长江科学院长江泥沙若干问题研究与实践

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1、泥沙研究年月第期长江科学院长江泥沙若干问题研究与实践卢金友郑文燕长江科学院湖北武汉摘要简要介绍了近年来长江河道水流泥沙运动河道演变河道整治及水利枢纽泥沙问题研究情况与所取得的进展提出了需要继续深入研究的若干重大问题包括长江水土资源综合利用干支流水库群联合运用对水沙及江湖演变的影响与对策长江中下游河道和湖泊及长江口治理研究等关键词水流泥沙河道演变河道整治水利枢纽长江中图分类号文献标识码文章编号长江河道概况长江发源于青藏高原唐古拉山脉主峰格拉丹冬雪山干流河道全长约总落差约流域面积万为我国第一大河世界第三大河图长江干流

2、宜昌以上为上游长约流域面积万流经高山峡谷区宜昌以下干流河道进入中下游冲积平原其中宜昌至鄱阳湖口为中游长约流域面积万湖口以下为下游长约流域面积万大通以下余河段受潮汐影响图长江流域示意图长江水系发育支流和湖泊众多流域面积以上的支流有条超过的有收稿日期作者简介卢金友男浙江仙居人教授级高工主要从事泥沙研究条超过万的有雅砻江岷江嘉陵江和汉江其中以万的嘉陵江为最大长江中下游湖泊面积约以洞庭湖和鄱阳湖最大洞庭湖接纳四水湘江资水沅水和澧水和荆江四口松滋口太平口藕池口和调弦口调弦口已于年建闸控制来水后于城陵矶汇入长江鄱阳湖接纳五水

3、赣江抚河饶河修水信江后于湖口汇入长江长江水量丰沛含沙量较小但输沙量较大宜昌站多年平均年径流量为亿输沙量亿下游控制站大通水沙量分别为亿和亿入海水量亿长江水能资源丰富水运条件优越但洪涝灾害频繁而严重世纪年代以来长江水利委员会以下简称长江委等单位开展了大量的水文泥沙河道演变观测和研究工作取得了丰富的成果为治理开发长江提供了科学依据水流泥沙运动和河道演变研究自世纪年代以来长江委及沿江各省在长江干流和主要支流湖泊建立了比较完整的水文泥沙观测站网和专门的河道观测机构进行了系统的水文泥沙和河道演变观测积累了十分丰富的资料为认识

4、长江水流泥沙运动和江湖演变规律及长江治理开发奠定了良好的基础水流运动规律研究自世纪年代以来系统分析了弯道和分汊河道的水流特性和运动规律提出了河弯水流垂线平均流速公式水流动力轴线弯曲半径计算公式以及河弯主流顶冲部位的表达式河弯水流垂线平均流速公式式中为垂线水面纵比降为河弯的弯曲度以弧度计为垂线水深为垂线平均流速为谢才系数为无因次谢才系数为垂线所在位置的弯曲半径为河湾几何轴线的弯曲半径为流量为过水面积为水的比重为垂线水柱体两侧的切应力为重力加速度水流动力轴线弯曲半径的计算表达式河弯弯曲度表示的顶冲部位为?式中为主流顶

5、冲部位的河弯弯曲度为断面平均流速为断面平均水深为弯道内最大水深为水流动力轴线处的水面比降针对长江上游宽谷与峡谷河段的差异进行了实测资料分析和室内水槽试验研究了宽谷与峡谷河段的水流紊动阻力及流速分布特性从紊流雷诺方程出发推导出能反映边壁影响的时均流速分布公式泥沙运动规律研究年来结合长江治理开发的需要在分析研究泥沙来源和泥沙特性的基础上系统地开展了长江泥沙运动规律研究取得了大量研究成果泥沙来源世纪年代以来通过系统整理分析长江上游各水文站较长系列的泥沙资料和流域内典型产沙地区产沙要素资料得出金沙江和嘉陵江来沙量分别为宜

6、昌站输沙量的和系长江上游泥沙来源的主体并以输沙模数为指标将长江上游沙源区分为轻度产沙中度产沙强度产沙和烈度产沙区四类点绘了长江上游侵蚀模数等值线图泥沙特性世纪年代以来在调查取样的基础上对长江上游悬移质泥沙特性和长江中下游床沙组成及其矿物成分进行了分析应用地貌学岩矿分析相结合的方法对川江卵石推移质进行多次调查计算了川江各主要支流卵石来量及南津关出峡的卵石量形成了一套完整的利用泥沙岩矿分析估算卵石推移量的方法泥沙起动规律世纪年代以来进行了野外标记卵石运动试验卵石起动室外水槽试验室内水槽试验以及理论分析获得了推移质泥沙

7、起动规律及其影响因素的认识提出了泥沙起动流速公式并从统计理论出发提出了均匀沙和非均匀沙的起动流速公式世纪年代末对大量的原型观测资料进行分析并结合理论探讨提出了适合于长江粘性细颗粒泥沙散粒体泥沙和卵石起动流速公式粘性细颗粒泥沙散粒体泥沙卵石式中分别为泥沙和水的重率为粒径为参考粒径为正指数代表与大气压相应的水柱高度约为为水深配合下荆江裁弯工程设计年和年分别对上车湾和中洲子裁弯引河原状土样进行了粘土冲刷试验在此基础上年又进行了理论分析提出了粘土抗冲流速计算公式水流挟沙力在广泛收集分析长江中下游干流和三门峡官厅丹江口等水

8、库及室内水流挟沙力观测资料的基础上研究提出了适用于长江中下游各河段和水库的水流挟沙力计算公式荆江河段床沙质全沙全沙下游河段床沙质全沙全沙式中为泥沙的沉速为水流挟沙力其余符号的意义同前泥沙输移规律世纪年代对川江卵石的形态特征运动特性以及卵石在河床中的堆积特性等进行了大量的实地调查室外水槽试验和资料分析同时开展了室内水槽试验获得了许多关于推移质运动规律的认识并提出了输沙经验曲