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長江中游瓦口子至馬家咀河段二維水沙數(shù)學模型

針對長江中游瓦口子至馬家咀河段(彎曲分汊河段)的水沙運動特點,給出了二維水沙數(shù)學模型尤其是推移質不平衡輸沙計算的模式,主要包括推移質不平衡輸沙方程、床沙級配方程、河床變形方程;對模型中的幾個關鍵問題提出了處理方法,如非均勻沙起動及輸移規(guī)律、床面混合層厚度等。利用大量的水流及河床變形資料,率定了模型的一些參數(shù),進行了水面線,流速分布及河床變形的詳細驗

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第 1 7卷第 2期 20 0 6年 3月

水

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學

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Vo . 7. 1 1 No. 2 M a,2 0 r. 0 6

ADVANC N A ES I W I ER CI S ENCE

長江中游瓦口子至馬家咀河段二維水沙數(shù)學模型 陸永軍，王兆印2,左利欽，朱立俊 ( .京水利科學研究院。水文水資源及水利工程科學國家重點實驗室，江蘇南京 1南 20 2;2 109 .清華大學水利系，北京 10 8) 00 4

摘要：針對長江中游瓦口子至馬家咀河段 (曲分漢河段 )彎的水沙運動特點，給出了二維水沙數(shù)學模型尤其是推移質

不平衡輸沙計算的模式，主要包括推移質不平衡輸沙方程、床沙級配方程、河床變形方程；對模型中的幾個關鍵問題提出了處理方法，如非均勻沙起動及輸移規(guī)律、床面混合層厚度等。利用大量的水流及河床變形資料，率定了模型的一些參數(shù)，進行了水面線，流速分布及河床變形的詳細驗證。在此基礎上，根據(jù)設計部門提供的進出口水沙邊 界條件，預測了三峽工程蓄水初期該河段的沖淤過程與分布及航道條件的變化。 關鍵詞：長江中游；彎曲；分漢；水沙；二維數(shù)學模型文獻標識碼：A 文章編號：10 7 120 )202—8 0 1 9 (06 0.270 6

中圖分類號：T 13 1 V 4 . V 4 .;T 134

長江中游宜昌至湖口全長 8 8 m,屬平原河流。該河段流經(jīng)富庶的江漢平原和洞庭湖平原，北岸有漢江匯 9 k入，南岸有清江、洞庭湖水系和鄱陽湖水系匯入。

宜昌至城陵磯全長 3 3k 9 m,右岸原有松滋、太平、藕池和調弦四 E與洞庭湖相通， 15 l 99年調弦 E建閘。 l

現(xiàn)尚有三口分流。其中宜昌至枝城 5 m河段是由山區(qū)河流向平原河流轉變的過渡段，兩岸多低矮的山丘，階 6 k 地發(fā)育。枝城至城陵磯河段稱荊江，以藕池 E為界分為上、下荊江。上荊江長約 14k l 6 m,為彎曲分汊型河段，

河槽寬度平均為 10 10 0 0 3 5 m,平面擺動��；下荊江長約 13k 7 m,為蜿蜒型河段，兩岸崩坍劇烈，河道迂回曲折，彎道甚多，素有“曲回腸”之稱，河槽平均寬度 10九 0m,平面位置擺動甚大，自然裁

彎和切灘頻繁， 0 河勢不穩(wěn)，淺灘變化復雜。城陵磯至湖 E全長 53k l 0 m,有洞庭湖水系、漢江、鄱陽湖等水系匯入，流量增大， 江面較寬，，河道較順直，航道較荊江段穩(wěn)定。該河段兩岸多為斷續(xù)的孤獨山丘，土質有所不同，側向侵蝕較為 嚴重，易形成分汊和彎曲河道…。

錢寧等[將河型分成游蕩、分汊、彎曲、順直四類，據(jù)此，長江中游大都屬彎曲、分汊型河段。本文以長 ]江中游典型的彎曲分汊河段——瓦 1子至馬家咀河段為例，建立二維水沙數(shù)學模型，在驗證的基礎上，將該模： 1型應用于三峽工程運用初期該河段的河床演變研究。

1河段概況及演變特征 瓦 1子至馬家咀河段位于葛洲壩下游 17 17k: 1 5 8 m,處于上荊江中段，上起沙市下至青龍廟全長約 3 m。 0k

本河段包括兩個淺水道，沙市至觀音寺為瓦 E子水道，長約 1 m;觀音寺至青龍廟為馬家咀水道，長約 1 l 2k 8 k m。河道形勢見圖 1。該河段地處近代沉降區(qū)的江漢沖積平原，河床由多年淤積的沙壤土和細沙組成，床沙中 值粒徑為 0 1 m,河道開闊，洪水由兩岸大堤控制。 .7m

瓦 1子水道處在沙市河彎的彎頂部位，: 1為彎曲分汊段。江中金城洲有時呈凸岸邊灘出現(xiàn)，時被水流切割，有 收稿日期：20—20;修訂日期：20.3l 04 1—8 050。 O

基金項目：國家重點基礎研究發(fā)展計劃資助項目 (0 3 B 126;國家自然科學基金資助項目 (070 7;西部交通建設 20 C 4 50 ) 5 39 2 ) 科技資助項目 (0 238003) 20—2—0—9

作者簡介：陸永軍 (94一) 16,男，江蘇南通人，南京水利科學研究院教授級高級工程師，主要從事泥沙及河流動力學研究。 E m i j@n r c— a:y u hi n l l .

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