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【doc】长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式

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【doc】长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式【doc】长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式 长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力 公式 第35卷第l2期 2004年12月 人民长江 YangtzeRiver V01.35.No.12 Dec..2OO4 文章编号:11301—4179(2OO4)12—0042—03 长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式 方波 (长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局,江苏南京210011) 摘要:水流挟沙力是河流河道的重要特征,通过对长江下游大通一镇江河道干流断面大量水文泥沙资料的分析 和验算,采用拐点法...
【doc】长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式
【doc】长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式 长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力 公式 第35卷第l2期 2004年12月 人民长江 YangtzeRiver V01.35.No.12 Dec..2OO4 文章编号:11301—4179(2OO4)12—0042—03 长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式 方波 (长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局,江苏南京210011) 摘要:水流挟沙力是河流河道的重要特征,通过对长江下游大通一镇江河道干流断面大量水文泥沙资料的分析 和验算,采用拐点法区分床沙质和冲泻质泥沙分界粒径,并以IAh/ATI?0.1m/d作为判别能量相对平衡的指 T,3 标,根据能量平衡原理引用S=K(?)基本模式,建立起实用于长江下游大通一镇江河道干流以及大通,马 gmo 鞍山,南京,镇江等断面的水流挟沙力经验公式.该公式可供长江下游河道河床变形计算时参考. 关键词:挟沙力;河床变形;能量平衡;长江下游 中图分类号:TVI43.4文献标识码:A 水流挟沙力是河流河道的重要特征,推求一维水流挟沙力 公式有两种方法:一种是"半理论法";另一种是"经验法".其中 按一维问处理从能量平衡原理出发,导出的半理论公式.s= T矗 (?),形式简单,计算方便,但确定式中的K,m两参数值 gmo 比较困难.本文根据上述半理论公式,引用长江下游水文泥沙 资料,求得实用于长江下游的水流挟沙力公式. 1长江下游段床沙质和冲泻质的划分 利用大量实测资料进行统计分析和验算,对于长江下游大 通一镇江河道,笔者认为采用拐点法区分床沙质和冲泻质泥沙 分界粒径是比较合适的,即在河床质粒配曲线右端P<10%范围内,如果出现明显的拐点,这个拐点的粒径可作为临界粒径. 2冲淤平衡条件的判别 此次水流挟沙力公式的探讨,是根据能量平衡原理进行的, 然而如何确定水流泥沙测验是在能量平衡条件下进行的,这是 一 个困难的课题.长江科学院通过对大通水文资料分析,结合 河道观测的实际情况,提出以l?4/?l?20m2/d这一指标 作为确定能量相对平衡的标准(?4为相邻两测次的过水面积 之差;AT为相邻两测次的时段).上述指标的确定,虽然有一 定的根据,比过去十分粗糙或根本不加判别的方法要强得多,但 不一定适合整个大通一镇江长江水道.经过近年来对这个课题 的探索,在这次研究中,结合回声仪的精度为?0.1m的考虑, 在判别能量是否相对平衡问题上,采用的指标是IAh/ATl? 0.1mid(Ah为相邻两测次断面平均水深之差;AT为相邻两测 次的时差).这个判别指标应用于大通一镇江水道是恰当的. 3长江下游大通一镇江河道水流挟沙力公式 水流挟沙力公式的分析探讨,选用大通河段大通水文站测 验断面,马鞍山河段马主断面,南京河段南固:和八.断面,镇 扬河段镇主断面,共5个长江干流断面,引用多年积累的水文 T一 泥沙资料,分别根据.s=(?)公式,确定实用于相应地区 grim T 的水流挟沙力.s?的关系表达式,并在此基础上建立长江 gmo 大通一镇江河道干流河道水流挟沙力经验公式. 文断面水流挟沙力公式 3.1大通水 大通水文站虽然设站历史较久,但历经多次停测和迁站,目 前的水文断面是1972年迁建的.本次选用1976—1999年210 个测次的水流泥沙成果,其水流泥沙特征值见表1. 表1大通水文断面河床水流泥沙特征值统计 注:汛期资料根据每年7,8,9月测次成果统计;枯期资料根据每年1, 2,12月测次成果统计. 大通水文测验断面汛期平均水深17.9m,比枯期平均水深 12.4m大5.4m.汛期平均河宽l863m.比枯期平均河宽l7ll m只大152m(相当于河宽的8%).应该说大通水文断面河床 冲淤基本稳定. 大通水文测验断面床沙质与冲泻质泥沙的分界粒径dc> 0.1him占l3.2%,dc:0.1him占49.3%.dc=0.08,0.09him 占27.2%,dc=0.0625—0.063占8%,=0.05占2.3%. 