三峡水库下游河道冲刷粗化研究

发布时间：2020-07-24 14:28

【摘要】：三峡水库自2003年开始蓄水运用以来,上游大量泥沙被拦截在库中,枯水期下泄流量加大,汛期下泄流量减少,下游河道的来水来沙条件发生较大变化,破坏了下游河道水沙的相对平衡状态,致使下游河道发生冲刷下切,床沙级配粗化等。本文研究了三峡水库下游河段河道演变特点及不同水库运行方式下宜枝河段的冲刷粗化现象。主要研究内容和结论归纳如下：(1)分析了荆江河段河道水沙变化及河床变化特性,结果表明：荆江河段2003-2014年各主要水文站的年径流量与多年(1955-2002年)均值差别不大,2003-2014年年均输沙量与多年(1955-2002年)输沙量均值相比,明显减少,减少幅度沿程递减,年均含沙量明显减小,减小幅度沿程递减；三峡水库修建后2003-2014年三口分流比明显变小,与1999～2002年相比,年均分流比由14%减小至12%,从月分流比来看,每年较大的分流比发生在5-10月,分流比呈现出中间大两头小的特点；2002年10月～2014年10月,枝江河段、石首河段分别在枯水、平均、平滩、洪水河槽情形下冲淤量基本相当,沙市河段冲刷量稍小一些,公安河段冲刷量最小,监利河段在不同河槽情形下冲刷量差别较大,在洪水河槽下冲刷量是五个河段的最大值；2002年10月～2012年10月期间,荆江纵向深泓以冲刷为主。(2)分析了三峡水库下游宜昌至枝城2000-2013年断面和床沙级配变化过程,结果表明：宜昌至枝城河段2010年以后断面形态已基本稳定,不再发生冲刷,床沙级配发生明显粗化。(3)总结了韩其为、何文社、秦荣昱及尹-杨四种方法并应用它们研究丹江口水库下游汉江黄家港至光化河段的冲刷粗化现象,结果表明,韩其为方法的计算结果与实际冲刷深度及床沙粗化程度能够较好的吻合,在此基础上,建立了冲刷粗化模型,并通过实例验证了该模型研究宜昌至枝城河段冲刷粗化现象的可行性。(4)还原了三峡水库蓄水后蓄水期坝址处的自然径流量,并计算了三峡水库在1950-2013年按照原蓄水方案和不同蓄水时间及起蓄水位进行蓄水时水库蓄满率,结果表明：按原蓄水方案进行蓄水时,蓄满率仅为81.2%；当蓄水时间不迟于9月10日,起蓄水位不变时,水库蓄满率明显增加,为93.8%；若起蓄时间在9月20日之前,起蓄水位为150m时,蓄满率均能达到95.3%以上；当蓄水时间不迟于9月20日,起蓄水位不低于155-160m时,水库蓄满率均达到98.4%。综合考虑了水库的防洪安全和综合效益,推荐在起蓄水位为150m的前提下,在一般年份,蓄水时间可提前至9月10日,在预报入库来水偏多的年份,蓄水时间可推迟至9月20日的蓄水方式。(5)分析了1991-2000年三峡水库上游朱沱站、武隆站及北碚站与宜昌站的日均流量相关性,得出了三峡水库蓄水后还原水库非蓄水阶段宜昌站日均流量的关系式,并还原了宜昌站2003-2013年的日均流量；分析了三峡水库在推荐的调度方式下宜枝河段的代表流量为55000m3/s。(6)当宜昌至枝城代表流量为55000m3/s时,与目前该河段相对稳定状态时沿程冲刷深度相比,还将继续发生冲刷,应用冲刷粗化模型对冲刷深度和床沙变化进行预测,结果表明,极限冲刷深度最小的是距宜昌站下游6.0km的昌14断面,冲刷深度为0.84m；冲刷深度超过6m的断面分别是距宜昌站下游40.6km.43.0km、45.5km和48.6km的宜69断面、宜71断面、宜73断面和宜75断面,其中冲刷深度最小的是宜75断面,为6.75m,宜71和宜73断面冲刷斜切深度均为10.0m,是最大值；在代表流量下该河段的平均冲刷深度为4.56m,与目前河床相对稳定阶段的冲刷刷深度2.56m相比较,宜昌至枝城河段还将冲刷2.0m；此时宜昌至枝城河段河床继续粗化,河床级配与2010年的级配比较,床沙粗化现象明显。
【学位授予单位】：中国水利水电科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV147

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