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1、探讨工程对水面线影响基本资料依据包括地形资料和水位、流量资料。干流地形资料是在1998年实测固定断面成果基础上,结合1995、1998年所测1∶5000比例尺地形图,通过加密切取断面并对少数原测高程不够部分进行补充,得到154个断面,断面平均间距小于2km,弯道处及地形变化急剧地段间距一般仅数百米,个别河道顺直处最远不超过4km,基本控制了地形变化。经分析,天然时期至三峡二期导流时期量算河段冲淤量占河段蓄量比例甚小,以1995、1998年地形资料进行分析不影响成果精度。三斗坪至双江河段沿线一级支流有20余条,考虑到支
2、流槽蓄量占整个河段槽蓄量比例甚小,对其进行了简化处理。主要使用的水位、流量资料包括宜昌、黄陵庙、清溪场3个水文站的流量资料,以及葛洲坝(坝前)、三斗坪、茅坪(二)、巫山、奉节、双江、万县等22个站的水位资料。水面线洪水水面线受河段地形特征、洪水特性等诸多因素影响。如河段水位站布设合理,利用沿程实测水位得到的水面线可以较准确地计算出该河段槽蓄量。因此,充分利用不同时期代表年份沿程实测水位资料求水面线能客观地反应河道特性,缺乏实测水位的高水部分则通过回水计算推求水面线。与推算的中高水部分水面线河段上、下流量同频率条件相一
3、致,实测水面线选取时也以宜昌、清溪场流量接近同频率为条件,并注意水位在洪水过程中的涨落位置;葛洲坝蓄水后以葛洲坝坝前水位在(66±0.5)m控制。4.1 实测水面线天然时期以1954、1956年作为代表年份选取水面线15条,对应宜昌流量5680~66100m3/s;葛洲坝时期以1991年作为代表年选取水面线12条,对应宜昌流量6760~50400m3/s;二期导流时期水面线以1998年作为代表年份选取水面线20条,对应宜昌流量7040~54000m3/s。另外还选取了宜昌和清溪场流量不同频率河段实测水面
4、线112条,作为槽蓄曲线分析定线参考。4.2 推算水面线根据缓变流原理,采用试算法推求河段水面线。由曼宁公式:Q=H上-H下nΔLAR2/3可推得: Hi上=Hi下+4ΔliQ2in2i(A5/3i上X2/3i上+A5/3i下X2/3i下)2, i=1,,k(1)式中Δli为第i个河段间距;Qi为第i个河段流量;ni为第i个河段糙率;Hi上、Hi下分别为第i个河段上、下断面水位;Ai上、Ai下分别为第i个河段上、下断面过水面积;Xi上、Xi下分别为第i个河段上、下断面湿周。采用(
5、1)式进行试算即可推求库区沿程各种水面线。在推求河段水面线时,确定控制流量、起始水位、率定沿程糙率等几方面是关键点,分述如下。4.2.1 流量控制以宜昌、清溪场同设计频率洪峰流量控制,并考虑河道调蓄作用,库区沿程分段流量按河长比进行分配,求得沿程断面流量作为推算流量。4.2.2 糙率率定推求河段水面线时糙率是较敏感的参数,糙率率定值直接影响成果精度。以实测及调查历史洪水水面线及各站水位流量关系曲线为依据,率定沿程各断面各水位级糙率。各河段糙率值大部分随水位增高而减小,中、高水位以上渐趋稳定。所求糙率值沿程变化符合一般
6、规律,即:峡谷河段糙率值较大,随着河段展宽,糙率值变小。如坝址奉节河段为0.0505~0.0766,奉节以上计算河段为0.0349~0.0378。4.2.3 起始水位确定天然时期以三斗坪水位作为推算起始水位。利用三斗坪水位流量关系及二期导流时期水位流量关系,以各频率设计流量、葛洲坝坝前水位66m为控制,用三斗坪水位作为围堰下游相应水位H下,经导流明渠水力学和数学、物理模型分析演算,得二期上围堰处水位H上作为二期导流时期水面线推算起始水位。4.2.4 回水水面线成果天然、葛洲坝、二期导流时期回水水面线实测及推算成果参见
7、图1。图1 三峡库区不同时期水面线示意回水末端取各频率洪水回水水位比同频率洪水天然水位高0.1~0.3m处。根据推算的二期导流时期1%频率洪水回水末端位置,考虑到回水尖灭点比回水末端稍远,槽蓄曲线量算河段由三峡坝址取到重庆双江镇附近。天然时期、葛洲坝时期两种情况计算河段与二期导流时期一致。5 工程对水面线影响分析天然时期河段水面线与河道及两岸地形有关,奉节以下河段处于三峡地区,与河底线趋势一致,水面线比较陡峻;奉节以上河段水面线相对平缓。葛洲坝时期由于受葛洲坝回水影响,距坝址约120km以前河段原66m以下水面抬升明
8、显,水面线非常平缓。经回水尾端过渡,距坝址约160km后河段水面线与天然时期基本一致。三峡工程二期导流时期河段沿程水位不仅受葛洲坝回水影响,中高水时亦受到二期围堰壅水影响。从水力学角度看,流量小时,导流明渠束水作用不明显;随着流量加大,由于导流明渠过水面积不及天然河床过水面积一半,受导流明渠泄水能力制约,二期围堰壅水影响逐渐增大,坝前水位抬高值
