多分汊河道水沙运动特性及河床演变机理模型试验研究 ——以东流水道为例

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长江中下游河道存在大量的分汊河段,分汊河道形态和水流结构复杂,复杂的滩槽调整演变情况使得部分河段严重影响航道通航及防洪。东流水道为多分汊河段,相较于一般单一分汊河段,其河段内分布多个心滩,老虎滩靠近右岸而玉带洲位于河心,上下游心滩位置交错,互相影响,水流结构及和河道演变特性极为复杂。因此研究以东流水道为代表的的多分汊河道的水流结构特点,掌握其演变特性,对于其他相关河道的开发和治理具有重要参考意义。本文首先介绍了东流水道的概况,其次基于东流水道现阶段的实际河道地形,制作概化模型,接着对水流结构和水沙输移特性进行了研究,最后对河段冲淤机理开展了研究。主要结论可概括如下:(1)东流水道为多分汊河型,其复杂的河床边界条件对水流具有极强的约束和影响作用,水流结构在小水情况下与河道边界紧密相关,来流的增加会削弱河床边界对水流的作用,乃至在洪水情况下水流呈现与单一顺直微弯河流一致的特点。(2)河道中存在心滩的交汇和互相影响是多分汊河型与单级双汊河型最为显著的区别,东流水道模型老虎滩与玉带洲交汇处河道逐渐展宽,断面携沙能力减弱,心滩相互作用也影响了老虎滩右汊的出流并调整了下游分汊段入流,使得河道上下游冲淤演变的结果相反,且此处水流紊动分布复杂,因而局部断面冲淤分布交替复杂。(3)进口入流条件和局部河床边界条件的调整都可以影响水流结构及河道冲淤结果,进口入流的改变对老虎滩段的影响程度高于玉带洲段,局部河床边界对流速分布、分流比的影响程度更为局限。(4)现阶段长江中下游段清水下泄,河段在除枯水年有少量泥沙淤积外,其他水流情况下河道呈现冲刷的态势,动床模型试验的冲淤结果与定床阶段的流速分布、主流摆动、断面输沙分析等结果较好。
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