理论教育 坝区河势及泥沙淤积防淤研究

坝区河势及泥沙淤积防淤研究

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:随着运用年限的延长,泥沙淤积边滩的形成,初期的回流逐渐缩小,直至消失,淤积新河道的冲淤变化使得五相庙弯道不断向左岸凹岸移动,主流也逐渐向凹岸偏移。五相庙弯道凹岸继续冲刷,凸岸继续淤积,凸岸边滩扩大,泥沙主要淤积在边滩上,随流量变化产生的冲淤幅度增大,九岭山以下河段深泓普遍冲深。

坝区河势及泥沙淤积防淤研究

1.坝区上游河段的流速流态

水库蓄水后,在汛期限制水位145m运行时,坝区上游河段的河宽和水深大增,一般原洪水滩地淹没深度达70多m,河宽增至600~2300m,接近原洪水河宽的两倍,因此,原河床中的石盘、乱石等对水流的影响已很小,枢纽泄水分布的影响范围也较小,坝区水流主要由水库蓄水后的边界条件——山区地势以及泥沙淤积后的河床所制约。

水库蓄水后,坝区上游段左岸柳林溪美人沱为左微弯,左岸为凹岸,河宽约600~800m。其下横梁子、偏岩子为凸岸,右岸为凹岸,即孟家湖右微弯,弯曲半径约4km,而弯道长度仅约1.8km,河宽约900~1100m。紧接着右岸的蛋子石突入江中形成凸岸,左岸自百岁溪口直至祠堂包为凹岸,即五相庙左微弯,蛋子石将其上、下游构成“S”形河段。五相庙弯道左岸有乔家咀、庙岭、九岭山和祠堂包等山嘴节点,基本组成凹岸弧形。五相庙一带为坝上左岸水面最宽处。凸进水库中对水流影响较大的山头中,以右岸蛋子石,左岸的横梁子、偏岩子、九岭山和祠堂包等尤为重要。

水库运用初期(30+2年以前),受山头掩护的区域和溪口等水面开阔处存在缓流回流区,其中范围较大的回流缓流区有:右岸蛋子石上游的孟家湖回流区和蛋子石山嘴下游至坝前的右岸回流区,左岸百岁溪口、太平溪口中、九岭山下游至五相庙一带和祠堂包下游至坝前的回流区。水流主流自林家溪口以下偏于美人沱弯道的凹岸,沿左岸往下掠过横梁子、偏岩子进入五相庙弯道,于太平溪口稍下偏至左岸,在五相庙至祠堂包段偏左最大,偏于原深泓之左约350m左右,见图3-5和图3-6。随着运用年限的延长,泥沙淤积边滩的形成,初期的回流逐渐缩小,直至消失,淤积新河道的冲淤变化使得五相庙弯道不断向左岸凹岸移动,主流也逐渐向凹岸偏移。至冲淤平衡70+6年时,堤头附近主流偏于原深涨之左一般有500m以上,流量56700m3/s,水位147m,各断面最大表面流速一般在3.3~4.5m/s(祠堂包附近)左右,见图3-7。

图3-5 30+2年末初设推荐方案上游流速分布图(有堤)

2.坝区上游段泥沙冲淤和断面形态变化(www.daowen.com)

坝区上游河段在水库运用初期(30+2年前)以过水面积大、流速缓为主要特征,虽然含沙量小,粒径较细,但仍呈过饱和状态,整个河段基本呈平铺式单向淤积,坝轴以上15.5km和6.8km的累积淤积量为5.65亿~6.41亿m3/a和3.05亿~3.51亿m3/a(偏大值为含沙量加大13%试验所得),年平均淤积速率分别约为0.2亿m3/a和0.1亿m3/a左右。淤积分布为深槽大于滩地和岸坡。深泓线基本未变,但局部曲折变得平顺。水库淤积中期(31+2~50+4年),由于运用年限延长,含沙量增大,泥沙粒径变粗,淤积速率也增大,其间15.5km和6.8km段累积淤积量分别为11.7亿m3和7.1亿m3左右,年平均淤积速率分别约为0.26亿m3/a和0.17亿m3/a左右,为淤积速率最大期。在此期间淤积分布发生转折,约在40+2年末原深槽痕迹已消失,其后,河段大部分地方先后出现冲淤交替或此冲彼淤现象,总的趋势为弯道凹岸冲刷,凸岸淤积,边滩发育,流量增大时冲刷,流量减小时则淤积,在发生冲刷的部位,深泓则往原来的滩地上移动。水库输沙渐趋平衡,净淤积速率减慢。15.5km和6.8km段累积淤积量分别为12.2亿m3和7.4亿m3左右,其间年平均淤积速率约为0.02亿m3/a和0.01亿m3/a。五相庙弯道凹岸继续冲刷,凸岸继续淤积,凸岸边滩扩大,泥沙主要淤积在边滩上,随流量变化产生的冲淤幅度增大,九岭山以下河段深泓普遍冲深。冲深平衡后70+6年末与流量22000m3/s,水位145m,含沙量1.2kg/m3适应的过水面积约在15000~21000m2间,145m水位过水断面要素见表3-4。

表3-4 145m水位过水断面要素表

3.坝区上游河势变化规律

在前述山区地形的控制下,进入冲淤平衡期河势平面形态见图3-8,自柳林溪至祠堂包仍是两头为左微弯,中间为右微弯,蛋子石上、下游为S形弯道。在美人沱弯道和五相庙弯道段主流自始至终偏于凹岸(左岸)一侧,成为凹岸冲刷的动力。五相庙弯道深泓线在40+2年前基本未变,其后开始左移,至70+6年末,累计最大左移量约为500m(见图3-9)。主流也随深泓进一步左偏,最大约530m,自向冲淤平衡过渡时起,坝区河段的演变具有冲积河流和坝区河道的双重特性;凹岸冲刷,凸岸淤积;流量增大冲刷,流量减小淤积。

为进行通航水流条件水工模型试验,提供了10年、30+2年、50+4年、60+4年和70+6年等河道淤积地形图

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