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都江堰枢纽区水流泥沙运动规律研究

郑钧  
【摘要】: 结合都江堰枢纽工程的历史、现状和发展需求深入分析都江堰河段引水分流、河道冲淤和泥沙输移等规律,对都江堰工程的维护和灌区的可持续发展具有重要的价值,对开展山区河流演变的科学研究亦有借鉴意义。 本文以测量系统开发、数据库构建及实测资料分析为基础,对都江堰河段的水沙运动规律进行了深入研究,取得了如下主要成果: 1、设计了新的大断面原型观测系统,将GPS RTK定位系统、超声测深仪、摄像设备以及数据采集储存系统集成于统一的测量平台,同时得出测量点的三维坐标、河床高程和表面流速场的分布,进而可计算断面流量。该系统具有测量精度高、速度快、操作简单等优势,已应用于都江堰河段的实际测量。 2、建立了都江堰水沙信息分析系统,采用关系数据库技术结合水利行业标准设计数据库;开发出各应用功能模块,实现了对大量基础数据的科学存储和对水文泥沙信息的综合分析利用。 3、根据枢纽区工程布局的时段变化和67年的实测流量资料,系统分析了都江堰鱼嘴和宝瓶口的分流规律。鱼嘴分流比主要受工程布局和维护的控制,1949年前内江春灌期分流不足50%,在外江闸的调控下,同期分流比达75%。飞沙堰闸则保证了凤栖窝不淘淤情况下宝瓶口的引水。 4、根据二十多年的大断面实测资料,系统分析了内江河段的冲淤规律和横断面的冲淤变化。提出了水流综合作用力的概念,其与河段年冲淤量具有较好的负相关关系。 5、从河流动力学的角度系统研究了凤栖窝河段淘淤的规律性;分析了流量和卵石运动对凤栖窝河段冲淤的影响,提出了内江河段冲/淤的临界流量约为400m3/s;论证了外江闸和飞沙堰闸的运行是凤栖窝长期不淘淤的前提条件。 6、对Einstein推移质输沙率公式的推导过程中的三个假定进行了修正,采用长江寸滩站和都江堰内江站多年的实测资料进行了验证,结果表面修正后的Einstein公式可用于山区河流卵石推移质输沙率的计算。


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