長(zhǎng)江中游沙質(zhì)河段床沙級(jí)配調(diào)整過(guò)程計(jì)算*

李林林，夏軍強(qiáng) ，周美蓉，鄧珊珊

(武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072)

在天然河流中，床面泥沙一般由非均勻沙組成，進(jìn)而非均勻沙在水流沖刷的作用下發(fā)生分選輸移，使得床沙不斷調(diào)整(粗化或細(xì)化). 三峽工程蓄水運(yùn)用以來(lái)，大量泥沙在庫(kù)前淤積，下泄水流含沙量處于嚴(yán)重不飽和狀態(tài)[1]，從而造成荊江段河床持續(xù)沖刷，床沙發(fā)生明顯的粗化現(xiàn)象，其中沙市河段粗化程度較監(jiān)利河段明顯. 2002-2017年期間，荊江河段平灘河槽累計(jì)沖刷泥沙10.51×108m3，年均沖刷量為0.701×108m3，從沖淤量沿程分布來(lái)看，沙市、監(jiān)利河段沖刷量分別占荊江沖刷量的24%、18%，進(jìn)一步印證了床沙粗化現(xiàn)象[2]. 在新水沙條件下，年內(nèi)床沙交換使得床沙組成不斷調(diào)整，進(jìn)而造成年際床沙粗化或細(xì)化，也對(duì)荊江段河床演變過(guò)程產(chǎn)生重要影響. 因此，深入研究三峽工程下游沙質(zhì)河段沙波運(yùn)動(dòng)規(guī)律與床沙交換、沖刷粗化之間的變化關(guān)系，可為進(jìn)一步開(kāi)展三峽工程下游非均勻懸移質(zhì)泥沙沿程恢復(fù)機(jī)理與河床演變規(guī)律研究提供理論基礎(chǔ).

Chien和Wan認(rèn)為[3]，在沙波運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其床面形態(tài)隨著輸沙強(qiáng)度的不同而時(shí)刻變化，具有隨機(jī)性及周期性；因此沖積河流床面沙波運(yùn)動(dòng)對(duì)推移質(zhì)輸沙率變化及河床演變的研究產(chǎn)生重要影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者一直有著深入的探討[4-9]. 在國(guó)內(nèi)，尹學(xué)良[10]較早提出了清水沖刷條件下沙波運(yùn)動(dòng)與床沙交換、河床沖刷粗化之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)沙質(zhì)河床受清水沖刷后, 將通……