监利站平滩面积对水沙条件变化的滞后响应.pdf

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1、第33卷第1期长江科学院院报V01．33No．12016年1月JournalofYangtzeRiverScientiljcResearchInstituteJan．20l6doi：10．11988／ckyyb．20140591监利站平滩面积对水沙条件变化的滞后响应廖治棋。范北林，李凌云，王家生。王俊洲(1．长江科学院水利部江湖治理与防洪重点实验室，武汉430010；2．赣州市水利电力勘测设计研究院，江西赣州341000)摘要：河床对水沙条件变化的滞后调整过程已被众多研究者通过实测资料分析所证实。以荆江河段上的监利

2、站为研究对象，选定平滩面积作为反映河床调整的参数，通过分析河道平滩面积调整的滞后响应过程与特点，探讨其响应调整规律，并建立与之相适应的滞后响应模型。研究表明，监利站的前期来水来沙条件对当前平滩面积调整的影响真实存在，滞后响应理论同样适用于长江荆江河段的监利站。同时，通过对适用于黄河流域的滞后响应模型(即黄河滞后响应模型)进行改进，建立了适用于监利站的平滩面积滞后响应模型。关键词：水沙条件变化；冲积性河流；监利站；平滩面积；滞后响应；河床演变中图分类号：Tv148文献标志码：A文章编号：1001-5485(2016)

3、01-0001-05入滞后响应理论，选用平滩面积作为计算参数，分析监利站处河道断面的平滩面积随水沙条件的响应过1研究背景程与特点，并建立与之相适应的滞后响应模型，对长河床演变是由水流与河床相互作用中的输沙不江中下游冲积性河流的研究以及完善滞后响应理论平衡所引起的，在水流与河床这对矛盾的2个方面都有积极的作用。中，来水来沙条件起着决定性作用¨。根据Leopold等的观点，可以将冲积河流看作是一个具有物质2水沙条件变化及平滩面积的响应和能量输入和输出的开放系统，认为来水来沙是流域施加于河道的外部控制变量，河床的冲淤变化

4、和2．1水沙条件变化分析河槽几何形态的调整则是内部变量对外部控制条件2．1．1水流条件变化的响应，结果会使河槽形态朝着与来水来沙相适应根据监利站历年的实测水沙资料分析可知，的平衡状态发展。这一概念既反映了河流特性取决1981-2002年多年平均流量12200Ill／s，历年最大于流域因素的观点，又强调了系统的自动调整作平均流量45700m／s，历年最小流量2450m／s(见用j。由于河床的冲淤需要一个时间过程，河床演图1)。监利站不同时期各月平均流量的分析如图2变一般滞后于来水来沙条件的变化，滞后响应是河所示，对比

5、2003年三峡建库运营前后监利站流量变床调整过程中的一种普遍现象J。化，可以看出建库后监利站年平均流量变小，为多年来，水利科技工作者对河道横断面形态调11460m／s，比建库前减少6．1％，年内流量分配规律整开展了大量的研究工作卜。但总体看来，以往有所变化。建库前汛期流量占总流量的75％，建库后研究大多侧重于河道的平衡状态。此外，现有的研为71．3％，在主汛期6—9月份其平均流量较建库前减究成果在计算方法的理论依据和应用范围都还存在少了9．9％，月平均流量建库后较建库前减少了7．1％～着不足，建立能揭示冲积河流河床

6、演变内在机理的12．8％。其中6月份减少了1107in／s，7月份减少了理论显得尤为重要。平滩面积作为反映河槽形态特3234in／s，8月份减少了1826m／s，9月份减少了征和河道过流能力的重要指标，能宏观体现河床横2091nq／s。相应地，枯季流量有所增加，一般主汛前断面上的冲淤变化。平滩面积的大小可由平滩水位(1—4月份)偏大，主汛后(112月份)偏小。1—4以下的过水断面面积采用梯形法求得。本文通过引月的流量平均增幅在5％-25．3％，如2月份平均流量收稿日期：2014—07-17；修回日期：2014-10

7、—12基金项目：国家自然科学基金项目(51209015，51339001)作者简介：廖治棋(1989一)，男，江西南康人，硕士研究生，主要从事水力学及河流动力学研究，(电话)027—82926172(电子信箱)cky—li．aozhiqi1989@163．corn。2长江科学院院报一一Is．一、爆增加了1086m／s，增幅为25．3％。10月份和11月份∞O如一∞0一∞0加一∞0一∞0m一∞05嘎O流量减小幅度分别为24．2％与6．2％，10月份流量减少了3819m。／s，减小量较大，12月份基本不变。对比分析建库

8、后监利站流量过程，可以看出l一5月份、噼引噼阵{∞i刖L11—12月份监利站流量比入库流量增大，6—10月份流量减小，说明三峡水库的运用起到了加大枯水流■■I年份量、拦蓄洪水的作用。图3监Ⅱ利站年平均含沙量变化Fig．3VaCationofmeanannualsedimenth■Ⅱ■■■■I■■■■■■IconcentrationinJianlistatio