长江中游瓦口子至马家咀河段二维水沙数学模型

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长江中游瓦口子至马家咀河段二维水沙数学模型

针对长江中游瓦口子至马家咀河段(弯曲分汊河段)的水沙运动特点,给出了二维水沙数学模型尤其是推移质不平衡输沙计算的模式,主要包括推移质不平衡输沙方程、床沙级配方程、河床变形方程;对模型中的几个关键问题提出了处理方法,如非均匀沙起动及输移规律、床面混合层厚度等。利用大量的水流及河床变形资料,率定了模型的一些参数,进行了水面线,流速分布及河床变形的详细验

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第 1 7卷第 2期 20 0 6年 3月

水

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长江中游瓦口子至马家咀河段二维水沙数学模型 陆永军，王兆印2,左利钦，朱立俊 ( .京水利科学研究院。水文水资源及水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 1南 20 2;2 109 .清华大学水利系，北京 10 8) 00 4

摘要：针对长江中游瓦口子至马家咀河段 (曲分汉河段 )弯的水沙运动特点，给出了二维水沙数学模型尤其是推移质

不平衡输沙计算的模式，主要包括推移质不平衡输沙方程、床沙级配方程、河床变形方程；对模型中的几个关键问题提出了处理方法，如非均匀沙起动及输移规律、床面混合层厚度等。利用大量的水流及河床变形资料，率定了模型的一些参数，进行了水面线，流速分布及河床变形的详细验证。在此基础上，根据设计部门提供的进出口水沙边 界条件，预测了三峡工程蓄水初期该河段的冲淤过程与分布及航道条件的变化。 关键词：长江中游；弯曲；分汉；水沙；二维数学模型文献标识码：A 文章编号：10 7 120 )202—8 0 1 9 (06 0.270 6

中图分类号：T 13 1 V 4 . V 4 .;T 134

长江中游宜昌至湖口全长 8 8 m,属平原河流。该河段流经富庶的江汉平原和洞庭湖平原，北岸有汉江汇 9 k入，南岸有清江、洞庭湖水系和鄱阳湖水系汇入。

宜昌至城陵矶全长 3 3k 9 m,右岸原有松滋、太平、藕池和调弦四 E与洞庭湖相通， 15 l 99年调弦 E建闸。 l

现尚有三口分流。其中宜昌至枝城 5 m河段是由山区河流向平原河流转变的过渡段，两岸多低矮的山丘，阶 6 k 地发育。枝城至城陵矶河段称荆江，以藕池 E为界分为上、下荆江。上荆江长约 14k l 6 m,为弯曲分汊型河段，

河槽宽度平均为 10 10 0 0 3 5 m,平面摆动小；下荆江长约 13k 7 m,为蜿蜒型河段，两岸崩坍剧烈，河道迂回曲折，弯道甚多，素有“曲回肠”之称，河槽平均宽度 10九 0m,平面位置摆动甚大，自然裁

弯和切滩频繁， 0 河势不稳，浅滩变化复杂。城陵矶至湖 E全长 53k l 0 m,有洞庭湖水系、汉江、鄱阳湖等水系汇入，流量增大， 江面较宽，，河道较顺直，航道较荆江段稳定。该河段两岸多为断续的孤独山丘，土质有所不同，侧向侵蚀较为 严重，易形成分汊和弯曲河道…。

钱宁等[将河型分成游荡、分汊、弯曲、顺直四类，据此，长江中游大都属弯曲、分汊型河段。本文以长 ]江中游典型的弯曲分汊河段——瓦 1子至马家咀河段为例，建立二维水沙数学模型，在验证的基础上，将该模： 1型应用于三峡工程运用初期该河段的河床演变研究。

1河段概况及演变特征 瓦 1子至马家咀河段位于葛洲坝下游 17 17k: 1 5 8 m,处于上荆江中段，上起沙市下至青龙庙全长约 3 m。 0k

本河段包括两个浅水道，沙市至观音寺为瓦 E子水道，长约 1 m;观音寺至青龙庙为马家咀水道，长约 1 l 2k 8 k m。河道形势见图 1。该河段地处近代沉降区的江汉冲积平原，河床由多年淤积的沙壤土和细沙组成，床沙中 值粒径为 0 1 m,河道开阔，洪水由两岸大堤控制。 .7m

瓦 1子水道处在沙市河弯的弯顶部位，: 1为弯曲分汊段。江中金城洲有时呈凸岸边滩出现，时被水流切割，有 收稿日期：20—20;修订日期：20.3l 04 1—8 050。 O

基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目 (0 3 B 126;国家自然科学基金资助项目 (070 7;西部交通建设 20 C 4 50 ) 5 39 2 ) 科技资助项目 (0 238003) 20—2—0—9

作者简介：陆永军 (94一) 16,男，江苏南通人，南京水利科学研究院教授级高级工程师，主要从事泥沙及河流动力学研究。 E m i j@n r c— a:y u hi n l l .

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