考慮河道整治工程影響的一維水沙數學模型及其應用*

周美蓉，夏軍強，鄧珊珊，李志威

(武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，武漢 430072)

在沖積河流上，因防洪安全及航槽穩定的需要，沿程修建了大量河道整治工程，這些工程對水沙輸移及河床沖淤變形產生了顯著影響[1-5]. 因此，在實施了大規模河道整治工程的河段，有必要研究工程對水沙輸移及河床調整的整體影響.

目前考慮河道整治工程影響的數學模型較少，且已有數學模型多是研究某一特定整治工程引起的局部影響，主要包括水流結構變化、泥沙輸移及河床形態的調整[6-10]. 這類模型基本為二維或三維，一部分僅考慮了工程對水流結構的影響. 如Giri等[7]采用二維模型模擬了布設有丁壩的彎道水槽中的水流運動特性；馮民權等[8]采用平面與立面二維模型，計算了導流板周圍的流速場，比較了導流板不同布置方式和尺寸對流速的影響. 另一部分則進一步考慮了泥沙運動及河床變形. 如潘軍峰等[9]計算了單個丁壩與丁壩群產生的流速場與渦量場，并比較了不同布置方式對局部沖刷坑范圍的影響；閆軍等[4]通過二維模型計算了兩種護灘工程作用下江心灘的變形過程，發現兩者均可實現對心灘頭部的守護，但所引起的河床局部沖淤特性上存在差異；Minor等[10]則采用三維模型，模擬了彎道丁壩群附近的紊流結構及泥沙運動過程. 但在一些情況下，了解大范圍整治工程對較長河段河床調整的整體影響是十分必要的，特……