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長(zhǎng)江中游瓦口子至馬家咀河段二維水沙數(shù)學(xué)模型

針對(duì)長(zhǎng)江中游瓦口子至馬家咀河段(彎曲分汊河段)的水沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),給出了二維水沙數(shù)學(xué)模型尤其是推移質(zhì)不平衡輸沙計(jì)算的模式,主要包括推移質(zhì)不平衡輸沙方程、床沙級(jí)配方程、河床變形方程;對(duì)模型中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題提出了處理方法,如非均勻沙起動(dòng)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(jìn)行了水面線,流速分布及河床變形的詳細(xì)驗(yàn)

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第 1 7卷第 2期 20 0 6年 3月

水

科

學(xué)

進(jìn)

展

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(zhǎng)江中游瓦口子至馬家咀河段二維水沙數(shù)學(xué)模型 陸永軍，王兆印2,左利欽，朱立俊 ( .京水利科學(xué)研究院。水文水資源及水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 1南 20 2;2 109 .清華大學(xué)水利系，北京 10 8) 00 4

摘要：針對(duì)長(zhǎng)江中游瓦口子至馬家咀河段 (曲分漢河段 )彎的水沙運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，給出了二維水沙數(shù)學(xué)模型尤其是推移質(zhì)

不平衡輸沙計(jì)算的模式，主要包括推移質(zhì)不平衡輸沙方程、床沙級(jí)配方程、河床變形方程；對(duì)模型中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題提出了處理方法，如非均勻沙起動(dòng)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(jìn)行了水面線，流速分布及河床變形的詳細(xì)驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的進(jìn)出口水沙邊 界條件，預(yù)測(cè)了三峽工程蓄水初期該河段的沖淤過(guò)程與分布及航道條件的變化。 關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江中游；彎曲；分漢；水沙；二維數(shù)學(xué)模型文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：10 7 120 )202—8 0 1 9 (06 0.270 6

中圖分類號(hào)：T 13 1 V 4 . V 4 .;T 134

長(zhǎng)江中游宜昌至湖口全長(zhǎng) 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(yáng)湖水系匯入。

宜昌至城陵磯全長(zhǎng) 3 3k 9 m,右岸原有松滋、太平、藕池和調(diào)弦四 E與洞庭湖相通， 15 l 99年調(diào)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(zhuǎn)變的過(guò)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(zhǎng)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(dòng)小；下荊江長(zhǎng)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(dòng)甚大，自然裁

彎和切灘頻繁， 0 河勢(shì)不穩(wěn)，淺灘變化復(fù)雜。城陵磯至湖 E全長(zhǎng) 53k l 0 m,有洞庭湖水系、漢江、鄱陽(yáng)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(dú)山丘，土質(zhì)有所不同，側(cè)向侵蝕較為 嚴(yán)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(zhǎng)江中游大都屬?gòu)澢�、分汊型河段。本文以長(zhǎng) ]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(xué)模型，在驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，將該模： 1型應(yīng)用于三峽工程運(yùn)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(zhǎng)約 3 m。 0k

本河段包括兩個(gè)淺水道，沙市至觀音寺為瓦 E子水道，長(zhǎng)約 1 m;觀音寺至青龍廟為馬家咀水道，長(zhǎng)約 1 l 2k 8 k m。河道形勢(shì)見(jiàn)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(xì)沙組成，床沙中 值粒徑為 0 1 m,河道開(kāi)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(shí)呈凸岸邊灘出現(xiàn)，時(shí)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(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目 (0 3 B 126;國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目 (070 7;西部交通建設(shè) 20 C 4 50 ) 5 39 2 ) 科技資助項(xiàng)目 (0 238003) 20—2—0—9

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

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