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大沽河干流渗漏对河道洪水演进的影响研究

田守波  
【摘要】: 大沽河是胶东半岛最大的河流,干流全长179.9km,在青岛市内的面积为4850.7km~2。大沽河属于宽浅型砂质河床,断面不规则,河床渗透力强,河道经常处于干涸状态,除雨季在流域出现大的洪水外,大沽河干流河道基本不过水,大沽河的河道渗漏补给直接影响着行洪流量和地下水补给量的大小。另外,在大沽河上建立了一系列橡胶坝来拦蓄地表水,洪水发生的规律更加复杂,再用传统的洪水演进模型进行预报的话,就很难预报准确,必须考虑大沽河河道渗漏对洪水演进的影响。深入研究大沽河渗漏对河道洪水演进的影响,对于防洪预报和地下水资源综合利用都具有非常重要的意义。 本论文在青岛市水利专项《大沽河渗漏对河道洪水演进的影响研究》的资助下,通过现场水文观测和野外渗漏试验,研究了大沽河河道的渗漏规律,并计算出了各个河段的稳定渗漏通量;在此基础上,利用MIKE11软件建立大沽河考虑渗漏条件下的一维河道洪水演进模型,并通过应用实例分析了河道渗漏对洪水演进的影响,验证了模型的可靠性。取得了一些新的认识与结论: (1)通过野外原位入渗试验,测定大沽河上、中、下游不同位置的入渗通量的变化规律。试验结果同样显示,入渗通量随时间的变化可分为两个阶段,入渗初期渗漏量较大,随时间的延续入渗量很快趋于稳定。另外,河道上游砂土的入渗通量比中游的大;并且,在上游河段,距离河道越近,包气带渗透性越好,入渗通量越大。通过3次原位试验,测得于家小里(上游近岸)稳定入渗通量为24.2 m~3/(d·m~2),王璧(上游远岸)稳定入渗通量为8.6 m~3/(d·m~2),南沙梁村(中游近岸)稳定入渗通量为19.9 m~3/(d·m~2)。 (2)根据野外试验结果,河道初始状态为干河道时,非饱和渗漏时间很短,而且其渗漏量所占总渗漏量的比例非常小,所以可以近似地用稳定入渗通量来计算行洪期间的河道渗漏量,而不需要考虑非饱和渗漏过程的影响。在洪水演进模型中,在不同河段分别采用相应的稳定渗漏系数(1/s)来计算河道的渗漏量,既可以简化模型,也不影响洪水演进模拟的精度。 (3)利用基于MIKE11所建立的洪水演进模型对2003年4月份大沽河流域远程调水实例进行模拟。研究结果表明,各观测断面的流量过程和水位过程的计算值与实测值相当吻合,而且大沽河各段渗漏量的计算值与实测值也基本吻合,说明所建立的模型能够较好地模拟渗漏影响下大沽河干流的洪水演进过程。 (4)利用校正后的模型分析了各种因素对河道渗漏量的影响。结果表明,当保持模型中其他参数不变的条件下,将模型率定的渗漏系数增加25%或降低25%,则渗漏量也分别增加77×10~4m~3或减少78×10~4m~3,说明河床渗漏量与渗漏系数呈线性递增关系;同样,河床渗漏量与河床糙率也呈线性递增关系。但是,河床糙率对河道洪水演进时间的影响程度要大于渗漏系数对其的影响。


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