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第五章港区泥沙淤积研究化过程 也包括河道进口的衔接方式。出口

归档日期:07-23       文本归类:基本河床      文章编辑:爱尚语录

  第五章港区泥沙淤积研究化过程 也包括河道进口的衔接方式。出口条件是控制出水口水面高程的各种水面或能限制河流向纵深方向发展的抗冲岩层的相应水面。河床周界条件泛指河流所在地区的地理、地质条件 包括河谷比降、河谷宽度、河底组成、河岸的土层、河道的几何形态等。来水来沙条件是河床演变最主要的影响因素。一方面是

  第五章港区泥沙淤积研究化过程 也包括河道进口的衔接方式。出口条件是控制出水口水面高程的各种水面或能限制河流向纵深方向发展的抗冲岩层的相应水面。河床周界条件泛指河流所在地区的地理、地质条件 包括河谷比降、河谷宽度、河底组成、河岸的土层、河道的几何形态等。来水来沙条件是河床演变最主要的影响因素。一方面是因为 来水来沙集中反映了河流作为输沙通道而存在的必要前提 是主要影响因素 另一方面是因为出 条件、河床周界条件往往受到来水来沙条件的影响。尽管有主有次 但影响河床演变的三个因素是缺一不可的。三个因素反映了河段的三个边界。 河床演变的分析方法要对河床演变作出精确定量分析比较困难 因其过程复杂 影响因素众多。目前采用的基本手段有根据实测资料进行分析推理、通过河工模型试验进行预测、运用泥沙运动和河床变形基本原理进行数值计算、利用相似河段实测资料类比分析、运用 技术计算分析、利用人工神经网络计算分析等 其中最基本的手段是根据实测资料进行推理分析。 实测资料河道演变分析 工程河段控制水文站岷江中下游流域水文观测较早 大渡河沙坪、铜街子、福禄镇 青衣江夹江 岷江彭山、五通桥、高场等水文站及岷江乌尤寺水位站从上世纪 年代便陆续开始水位观测、流量测验工作。 年后 逐步增设、调整水文站网 为本流域水电水利工程设计、建设积累了详实的基础资料。五通桥水文站位于乐山市五通桥区桥沟镇 上距老木孔航电工程坝址 集水面积为 。五通桥水文站为老木孔航电工程坝址水文分析计算的设计依据站。岷江彭山、青衣江夹江、大渡河沙坪、铜街子、福禄镇 个水文站为老木孔航电工程库区水文分析计算的设计依据站。高场水文站和乌尤寺水位站为老木孔航电工程的设计参证站。 工程河段水文泥沙特性 水文根据五通桥站 水文年径流系列 分别进行年平均流量 月径流系列统计多年平均流量 。径流的年内分配不均 见表 径流量约占全年的枯水期 径流量占全年的。五通桥站径流年际变化不大 最大年平均流量 为多年平均流量的倍。五通桥水文站历年最小月平均流量 两者区间集水面积占五通桥水文站集水面积的 老木孔航电工程径流由五通桥水文站径流成果按面积比移用 岷江老木孔航电工程坝址径流见表 五通桥水文站年内径流分配表月份 老木孔航电工程坝址径流项目均值 泥沙泥沙运动可分为三种状态即静止、推移与悬浮。悬移是泥沙运动的主要方式之一 紊动作用是促使泥沙悬浮的主要原因。随水流浮游前进 其运移速度与水流速度基本相同的泥沙称为悬移质。实测资料表明 江河中输送的泥沙 悬移质占主要部分。 老木孔坝址及库区支流悬移质输沙量、含沙量根据五通桥水文站实测及插补延长后的 年悬移质泥沙资料统计五通桥水文站悬移质多年平均输沙量 多年平均悬移质含沙量。输沙量年际变化较大 最大年输沙量 倍。输沙量年内分配很不均匀汛期 。老木孔航电工程坝址处集水面积与五通桥水文站的集水面积相第五章港区泥沙淤积研究差 占坝址处集水面积的 且坝址与五通桥水文站之间无多沙支流汇入 根据《水电水利工程泥沙设计规范》 老木孔航电工程的入库输沙量及含沙量可直接采用五通桥水文站的相应统计成果。