长江中游典型顺直河段交错边滩复归性演变机理-论文.pdf

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1、第22卷3期应用基础与工程科学学报V0l_22．No．32014年6月JOURNALOFBASICSCIENCEANDENGINEERINGJune2014文章编号：1005-0930(2014)03-0445-012中图分类号：TV147文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-0930．2014．03．004长江中游典型顺直河段交错边滩复归性演变机理刘林，黄成涛，李明，张明(长江航道规划设计研究院，湖北武汉430011)摘要：顺直河段交错边滩受水动力条件、来水来沙情况、边界条件、滩槽分布及其相互作用的影响，使得其演变趋势较为复杂

2、．本文以长江中游典型顺直河段——界牌河段为例，在阐述了河段形态特征和河道水文泥沙特征的基础上，分析了顺直河段交错边滩的演变特点及机理．在此基础上，结合该河段交错边滩复归性演变规律，分析了三峡工程蓄水前后来水来沙变化，人类河段治理工程等对交错边滩复归性演变周期的影响，研究了交错边滩的演变趋势．结果表明，界牌河段交错边滩的复归性演变规律仍将延续，但演变周期将延长．关键词：顺直河段；交错边滩；复归性演变；分流比；边界条件河床演变按运动方向特征分为单向演变和复归性演变，河床形式有规律的交替变化现象称为复归性演变．顺直河流的形态特征主要表现在两个方面，深浅相间的

3、河床纵剖面和两岸交错分布的边滩J．交错边滩不仅决定着枯水河槽水动力轴线走向，而且也影响着洪水期主流线的方向，同时对河岸侵蚀位置及其变化也起着决定性作用．在河段中，边滩头部的流速和推移质输沙率均大于滩尾，故边滩的运动特性表现为滩头冲刷滩尾淤积，在河床抗冲性较为一致的顺直河段，交错边滩表现出沿河流方向下移的复归性演变特性．边滩的运动使河段的处于不稳定状态，使船舶的航行、停泊水流条件不断变化而碍航，给国民经济带来损失引．因此，对交错边滩的演变机理的研究具有重要的科学意义和现实意义．长江中下游顺直河段众多，如界牌河段、太平口河段、天星洲河段、八姓洲河段等．顺直

4、河段交错边滩沿河流方向下移的复归式演变，使河段的处于不稳定状态．作为一种复杂且对河势影响较大的演变形式，交错边滩的形成和演变引起了专家学者的广泛关注，并从不同角度开展了研究，成果主要集中于顺直河段交错边滩的形成机理H，演变特性，以及水沙输移特性等方面，但由于受河床演变影响因素多，周期长，且监测资料不足等因素的影响，目前对于交错边滩复归性演变特征仍较少．界牌河段作为长江中游著名的碍航航段之一，学者对界牌河段一直进行着跟踪观测与研究．作为典型的顺直型河道交错收稿日期：2013-05-08；修订日期：2013-09—18基金项目：交通运输重大科技专项(201

5、1-328-548-50)作者简介：刘林(1982一)，男，高级工程师．E·mail：32269061@qq．toni应用基础与工程科学学报V01．22边滩，其复归性规律已被多次观测证明，本文以界牌河段为例，该河段为顺直分汊型河段，以谷花洲为界，上段顺直单一、下段分汊．河段内两岸交替发育边滩．在重点研究此类水道的河床演变规律及水沙输移特性的基础上，揭示交错边滩的成因和演变机理，可望为长江中下游顺直河段的整治提供理论基础与借鉴经验．1河段概况及演变特点1．1河段形态特征界牌河段地处长江中游城陵矶至武汉段，上距城陵矶约20kin、下距武汉约180km，全长

6、约38km．该河段为顺直展宽分汉型河段，以谷花洲为界，上段顺直单一，下段分汊；进口为杨林山、龙头山节点控制，河宽仅1100m，以下逐步放宽至新堤一带，最大河宽达3400m，出口处河宽又缩窄为1670m，其中杨林山至螺山段呈藕节状，河段内两岸交替发育边滩，螺山附近主流摆动，多数年份居左．螺山至复粮洲河宽沿程变化不大，平均宽约2200m，通常沿左岸为深槽，右岸为边滩，即上边滩，下复粮洲以下河段逐渐展宽并出现江心洲(新淤洲、南门洲)分汊．一般情况下左汊(新堤夹)为支汊，右汊为主汊，两汊在石码头处汇合，在上边滩尾与新淤洲头之间，主流自左岸向右岸的过渡，为过渡段

7、(图1)．图比：图1界牌河段河势Fig．1RivermorphologyofJiepaireach1．2水文泥沙特征螺山水文站位于本河段内，三峡水库蓄水前，根据螺山站1950-2002年的资料统计，本河段多年平均流量为20300m／s，历年最大和最小流量分别为78800m／s，4060m／s；多年平均输沙量为4．13×10。t，最大最小输沙量分别为6．15×10t，2．48×10t；多年平均含沙量0．65kg／m，最大含沙量5．66kg／m，最小含沙量0．048kg／1TI．三峡水库蓄水运用以来，螺山站一直出现中小水沙年份，年均来水量较蓄水前减少约9％

8、，来沙量减少约75％．本河段来水来沙年内变化较大，汛期(5一l0月)水量占全年的73％__74