一種新的壩下河段泥沙沖淤估算方法研究.pdf

1、一直以來，泥沙的淤積都是一個讓人頭疼的問題，關(guān)鍵在于泥沙淤積的多變性與復(fù)雜性。影響泥沙淤積的因素往往是多方面的，從大方面來說，主要是由于樞紐建成后改變了下游原有的水沙條件、原河道的造床流量以及水流的造床作用等等;從小方面來說，影響泥沙淤積的因素包括流速、水深、比降、產(chǎn)生流動的重力作用、黏性、有效容重、沉速、粒徑、河床物質(zhì)的組成以及河寬等等。根據(jù)當(dāng)今水利發(fā)展的趨勢來看，在大江大河中采取階梯式樞紐布置已經(jīng)是必然。當(dāng)樞紐下游航道原有的水沙情況

2、發(fā)生變化后，如何確定地估算出泥沙的淤積情況就顯得尤為重要，它將為后期的泥沙淤積分析提供一個可靠的依據(jù)。
　　在樞紐建成后的一段時間內(nèi)，下泄水流的挾沙力將大大減小，同時將經(jīng)歷一段長時間的沖刷過程，最終達(dá)到?jīng)_淤的相對平衡。此時，可以根據(jù)水流挾沙力的大小來判斷河道的沖淤情況。水流挾沙力都作為是泥沙研究領(lǐng)域一個重要的課題，它涉及到泥沙輸運、污染物擴(kuò)散、岸灘演變、底床沖淤等諸多問題。就國內(nèi)外研究情況來看，大部分學(xué)者所提出的水流挾沙力公式都只

3、是在張瑞瑾提出來的公式基礎(chǔ)上的一個延伸，并且提出的水流挾沙力公式基本上都是針對特定的河流區(qū)域，應(yīng)用于不同的河流有時會產(chǎn)生非常大的誤差。這種情況產(chǎn)生的主要原因包括兩點:(1)人們對水流挾沙力的某些力學(xué)機理并沒有完全掌握;(2)人們對影響泥沙的因素沒有達(dá)到一個結(jié)論性的共識。
　　本文通過參考著名學(xué)者對樞紐下游河段泥沙淤積的力學(xué)機理分析，確定影響水流挾沙力的主要影響因子，采用攝動理論對影響水流挾沙力的主要因子進(jìn)行攝動分析。同時收集國內(nèi)外

4、一些典型河流的天然實測數(shù)據(jù)，通過量綱分析以及多元線性回歸分析結(jié)合最小二乘法，對天然實測資料進(jìn)行擬合，推導(dǎo)出一種新的水流挾沙力的計算方法。最后采用新公式提出一種新的壩下河段泥沙沖淤估算方法計算泥沙的沖淤量，得出的結(jié)果與天然實測結(jié)果以及數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對比分析，進(jìn)一步判斷推導(dǎo)公式的可取性。主要成果如下:
　　(1)對前人在水流挾沙力以及樞紐下游泥沙的淤積情況研究做一個簡要的回顧，總結(jié)前人對水流挾沙力機理分析情況，提出前人研究過程中的

5、優(yōu)點以及不足之處，初步提出解決的辦法;
　　(2)通過攝動理論、量綱分析方法、多元線性回歸以及最小二乘法推導(dǎo)一種新的水流挾沙力計算方法。采用收集的天然實測資料對公式進(jìn)行驗證，同時對比其它公式的驗證情況，判斷推導(dǎo)公式的合理性;
　　(3)根據(jù)新的水流挾沙力公式提出一種新的泥沙淤積估算方法，并采用新方法對白石窯樞紐下游共計19km河道進(jìn)行泥沙淤積分析;
　　(4)采用數(shù)值模擬對白石窯樞紐下游共計19km河道進(jìn)行模擬分析，所