考虑大渡河下游的龚嘴及铜街子水电站的水库拦沙作用后 对五通桥水文站的实测悬移质输沙量进行还原。还原后 五通桥水文站多年平均悬移质年输沙量为 。五通桥水文站还原后多年平均流量、含沙量及输沙量特征值表。老木孔航电工程干支流入库水沙特征值见表 五通桥水文站还原后悬移质特征值表平均含沙量输沙量输沙模数年份平均流量 资料系列 老木孔航电工程干支流入库水沙特征值悬移质输河流名称依据水文站河口集水面积 平均流量 大渡河沙坪青衣江夹江 本表所指大渡河河口面积未包含青衣江本表所指岷江河口位置为大渡河汇口处。根据干支流的入库悬移质年输沙量统计成果 老木孔航电工程干支流的悬移质年输沙量之和为 实测月、年悬移质颗粒级配成果其最大粒径 中数粒径 。统计沙坪水文站 年的悬移质颗粒级配其最大粒径为 中数粒径约 。用输沙量加权平均青衣江梯子岩水文站 的颗粒级配资料其最大粒径为 中数粒径为 。第五章港区泥沙淤积研究老木孔航电工程干支流水文站悬移质颗粒级配见表 悬移质颗粒级配曲线见图 老木孔航电工程干支流水文站悬移质颗粒级配河流小于某粒径 之沙重百分数中数粒径 水文站名称岷江高场 大渡河沙坪 青衣江梯子岩 老木孔航电工程干支流入库悬移质颗粒级配考虑上游水库拦沙后老木孔航电工程干支流的悬移质颗粒级见表 颗粒级配曲线见图 之沙重百分数中数粒径河名依据水文站 第五章港区泥沙淤积研究 岷江高场 大渡河沙坪 青衣江梯子岩 处理后入库悬移质颗粒级配推移质在河流床面附近以滚动、滑动、跳跃和层跃等方式运动的泥沙为推移质。在一定的水流及床沙组成条件下 单位时间通过过流断面的推移质质量 称为推移质输沙率 工程上常用单宽推移质输沙率来表征推移质输移强度。老木孔航电工程的入库推移质泥沙将主要来自大渡河的支流青衣江流域。岷江五通桥水文站上游河段 床沙最大粒径 中数粒径 。老木孔航电工程床沙颗粒级配曲线见表 床沙颗粒级配曲线见图 老木孔航电工程床沙颗粒级配表粒径 小于某粒径沙重百分数 分组输沙率推算得到的岷江下游老木孔河段多年平均推移质年输沙量为 月实测的江床地形图三次测图时间跨度为 年。通过截取横断面 并将三次测图按相同比例套绘在同一张图上进行比较 绘制出的库区河段深泓线平面变化及河床横断面变化图 分别见图 老江坝河段深弘线变化图第五章港区泥沙淤积研究 典型横断面变化图由深泓线平面变化图可见 库区河段上段有老江坝江心洲分流 左汊河床平均高程较右汊低 枯水期主流循左汉下泄其深泓线居中 走向、位置历年变化不大 仅摆动 。老江坝下段 深泓线有向左偏移的趋势 但更为顺 第五章港区泥沙淤积研究直。比较 年测图可以看出在上段长约 河段范围内 除老江坝上游 和老江坝下游罗卜寺滩和牯牛滩深泓线平面位置稍有摆动 摆幅度均小于 其余部位深泓线基本吻合呈重叠或交错状。由河床深泓线纵剖面形态变化看 三次测图深泓线纵剖面变化趋势基本一致 说明该段河床在 年间未出现过较大幅度的淤积抬升和冲刷下切。由此可见库区河段深泓线平面位置相对稳定。从试验河段河床横断面变化情况来看 三次实测地形所绘制的河床断面均基本吻合 表现为河床断面形态较为一致 深槽部位虽有一定的冲淤变化 但其冲淤变化幅度均小于 。根据现场查勘 库区河段两岸岸坡、边滩等多年来均未发生较大崩塌或边滩消长现象 表明库区河段两岸岸线节点控制较好 河型河势基本稳定。综上所述 库区河段在天然情况下深泓线平面位置基本稳定 河床形态与床面高程变化较小 河型河势与岸线亦无明显变化 河床冲淤保持基本平衡。 河床演变趋势分析 上游来沙近期变化由前面的分析知工程河段主要泥沙主要来源于大渡河 且以悬移质泥沙为主。