三峡工程近期下游引航道口门区泥沙淤积分析研究.pdf

《三峡工程近期下游引航道口门区泥沙淤积分析研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、泥沙研究2012年4月JoumalofSedimentResearch第2期三峡工程近期下游引航道口门区泥沙淤积分析研究李国斌，许慧，宋东升，高亚军(南京水利科学研究院，江苏南京210024)摘要：对三峡工程运行初期下游引航道泥沙淤积机理及口门区泥沙淤积量计算方法进行了探讨。研究成果表明，在下游引航道口门附近，存在竖轴回流，产生回流淤积，在回流以内的港渠存在异重流，产生异重流淤积。口门区的回流泥沙淤积量与回流长度、水深、纵向平均流速、含沙量、历时等因素有关，可采用谢鉴衡公式计算下游引航道口门区泥沙年淤积量，并对公式中涉及的回流长度等关

2、键参数给定了计算方法及数值，回流泥沙淤积量计算值与实测值进行了对比，两者较为一致。关键词：三峡工程；下游引航道；口门区；回流长度；泥沙淤积中图分类号：TV148．6文献标识码：A文章编号：0468-155X(2012)02~001—051前言三峡：亡程下游引航道是连接三峡库区与大坝下游之间的纽带，引航道的泥沙淤积直接关系到三峡工程通航。工程论证阶段的研究¨认为：①引航道内的泥沙淤积有异重流淤积、往复流(由船闸充泄水引起)淤积和水位升降(水库调度等引起)淤积三种；②引航道口门区淤积以回流和缓流淤积为主。长江三峡水文水资源勘测局实测水流泥

3、沙和地形资料表明：三峡工程蓄水后，下游引航道口门含沙量虽大幅减小，但仍出现了较多的淤积，2003—2008年下游引航道共计淤积166．6万m，年淤积量为27．8万m，6年期间共进行了4次清淤，清淤总量为107．6万m。为更好地发挥三峡工程的航运效益，有必要根据每年的来水来沙情况，及时预测当年下游引航道泥沙淤积数量，为此，本文分析研究了三峡工程下游引航道口门区回流泥沙淤积机理和计算公式，对公式中涉及的回流长度等关键参数给定了计算方法，回流泥沙淤积量计算值与实测值进行了对比。2下游引航道概况三峡工程下游引航道为山体开劈而成，引航道底板为山

4、体开凿后的岩石板面，底板的冲刷受到限制。如图1所示，下游引航道全长2．708kin，包含永久船闸引航道及升船机引航道，永久船闸引航道上起六闸首，下至引航道隔流堤堤头，口门区域则为隔流堤下长约0．75kin的半江区域。其中永久船闸设计底宽为180—220m，底部设计高程为56．50m，永久船闸、冲沙闸及升船机的共用引航道长约1．908km。3下游引航道泥沙淤积分析3．1下游引航道淤积机理因永久船闸泄水直接排人长江，对下游引航道水体没有影响，故下游引航道不存在往复流的现象。收稿日期：2011．04_ol作者简介：李国斌(1963一)，男，

5、浙江余姚人，教授级高级工程师，主要从事水力学及河流动力学方面研究。E-mail：gbli@nhri．enl主轴图1下游引航道示意图Fig．1Sketchofdownstreamapproachchannel由2003年永久船闸通航以来长江三峡水文水资源勘测局对下游引航道内及口门区不同流量级的水面流速流向的多次测验可知：①三峡水库不同蓄水运行时期，下游引航道内及口门区水流形态基本相似；②受隔流堤影响，大江水流在口门外形成斜流，在斜流的剪切力作用下，口门区近左岸侧出现大范围的回流；③下游引航道内水流较为顺直，表面水流流向口门外。长江水流在

6、口门区域形成斜流、回流等复杂流态，将长江浑水水流带入口门区，较粗的泥沙颗粒在口门区动静水斜向交界面处落淤，形成拦门沙坎，较细的一部分泥沙以异重流的形式进入静水区落淤。根据下游引航道水沙运动特性，可以将引航道看作口门开敞而内端封闭的盲肠河段，盲肠河段内水沙虽不流通，但由于水流在港渠口门处的分离和紊动交换，常常使得主流泥沙大量进入口门并淤积在港渠内。港渠内的淤积一般可以分为两个部分：在口门附近，存在竖轴回流，产生回流淤积，在回流以内的港渠存在异重流，产生异重流淤积。异重流淤积大多数均匀分布在港渠内，而回流淤积则具有范围集中、淤厚增长迅速等

7、特点，其淤积厚度远大于异重流淤积。综上所述，可将三峡工程下引航道泥沙淤积视为口门区的回流淤积和引航道内异重流淤积的组合，因此应分别根据回流、异重流运动规律，分析研究下引航道泥沙淤积情况。限于篇幅，本文着重对口门区的回流淤积进行研究，引航道内异重流淤积见另文所示。3．2下引航道口门区淤积计算谢鉴衡建立的回流淤积率计算公式考虑因素较为全面和完整，物理机理分析较为深刻，故本文将此公式应用于三峡下游引航道口门区淤积计算中。口门回流淤积计算图式见图2。在下游引航道口门处回流与主流交界面的法线方●、，，向存在含沙量梯度，通过水流的紊动作用，泥沙不

8、断地＼j-～一／从主流区穿越交界面向回流扩散。根据紊动扩散理0●L———．论，穿过主、回流交界面单位面积的泥沙扩散量g可计算如下OS图213门区回流淤积计算图式gs(1)Fig．2sedimentdep。siti。nca