长江中游郝穴至新厂微弯过 渡段浅滩Froude数研究

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1、中国水利水电科学研究院第十届青年学术交流会长江中游郝穴至新厂微弯过渡段浅滩Froude数研究报告人：唱彤2010.11第十届青年学术交流会主要内容¾第一部分：引言ò第二部分：研究区域水文地形特征ò第三部分：模型计算ò第四部分：成果分析ò第五部分：结论与展望1.第十届青年学术交流会引言水文水力地貌特征学条件河流生境Froude数1.第十届青年学术交流会引言重力作用驱动河床糙率河流曲率下的河床比降Froude数大型无脊椎动物种群结构的物种丰度物种数量高等水生动物的食物来源1.第十届青年学术交流会引言一些生态学家以Fr数划分深潭、浅滩，或者划

2、分栖息地类型©Jowett对阿士柏顿河（AshburtonR.）三条支流59个断面上的19个变量进行测量收集，计算分析认为，相对于其他变量Fr数可以更显著的区分深潭浅滩，并将Fr数小于0.18的区域定于为深潭，小于0410.41定义为浅滩，急流介于两者之间©Newson等在1998年对英国栖息地群落的特性进行了研究，以表面水流形态划分了六种河流栖息地类型，分别是“静水流动”（scarcelyperceptible）、“连续的驻波”（unbrokenstandingwave）、“具有光滑边界的紊流”（smoothboundaryturbu

3、lent）、“陡坡”（chute）、“急流”（riffle）、“破碎的驻波”(brokenstandingwave)，并以Fr数的频率分布作为判别合并栖息地类型的依据。第十届青年学术交流会主要内容ò第一部分：引言¾第二部分：第二部分：研究研究区域区域水文地形特征水文地形特征ò第三部分：模型计算ò第四部分：成果分析ò第五部分：结论与展望第十届青年学术交流会第二部分：第二部分：研究研究区域区域水文地形特征水文地形特征长江中游上荆江末端郝穴到新厂河段为研究区域，该河段跨越周公堤和天星洲两水道，全长约20km由于该河段深槽滩脊交错的特殊地形及丰

4、沛的水量，使得深潭浅滩交替出现，是研究微弯型浅滩河段Fr数变化规律的典型区域第十届青年学术交流会主要内容ò第一部分：引言ò第二部分：第二部分：研究研究区域区域水文地形特征水文地形特征¾第三部分：模型计算ò第四部分：成果分析ò第五部分：结论与展望第十届青年学术交流会第三部分：模型计算以1955-1990年间郝穴、新厂站水文数据为基础，分别选取丰、枯水年（25%、90%保证率）汛期和非汛期内的平均流量、水深水深作为流场计算的开边界条件，得到整个流场的流速、水深及Fr数分布情况。丰枯水年对应的汛期非汛期流量分别为：Q=24250m3/s、Q=

5、6450m3/s、Q=17560m3/s和Q=4500m3/sDHI（DanishHydraulicInstitute）软件系列中的MIKE21工程软件包进行流场水动力学计算。以详细的流场地形构建模型网格文件，以1955-1990年河段内水文统计数据为基础进行参数率定，河床糙率采用曼宁系数。第十届青年学术交流会主要内容ò第一部分：引言ò第二部分：第二部分：研究研究区域区域水文地形特征水文地形特征ò第三部分：模型计算¾第四部分：成果分析ò第五部分：结论与展望第十届青年学术交流会第四部分：成果分析颜家台附近Fr数分布颜家台附近Fr数分布（从

6、左向右流量为4500、6450、17560、24250m3/s）第十届青年学术交流会第四部分：成果分析丰水年汛期Fr数最大在0.12附近，非汛期在0.0675附近，枯水年汛期Fr数最大为0.096，非汛期为0.06。在右岸Fr数基本沿浅槽分布保持不变，丰水年汛期和非汛期分别在0.06和0.035左右；枯水年汛期和非汛期Fr数分别在0.055和0.025附近变化各特征流量下左岸浅槽处Fr数均略大于右岸Fr数，在河道中间Fr数随地形的变化出现较大波动，且各流量下Fr数对地形的响应均有相同的变化趋势。第十届青年学术交流会第四部分：成果分析张家

7、榨至草房关段Fr数分布情况第十届青年学术交流会第四部分：成果分析在右岸的两个深坑处Fr数的变化均以斑块形式体现，较周围Fr数出现极小值，且斑块中心Fr数随流量的增加而增加。下游深坑处Fr数较上游大，且随流量的增加差值逐渐增大。上游深坑处丰水年汛期非汛期Fr数分别为0.05和0.025，枯水年汛期非汛期Fr数分别为0.04和0.0177；下游深坑处丰水年汛期非汛期Fr数分别为0.06和0.033，枯水年汛期非汛期Fr数分别为0.049和0.025河道中央突起的沙脊处，Fr数较周围有所增大，且此处Fr数与周围的差别反映出沙脊的倒三角形轮廓。

8、在丰枯水年的非汛期时段，Fr数分布较为破碎、散乱，且变化范围较大，分别为0.056-0.035和0.05-0.03；在流量较大的丰枯水年汛期，Fr数分别在0.1和0.08附近，变化较小且连成一片。河道左岸存