大渡河支流上已建龚嘴水电站及铜街子水电站 在这两个水电站上游已建大渡河流域水电梯级开发的下游控制性水库——攥布沟水电站 对泥沙拦截起到了控制作用。在今后的规划中 尽管上游还规划有各梯级电站 但对乐山港工程河段的来沙情况影响不大。 河道及下游出口边界变化规划建设的乐山港老江坝作业区一期工程位于拟建的老木孔水利枢纽工程库区常年回水区。为了满足港口航道的要求 对库区河道进行了大规模的疏浚 使得河道周界发生改变。另一方面 老木孔水利枢纽建成后 库区水位抬升 水位控制由老木孔枢纽的运行方式控制。当入库流量小于分级流量 水位维持在正常蓄水位运行 当入库流量大于等于分级流量 小于敞泄冲沙流量 水库维持在排沙运行控制水位运行 当流量大于敞泄冲沙流量 电站停机敞泄冲沙。水库从排沙运行控制水位降至敞泄冲沙水位的过程中 将依据枢纽的水情测报资料、枢纽上下游的通航要求及下游的库区防洪要求进行控泄。 河床演变趋势分析老木孔枢纽的运行方式使得该工程河道在入库流量小于敞泄冲沙流量时水流变缓 水流挟沙能力降低 库区必然发生淤积 河道内水位比降第五章港区泥沙淤积研究骤降库区内淤积的泥沙得到冲刷 但冲刷历时较短。根据泥沙运动理论 老江坝尾至坝址河段在水库正常蓄水时 水流平缓 淤积明显 从淤积断面上看 预计泥沙淤积主要部位在边滩流速较缓地段 河道主槽流速较大 且由于敞泄冲沙作用 淤沙较少。 泥沙模型试验水沙条件 试验水沙条件对方案 的泥沙淤积试验 水沙条件采用岷江、大渡河、青衣江入库水沙过程分别采用彭山、沙坪及夹江三站丰 代表年逐日平均流量、含沙量循环组合成年系列。同时考虑最不利情况的影响 在中间插入 个大水大沙年 个代表年年平均流量为年平均含沙量 与坝址五通桥水文站还原后 长系列多年平均值 年均流量年平均含沙量 其年均流量、含沙量和输沙量较丰、中、枯个代表年份天然平均分别增大 。考虑上游干支流紫坪铺、瀑布沟水库拦沙后个代表年年平均含沙量为 代表年水沙特征值项目流量 含沙量 代表年天然平均代表年拦沙后平均 大水大沙天然平均 大水大沙拦沙后平均 岷江干流主要产沙区位于都江堰上游 自都江堰以下 流域地形平缓 区间基本无推移质泥沙补给源 岷江干流紫坪铺水利枢纽工程的建成将岷江上游的推移质泥沙全部拦淤在紫坪埔水库中 支流大渡河上龚嘴、铜街子及瀑布沟水库的 第五章港区泥沙淤积研究相继建成 将大渡河的推移质泥沙几乎全部拦截在库内 老木孔航电工程的入库推移质泥沙将主要来自大渡河的支流青衣江流域 入库推移质年输沙量按 考虑。成库后该河段的出口条件由老木孔水利枢纽的运行方式决定。当入库流量小于分级流量 水位维持在正常蓄水位运行 当入库流量大于等于分级流量 小于敞泄冲沙流量 水库维持在排沙运行控制水位运行 当流量大于敞泄冲沙流量 电站停机敝泄冲沙。水库从排沙运行控制水位降至敞泄冲沙水位的过程中 将依据枢纽的水情测报资料、枢纽上下游的通航要求及下游的库区防洪要求进行控泄。 水沙条件概化按老木孔水库运行方式 当入库流量小于 库水位维持在正常蓄水位运行 此时库区以淤为主。当入库流量在 水库维持在排沙水位运行 此时库尾回水变动区河床处于冲淤交替状态 只有当流量大于 电站停机敞泄冲沙库区河床才会有短暂的冲刷机会。根据岷江代表年水沙资料分析 每年大于 流量的平均天数虽只有 大于流量的平均天数虽只有 代表年但对应的输沙量分别达到 表明汛期大流量对老木孔库区的泥沙冲淤至关重要。因此在进行水沙过程概化时特别注意汛期来水来沙的概化。代表年及大水、大沙年水沙过程概化情况见图 。原型及模型沙级配曲线见图 大渡河进口年水沙过程概化曲线图

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