大通水文测验断面水流挟沙力公式为:.s= T/3T 0.Cr75(?)..,并有.s,?相关系数R=0.882(图1). 收稿日期:2004—09—17;修回日期:2004—10—15 作者简介:方波,女,长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局,工程师. 第12期方波:长江下游大通一镇江河道干流水流挟沙力公式43 图1大通水文断面水流挟沙力关系 3.2马鞍山河段水流挟沙力公式 马鞍山河段挟沙力分析选用江心洲上游干流断面马主,断 面,该断面有1960—1988年26个测次资料可用,其断面水流泥 沙特征见表2. 马主,断面的床沙质泥沙与冲泻质泥沙分界粒径:0.1 mm占92%,:0.15mm和:0.08mm各占总数的4%, <0.06mm的没有. 根据资料统计,马主.断面1960—1974年及1976,1988年 河床因素变化情况,1960,1974年断面河底平均标高为一14.2 m,19761988年为一15.8m,即0m以下河床冲深一1.6m(冲 深11.2%);1960,1974年0m槽平均宽1539m,1976,1988年 为1364m,即0m河槽束窄175m(束窄21.4%);1960,1974年 0m槽平均过水面积20218rn2,1976—1988年为21383rn2,过水 面积增加1165rn2(增加6%).以上统计说明马主.断面1960— 1988年0m河槽冲深,束窄,过水面积增加6%. 马鞍山河段马主.断面水流挟沙力公式为:S: T芦T芦 0.0884(?)..,并有.s,?相关系数R:0.971(图2). /(ghu) 图2马固.断面水流挟沙力关系 3.3南京河段水流挟沙力公式 南京河段水流挟沙力分析,取梅子洲上游干流段南固断 面及八卦洲上游干流段八.断面历年实测成果作为干流水流挟 沙力计算依据. 南固:断面共有1957,1970,1998年56个测次资料可用; 八.断面共有1979,1998年22个测次资料可用.两断面水流 泥沙特征值见表3. 表3可见,南固:断面1957,1970—1998年无论汛期还是枯 期平均水深和平均河宽基本相同,属相对稳定型断面.八.断 面资料较少,汛期I1个测次,枯期有2个测次,汛期的平均水位 接近,平均河宽,平均水深和平均过水面积也比较接近,说明 19791998年河床因素相对稳定. 南固:的床沙质泥沙与冲泻质泥沙分界粒径df=0.1nun 占58%,dc=0.07,0.1占29%,dc:0.06占11.6%.八l的 床沙质泥沙与冲泻质泥沙分界粒径=0.251nun占0.045%, =0.1nun占86.4%,dc=0.09nun和dc:0.0O625mln各占 0.045% 南京南固:断面水流挟沙力公式为:S: ..o5.4()..272,并有.S,相关系数尺:..932(图3): 图3南固2断面水流挟沙力关系 T芦 南京八,断面水流挟沙力公式为:S:0.067(?).,并g附 T芦 有S,?相关系数R:0.923(图4). .: . 访 ? 0.00 /(ghu) 图4八.断面水流挟沙力关系 3.4镇扬河段水流挟沙力公式 镇扬河段挟沙力分析选用干流镇主.断面,该断面有1960 , 1992年31个测次资料可用,其断面水流泥沙特征见表4. 镇主.断面虽然测次不算太少,但分布不合理,1985年以后 只有4次资料,而且都分布在汛期,从河床因素看,1960,1992 年有变化,但并不太大. 镇主.断面床沙质和冲泻质泥沙分界粒径df>0.1nun占 3.2%;:0.1nun占54.8%;dc:0.08—0.09nun占9.7%; :0.08,0.06nlln占6.5%;<0.06mm占16.1%. T芦 镇主.断面水流挟沙力公式为:.s:0.0714(?)..,并 gnoo T芦 有.s,?相关系数尺:0.894(图5). /(ghto 图5镇主1断面水流挟沙力关系 3.5大通一镇江河道干流水流挟沙力统一公式 以上根据能量平衡原理分析大通一镇江长江河道大通水文 断面,马主.,南固:,八.和镇主.共5个干流断面345次水文泥 I,3 沙实测资料,确立了各断面的水流挟沙力公式,它们的S?黝 相关系数均在0.8以上,应该说这些公式能实用于各断面所属 的地区.为探索大通一镇江长江干流挟沙力公式的一般形式, 将5个断面的345次成果合并计算,求得大通一镇江长江河道 T^ 干流水流挟沙力的统一公式为:S=0.0672(V-)..,并有S l,3 , ?相关系数R=0.905(图6). 44人民长江2004年 统计时段,垂节水位,流量,流速,过水面积,平均河宽,平均水深,含沙量输沙率, 年m(m3?S-)(m?S-)m2mm/(kg?m-3)(kg?S-) 图6长江下游大通水文站一镇扬江段干流水流挟沙力关系 考虑到上式未引用大通以上长江河道资料,因此将张家洲, 安庆等河段零星测次共9次干流实测资料并人大通以下各河段 成果共354次资料算得的河段的水流挟沙力公式为:5= it3it3 0.068(?),并有5,?相关系数R=0.903(图7).g|1mg|1m 比较以上两式几乎一致,因此以上两式可通用于长江张家 洲—镇江长江干流河道. 4结语 长江下游大通一镇江河道水流挟沙力公式,是根据能量平 图7长江下游含沙量与水流挟沙力关系 T,3 衡原理引用5=(?)基本模式,采用拐点法区分床沙质和 g,溉' 冲泻质泥沙分界粒径,并以lAhlATl?O.1mid作为判别能量 相对平衡的指标,应用长江下游河道大量实测水文泥沙资料进 行分析和验算,在综合大通水文站断面,马主,南固,八和镇 主共5个干流断面计算求得的水流挟沙力公式的基础上建立 的.它是实用于长江下游河道干流的水流挟沙力经验公式.该 公式可供长江下游河道河床变形计算时参考. (编辑:刘毅)
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