地給出了河道水力因子對河床下切的響應(yīng)變化,對河床粗化的響應(yīng)變化,及對河床下切、粗化綜合作用的響應(yīng)變化,各斷面過流流速大體呈現(xiàn)逐年減少,河床形態(tài)逐漸向窄、深的形式發(fā)展;環(huán)流強(qiáng)度沿程變化曲線對河床阻力系數(shù)變化的響應(yīng)不明顯等;闡明了河床下切、粗化條件下荊江水動力特性的變化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV147
【圖文】：

發(fā)”“生態(tài)發(fā)展，綠色優(yōu)先”等理念的提出，專家學(xué)者越來越注重對長江生保護(hù)。綜上所述，不論是從科學(xué)上了解壩下游水流特性的角度，還是從提高、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來分析，開展三峽荊江河道水動力特性研究均有重大內(nèi)外研究現(xiàn)狀峽工程及其下游荊江河段簡介三峽工程峽工程是舉世矚目的水利樞紐工程，也是長江中下游防洪的關(guān)鍵。三峽工程運(yùn)用，在防洪、航運(yùn)、供水、灌溉、泥沙和生態(tài)等方面都將發(fā)揮巨大的效益落于湖北省宜昌市三斗坪鎮(zhèn)，與葛洲壩水電站共同構(gòu)成梯級調(diào)度電站。三峽長、均寬分別為 673.5km、1.1km，水庫面積 1084km2[4]；圖 1-1 為三峽水庫前水位曲線圖。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文水流會劇烈沖擊下游河床，致使河道河勢發(fā)生新的調(diào)整。一段時間后，隨著水庫排沙比增大以及河床粗化等綜合作用[22]，壩下游河道中的泥沙量增加，沖刷強(qiáng)度逐漸減弱。河道的形成是由水沙條件和河床邊界條件共同決定的。其中，水沙條件是決定因素[23]。綜上，充分認(rèn)識荊江河段的水沙特性變化，是研究新水沙條件下荊江水動力特性變異規(guī)律的基礎(chǔ)。1.2.2.1 徑流時空變化及輸沙量變化三峽工程蓄水運(yùn)用以來，壩下游徑流過程總體呈偏枯的狀態(tài)。圖 1-2 為枝城站、螺山站徑流量年際變化，2006 年為特枯年，其徑流量相對其他年份較少。以宜昌站為例，分析年內(nèi)徑流過程變化。圖 1-3 為宜昌站徑流量年平均變化。從圖中可以看出，2003~2012 年與 1992~2002 年相比，10 月流量減少 3910m3/s，減幅 24%。

流時空變化及輸沙量變化程蓄水運(yùn)用以來，壩下游徑流過程總體呈偏枯的狀態(tài)。圖 1-2 為枝城量年際變化，2006 年為特枯年，其徑流量相對其他年份較少。以宜年內(nèi)徑流過程變化。圖 1-3 為宜昌站徑流量年平均變化。從圖中可以看 年與 1992~2002 年相比，10 月流量減少 3910m3/s，減幅 24%。圖 1-2 枝城站、螺山站徑流量年際變化

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