【摘要】：沖積性河流河床調(diào)整規(guī)律是河床演變學(xué)的重要研究內(nèi)容。在挾沙水流與河床邊界的交互作用下，沖積河流河床會發(fā)生自適應(yīng)性調(diào)整，由于河床的沖淤需要一個時間過程，河床演變一般滯后于來水來沙條件的變化，滯后響應(yīng)是河床調(diào)整過程中的一種普遍現(xiàn)象。多年來，水利科技工作者對于長江中下游河道橫斷面形態(tài)調(diào)整開展了大量的研究工作。但總體看來，以往研究大多側(cè)重于河道的平衡狀態(tài)，如造床流量與河相關(guān)系等，對于河床演變過程中的滯后現(xiàn)象認(rèn)識不夠，難以準(zhǔn)確把握橫斷面形態(tài)的調(diào)整規(guī)律。因此，對于往往處于不平衡狀態(tài)下的天然河流，研究其滯后響應(yīng)現(xiàn)象對河床橫斷面調(diào)整的影響十分必要。 本論文選取了荊江河段枝城站、沙市站、監(jiān)利站和城陵磯站作為研究對象，基于吳保生提出的滯后響應(yīng)理論以及李凌云通過一維河床沖淤變形和不平衡輸沙方程推導(dǎo)出的沖積河流滯后響應(yīng)模型的基本方程，，選定平灘面積作為反映河床調(diào)整的參數(shù)，通過分析河道平灘面積調(diào)整的滯后響應(yīng)過程與特點，探討其響應(yīng)調(diào)整規(guī)律，并最終擬合出了適用于荊江河段的滯后響應(yīng)模型。本研究不僅為研究長江中下游河床演變提供新的思路和方法，也對揭示河床演變的滯后響應(yīng)過程具有重要的學(xué)術(shù)意義，對于豐富和發(fā)展河床演變學(xué)的有關(guān)內(nèi)容、完善現(xiàn)有水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型也具有重大的學(xué)術(shù)價值。本文的結(jié)論主要有以下幾點： (1)荊江河段處于長江中游，其水量豐富，年徑流量大，但水流含沙量較小，其水流輸沙量遠(yuǎn)小于黃河。荊江河段內(nèi)的徑流、泥沙表現(xiàn)出水多沙多、水少沙少的特點，年際變化基本同步的規(guī)律，水沙條件變化主要源于上游水利樞紐的建立。 (2)通過選用平灘面積參數(shù)分析河床形態(tài)對水沙條件的響應(yīng)。分析表明，河段的前期來水來沙條件對當(dāng)前平灘面積調(diào)整的影響真實存在，平灘面積的滯后響應(yīng)現(xiàn)象在荊江河段得到了驗證。 (3)由于荊江河段水沙條件和河床邊界條件的特點，其調(diào)整規(guī)律有別于黃河流域，直接套用原滯后響應(yīng)模型計算，其精度不高，因此需對模型加以改進。通過對比未改進和改進后的平灘面積模型的計算成果可知，改進后的模型更能符合實測的調(diào)整過程，其模型計算值與實測值的相關(guān)度R2也顯著提高：沙市站的R2由0.46提高到0.54，計算成果由低度相關(guān)提高為顯著相關(guān)；監(jiān)利站的R2由0.11提高到0.6計算成果由不相關(guān)提高為顯著相關(guān)；城陵磯站的R2為0.34，計算成果屬于低度相關(guān)。 (4)通過改進李凌云推導(dǎo)出的沖積河流滯后響應(yīng)方程式，本文得到了適用于荊江河段各站的滯后響應(yīng)模型計算方程，并對各測站平灘面積的調(diào)整做出了預(yù)測。
【圖文】：

圖 5-26 沙市站水位 Z-流量 Q 關(guān)系曲線圖應(yīng)用改進后的滯后響應(yīng)方程式計算： = π min π 6π 16(式可知在多年平均水沙條件作用下平灘面積的調(diào)整過程如下圖 5-27 所示看出，在該水沙條件作用下，河道的均衡平灘面積為 19300-20400m21400015000160001700018000190002000021000平灘面積(m2)實測值計算值

2003 年、2005 年、2008 年以及 2009 年監(jiān)利站水位流量關(guān)系得出平灘水位應(yīng)的流量。如圖 5-28 所示，當(dāng)監(jiān)利站斷面平灘水位為 30.0m 時，對應(yīng)流量為 12000-16000m3/s。(a)七里山出流流量為 5000m3/s
【學(xué)位授予單位】：長江科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TV147

【參考文獻】

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本文編號：2543656