水库三角洲河道阻力问题的初步研究

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1、水库三角洲河道阻力问题的初步研究王净.提要:（本丈在大壬现场观察与实测资料的基出上.对水库三角洲河道水力凡何形态的特徑.沙纹■沙城的消长，水流阻力的变化以及水温对水流阻力的形响等进行了初步分祈.左前人研究的基铀上.分别建立了沙境狙力•总阻力.水期狙力与水垃冬度间的关系・通过对官厅水库实测河床形态与阻力资料的栓验，林述关系得到比较满意的杳旺■）关皱词：三角洲.动床阻力，水流强度，沙圾.冰盖-、阻力关系研究成果的回顾水流阻力是河流动力学的基本问题之一，长期以來一直受到人们的靈视，并进厅了广泛的硏究。针对河道或水库等不同的边界

2、条件•夷出了各式各样的公式•但由于问题的复杂性，持别是冲积性河流的阻力关系，时至今巳都没有得到令人满意的结果•较为全面地為示冲枳河流阻力关系的应首推H.A.爱因斯坦.他根据床面泥沙的运动影响与水流蛊度之间的关系.以及水体能盘的分配、传递方式.把冲积河流的阻力分成以下的几个单元：沙粒阻力、沙境阻力、河岸迅力.河槽形态阻力等.并通过水槽实验和野外实测宣料的分析验证.提出了明渠水流阻力可加性原理⑵一叫认为水流总阻力等于冬单元沮力之和.并逢立了沙统阻力与水流强度参数之间的因数关系.即：式中:P厂Pfd?sPfR；SePs，m分别

3、为泥沙与水的密度：d“为床沙组成中有35%较之为小的泥沙粒径：水，为沙粒阻力水力半径：Se为能坡：「为平均流速；u•…为沙境摩阻流速，wJgR；Se;和…表示相应于沙览給力的水力半径.六十年代初期我国学者钱宁、李昌华等人引用上述论.点研究黄河下游与长江河涼阻力时•对这一理论加以发展。钱宁等人建立的河流综合阻力与爱因斯坦水流强度Z间的关系为:李吕华.吴11民等人建立的河流总阻力与水流相对强度Z间的关系山为:%%式中：d65为沙床组成中有65%较之为小的泥沙粒径：d50为中值粒径：n为曼宁糙率系数；c为谢才系数：y为指数.与

4、垂线流速分布有关，一般尸1/4〜〃6：U为平均流速：Uo为泥沙的起动流速.钱宁尊人的研究大都采用了天然河流的实测资料.而关于水库三角洲河济阻力问题的研究则甚少.八十年代初姜乃森等人.从工程设计应用的角度岀发.在M.G.Mostafa的研究基础上.对水库阻力问题进行了研究⑹。他根据水流阻力关系.考总了库区河床形态与沙波运动影响的主要因素和公式因次上的和谐，将曼宁潦速公式改写成如下形式：取Ks=d5«.上式变为式中.Me为糙率系数；越为床沙中值粒径：R为水力半径，宽浅河槽时为平均水深：J为比比降：c为平均流速。他们认为无因次

5、糙率系数比与水流佛汝锂数Fr以及河床相对槌度d“6存在~定的函数关系（6为床面滞流层厚度）.通过分析得到无因次糙率系数的如下公式：Mc=（0.11+0.02（k/6）Fr%式中：k=0・43（＜W6）2二.水库三角洲再适床与河槽水力几何形态的特征官厅水庄是新中国成立后在多沙河流上修建的第一座大型水库.1953=955年为拦洪运用.泥沙弋推体淤枳.1955年10月止式番水运用辰.恰逢涛域丰水人沙对型，水库遭到严巫的泥沙淤枳.其淤枳形态为卖空的二角洲.短短儿年对间，二角洲顶点向坝址方向推进了6〜7公里（顶点距坝11公里人末塢

6、上延到距坝约28.5公里的位置.至I960年5M三角洲总长已发展到17.5公里.六十年代初期.该流域遇连续多年平枯水年份.加Z流域内水资源胺大敌的开发利用.入库水沙童锐减.库水位较低•1963年汛期曾出现486.2米的最低水位.水库三角洲经历了强烈的再造床过程.新的库区河床形态在水流与泥沙的长期作用下渐趋稳定•且只有较大的输水输沙能力.三十多年来.来水较少.三角洲河道的冲淤变化仅限于在河槽.很少出现漫滩现徐.众所周知，库区河道受蓄水影响，边界条件变化较大，其河槽水力几何形态经水流和泥沙长期调整.塑造.可用如下函数关系式反

7、映：根据流量连续方程，SBM各参数间应保持：ki+K：+K3=l・0PI.B2・00苴中：kkK2、K3的大小反映各变量的初始值•而31、32.B3的大小表示各变量随流量而变的速辜•通过八十年代观测资料（尾部段元实测资料.考虑到鬲水前后尾部段的河型和河性类同.故釆用番水前的实测资料）的分析，得到如下结果，见表1・表1三角洲河床形态持征值1•河段名称K.£IG3：0>%三角洲<10^15a7$12.80.280.280.580.210.21顶坡段>10-15«7s30.9-0.180.180.130.440.4313.1三

8、角洲尾部段19.60.190.270.420.220.3633.4表1显示.表征库区河床形态的特征参数3和k值受水流条件与三角洲位富的彫响.有一定的变化范圉•这里我们针对官厅水库三角洲的淤积特点，分河段药B值的变化规律进厅一些讨论.在三角洲顶坡段：当Q<10〜15«J/s时.4较大.达0.58.这说明河槽宽浅.随看流