长江上游神背嘴滩险弯道水流结构及推移质输移研究

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近年来长江上游水运货运量增长迅速,船型不断增大,地方部门对提升航道等级的需求迫切。长江上游山区河流多弯,水流及泥沙输移特性复杂,航道整治难度较大。本文以长江上游神背嘴急弯分汊河段为典型代表,通过原型观测资料分析和二维水流数学模型,开展急弯分汊弯道水流特性及泥沙输移特性的研究,并分析其与弯道航道条件的关系及其航道治理。  本研究主要内容包括:⑴对于长江上游的急弯河段,其弯道处横比降整体随流量的增大比降变大。弯顶处航道内横比降变化较小,弯顶的上游部分比降靠近凸岸变化较大,弯顶的下游部分比降靠近凹岸变化较大。0°到30°比降随弯道度数的增加而缓慢减小,30°到40°比降随弯道度数的增加而增大,40°处为弯顶,40°到70°比降随弯道度数的增加而逐渐减小。⑵弯道河段航道纵比降随流量的增大变化绝对值增大,航道左边界(靠近凹岸)整体变化幅度较大,在40°(弯顶处)比降为最大负比降。航道中心线整体变化幅度较小,在60°(有比降为9.5‰的倒坡)处变化明显;航道右边界整体(靠近凸岸)变化幅度趋于平稳,在60°(比降为9.5‰的倒坡)处变化明显。⑶弯曲河段水动力轴线的位置随流量的增加变化不大,随流量的增大水动力轴线越靠近航道中心线。⑷在枯水期,神背嘴弯曲河段航道边界及航道中心线泥沙起动粒径小于河道中值粒径57mm,粒径范围为20~57mm易起动。在多年平均流量下,弯道处小于20mm的推移质易起动;在中水期,弯道处小于40mm的推移质易起动;在洪水期,弯道处小于60mm的推移质易起动。⑸根据神背嘴弯曲段的水动力与泥沙输移分布特性,提出了右槽治理思路,并通过整治与疏浚相结合的综合整治方案;数学模型研究分析表明,整治方案对于弯道水流与泥沙输移的调整有利于航道条件的改善及航道的稳定。
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