福姜沙河段输沙、边滩输移特征和动力机制研究

发布时间：2021-10-11 10:54

　　通过分析2010—2015年福姜沙河段历年地形和水文资料,开展定床物理模型铺沙冲刷试验,采用三维潮流泥沙数学模型,研究福姜沙河段的边滩泥沙输移问题。结果表明,切割沙体移动速度和其驱动因子（如径流、沙体高程和沙体迎水面角度）呈正相关;靖江边滩是以冲刷下移还是切割下移方式运动的临界流量为4万m3?s。靖江边滩—福左水道是主要底沙输移通道。上游流量是福姜沙河段输沙方式变化和河床演变的主要动力因子。小流量时福中水道为主要输沙通道;而大流量福北水道是主要输沙通道。大流量持续作用下会有更多泥沙进入福北水道,福北水道易出现大幅淤积。 

【文章来源】：水运工程. 2020,(11)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

福姜沙河段和靖江边滩沙体断面

水运工程2020年各地形得到各年水深随时间变化曲线，见图2。图22010—2015年水深的变化曲线由图2可见，靖江边滩切割沙体开始是一个峰值和重心都比较高的沙波，随时间逐步向下游运移，沙波的峰值和重心高度不断降低，明显表现出切割沙体向下游运移的过程，而且运移速度表现出先快后慢、由快变慢的变化特征。1．2物理模型冲刷输沙试验设计3个不同流量在长江口整体物理模型上开展冲刷试验，以研究流量对于靖江边滩沙体冲刷位置和幅度的影响。3个试验方案的上游大通流量分别为4万、5万和7万m3?s。模型上福姜沙河段采用2014年7月地形，控制潮型采用经过验证的大潮。为了便于观测和记录，在物理模型中绘制铺沙位置进行网格化(图3)，横向每排5个网格，纵向10排，总50个网格。每个网格物理模型上的面积为0.06m2，共3m2，铺沙厚度为2cm，总共铺模型沙体积为0.06m3。图3福姜沙河段铺沙位置在模型上福姜沙河段的靖江边滩沙体铺沙，然后在试验过程中模型运行每隔2个潮周期(约32min)对靖江边滩铺沙区域的冲刷情况进行拍照。1．3三维潮流泥沙模型计算本文采用三维潮流泥沙ECOM-si模型，已建立了1个福姜沙河段局部模型，模型的边界是从上游长江大通站—下游徐六泾河段。模型中垂线水深分11层，I方向节点数为337，J方向的节点数为225，共75825个网格节点。对福姜沙河段进行局部加密，最小网格间距为55m，能够较好地贴合岸线和模拟工程。模型计算了逐时含沙量场和切应力场，可用于分析该河段泥沙输移特征。2结果和分析2．1靖江边滩切割沙体运移和驱动因子的关系沙体运动的直接驱动因子是作用在沙体上的切应力，其大小和该河段径流的大孝潮差、沙体迎水面高程和沙体迎水剖面倾角有关系。潮差是周期性的物理变量

切割沙体开始是一个峰值和重心都比较高的沙波，随时间逐步向下游运移，沙波的峰值和重心高度不断降低，明显表现出切割沙体向下游运移的过程，而且运移速度表现出先快后慢、由快变慢的变化特征。1．2物理模型冲刷输沙试验设计3个不同流量在长江口整体物理模型上开展冲刷试验，以研究流量对于靖江边滩沙体冲刷位置和幅度的影响。3个试验方案的上游大通流量分别为4万、5万和7万m3?s。模型上福姜沙河段采用2014年7月地形，控制潮型采用经过验证的大潮。为了便于观测和记录，在物理模型中绘制铺沙位置进行网格化(图3)，横向每排5个网格，纵向10排，总50个网格。每个网格物理模型上的面积为0.06m2，共3m2，铺沙厚度为2cm，总共铺模型沙体积为0.06m3。图3福姜沙河段铺沙位置在模型上福姜沙河段的靖江边滩沙体铺沙，然后在试验过程中模型运行每隔2个潮周期(约32min)对靖江边滩铺沙区域的冲刷情况进行拍照。1．3三维潮流泥沙模型计算本文采用三维潮流泥沙ECOM-si模型，已建立了1个福姜沙河段局部模型，模型的边界是从上游长江大通站—下游徐六泾河段。模型中垂线水深分11层，I方向节点数为337，J方向的节点数为225，共75825个网格节点。对福姜沙河段进行局部加密，最小网格间距为55m，能够较好地贴合岸线和模拟工程。模型计算了逐时含沙量场和切应力场，可用于分析该河段泥沙输移特征。2结果和分析2．1靖江边滩切割沙体运移和驱动因子的关系沙体运动的直接驱动因子是作用在沙体上的切应力，其大小和该河段径流的大孝潮差、沙体迎水面高程和沙体迎水剖面倾角有关系。潮差是周期性的物理变量，所以从更长时间角度来看，潮差影响可以忽略。为了研究切割沙体峰值的运移速度和驱动因子的关系，首先定义沙体?

【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口福姜沙河段近期河势演变分析[J]. 刘高峰,郭文华,贾晓,吴华林,吴冬领.  水运工程. 2013(11)
[2]沙波运动与推移质输沙率[J]. 赵连白,袁美琦.  泥沙研究. 1995(04)



本文编号：3430367