本章针对三峡水库与坝下游河道泥沙输移规律,开展了野外观测与资料分析、理论研究和试验研究,取得如下主要认识:
(1)寸滩站和朱沱站的推移质断面输沙率、输沙带宽度均随时间逐渐减小,这与陆续投入运行的三峡水库上游梯级水库对推移质的拦截作用有关。寸滩站和朱沱站在2007年以前,推移质中值粒径、最大粒径均随时间逐渐减小,原因是水库兴建后,水流变缓,功率降低,进而搬运推移质粒径减小;然而2008—2012年,推移质的中值粒径、最大粒径较前期又略有增大,这可能与前期河床形成的粗化层的“二次粗化”、相应推移质粒径整体增大有关。
(2)重庆河段典型水文站断面水力几何参数和输沙率与流量的关系仍然遵循幂函数,其中三峡水库蓄水运用前输沙率变化特点随年代和流量级的不同而有所变化;三峡水库蓄水运用初期,典型水文站输沙变化特点与蓄水运用前没有明显变化,试验性蓄水后朱沱站和北碚站输沙特性不受三峡水库蓄水的影响,而寸滩站受水库蓄水的影响较大,输沙能力减弱。
(3)在试验性蓄水期,重庆主城区一些重点河段发生了一些碍航事故,其主要原因是航运标准和航道要求变化、航道泥沙淤积、水流条件变化、上游来水条件、库水位快速消落等;维护航道条件的主要措施包括航道建设、维护性疏浚、水库调度和船舶运营管理等,其中挖泥疏浚仍然是目前最有效的措施。
(4)现场观测结果表明,三峡水库存在泥沙絮凝现象,在库区819个水体取样点中,99.4%的取样点存在不同程度的絮凝。三峡库区泥沙发生絮凝的临界粒径约为0.02mm,入库泥沙中小于此粒径的颗粒均具备形成絮凝的基本条件;库区泥沙形成絮凝的水沙条件为流速小于0.7m/s及含沙量大于0.30kg/m3,满足上述水沙条件时基本可发生絮凝;由于库区水体中泥沙颗粒间的相对动能较小,只能形成较小的絮团结构,其中约85%的絮团直径是单颗粒粒径的2~8倍。(www.daowen.com)
(5)泥沙沉积均值概率为50%时,粒径0.01mm泥沙输移距离为256km,粒径0.008mm泥沙输移距离为401km,表明粒径0.008mm泥沙可输移到万县;粒径0.006mm泥沙输移距离为714km,粒径0.006mm泥沙可以输移出库。
(6)在已有研究成果的基础上,进一步计算了不同粒径泥沙的恢复饱和系数,经改进提出了数学模型综合恢复饱和系数的取值方法。综合恢复饱和系数αz为不平衡恢复饱和系数α和平衡恢复饱和系数α*之间有权重系数的差值,水流条件采用摩阻流速表示后,大水深强不平衡条件和一般水流条件的综合恢复饱和系数具有相同的变化规律。
(7)三峡水库排沙比的影响因素包括入库流量、泥沙级配、出库流量以及坝前水位等,其中流量和水位是主要影响因素。排沙比与入库和出库流量呈正相关,与坝前水位呈负相关,来沙中粒径小于0.06mm部分的细颗粒泥沙对排沙比的影响较大。
(8)三峡水库蓄水运用以来,宜昌—枝城河段床沙粗化明显,河床已基本以卵石为主;枝城—监利河段河床粗化较为明显;监利—螺山河段、螺山—汉口河段河床有一定程度的粗化。三峡水库蓄水运用后粒径小于0.125mm泥沙在长江中游沿程恢复缓慢且含沙量远小于蓄水运用前;而粒径大于0.125mm泥沙在宜昌—监利河段恢复速率较快,且在监利站附近含沙量基本恢复饱和。宜昌—监利河段月平均含沙量沿程恢复监利附近达到最大数值。监利—螺山河段月平均含沙量以减小为主,而螺山—汉口河段月平均含沙量变化不明显。
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