长江沙市水文站临底沙测验分析研究

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1、长江沙市水文站临底沙测验分析研究　　【摘要】三峡水库175m正常蓄水运用后，坝下游河床在相当长时段内处于冲刷状态，研究了解河段的全沙输移状态有重要意义，因此，需要开展临底沙测验，分析常规测验和临底悬沙测验成果的差异，了解全沙输沙量情况，可以为研究三峡水库建成后长江中下游河道冲淤量计算方法及河道演变发展趋势提供科学依据。根据沙市水文站2011-2013年临底沙实测资料，对照常规测验方法和临底沙多点法测验的成果，分析两者测验之间的差异，总结临底沙测验成果的特性规律，发现常测法测量的含沙量比临底多点法偏小，常规法测得年输沙量明

2、显偏小，存在漏测情况。　　【关键词】沙市水文站临底沙测验分析差异总结特性规律年输沙量漏测　　1前言　　三峡水库175m正常蓄水运用后，坝下游河床在相当长时段内处于冲刷状态。研究了解河段的全沙输移状态有重要意义，全沙包括推移质与悬移质，两者相互联系，即推移质泥沙运动变化对悬移质泥沙中临底部分运动影响较大。因此，开展临底沙测验，分析常规测验和临底悬沙测验成果的差异，研究全沙输沙量情况，可以为研究三峡水库建成后长江中下游河道冲淤及发展趋势提供科学依据。　　沙市站从2011年开始，比较全面系统的收集了临底沙测验资料，本文根据沙市

3、站实测资料，对临底沙规律进行初步研究。6　　2测验方法　　2.1测验河段概况　　沙市（二郎矶）站是国家基本水文站，一类精度水文站，位于三峡坝下208km湖北省荆州市沙市区二郎矶，集水面积1032033km2，为长江中游干流控制站。基本水尺位于沙市二郎矶，上游1300m处建有荆州长江公路大桥，左岸上游600m为观音矶，右岸上游约10km有太平口分流入洞庭湖。　　2.2临底沙测验仪器　　由于临底悬沙测验的特殊要求，既要能测到距床面上0.5m、0.1m处的含沙量，又要尽量减少采样器对河床、水流的扰动，因此临底悬沙采样器选用双管

4、垂直连接型式，底部采样器在铅鱼体内安装，双管可进行同步取样，采样器器盖采用触及河底立即关闭的结构型式，其他相对位置测点采用横式采样器。　　2.3测验方法　　流量采用走航式ADCP施测，各测点水深及流速从ADCP测验资料中提取或按曲线公式计算，含沙量、悬颗测验垂线按多线多点法布置，采用7点法，以河床为相对零点，测点位置分别为相对水深1.0、0.8、0.4、0.2、0.1、距床面0.5m、距床面0.1m。其中相对位置1.0、0.8、0.4、0.2、0.1处采用常规横式采样器取样，而距距河底0.5m、0.1m处则用临底悬沙采样

5、器取样。每次在取悬移质含沙量水样的同时，也同样另取一套作为悬移质常规颗分水样。　　3资料整理　　3.1几个基本术语6　　（1）直算法：在水文测验计算中，先直算流速、含沙量与颗粒级配的垂线平均值，然后再横算断面平均值的方法。（2）横算法：将各实测垂线同一相对水深处的测点流速、含沙量和颗粒级配，分别采用面积加权、面积与流速两者加权和面积、流速与含沙量三者加权进行横向计算，得出可以代表断面平均情况的概化垂线上各相对水深处的测点流速、含沙量和颗粒级配的计算方法。（3）常规法：水文站日常采用常规仪器，按常规布线布点进行的观测。（4

6、）临底多点法：以临底悬沙采样器多线多点法测验资料为基础以直算法计算的值。（5）临底常规法：以临底多点法测验资料为基础采取抽样的方法按常规法测点数以直算法计算的值。（6）概化垂线分布：以横算法公式计算的断面分层流速、含沙量、级配沿垂线的分布，其概化垂线平均即为断面平均值。（7）概化成果：以临底悬沙采样器多点法测验资料为基础以横算法计算的值。　　3.2资料计算方法　　对于多线7点法的测验成果，除按规范规定的方法计算成果即常规成果外，还求出能代表断面平均情况的流速、含沙量、级配、和各分组粒径含沙量垂直分布，即概化垂线分布。　　

7、资料整理时，对断面输沙率，分别得出采用常规法的测点与多点法的测点的计算值，后者与前者的比值即为修正系数。对垂线输沙率，则采用概化垂线测点分布，采用抽样的方法，计算常规测点的成果，然后求出与多点法计算值的比值，即修正系数。另外计算悬沙中床沙质（大于0.1mm的沙粒）输沙率修正系数。两种方式均计算漏测率。　　4测验成果分析6　　4.1常规测验方法与临底多线多点测验法的差异　　为了解常规测验方法是否存在漏测现象，将常规法测验结果与临底试验所测的7点法选点计算的结果进行对照，沙市站常规法测验结果与临底多点法测验结果相比：输沙率和

8、平均含沙量系统误差分别为-1.7%和-1.7%，相对标准差分别为10.7%和11.2%，都是有时偏大，有时偏小，个别偏离达25%，均没有明显规律可循。　　4.2流速测验成果分析　　4.2.1各测次两种方法计算的垂线相对流速与相对水深对照　　2011-2013年采用走航式ADCP测验，从ADCP测验资料中摘录的2点法和