渭河下游洪水冲淤特性及输沙用水量研究

渭河下游洪水冲淤特性及输沙用水量研究 陈雄波 ,杨丽丰 ,张厚军 ,李世滢 ()黄河勘测规划 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有限公司 ,河南 郑州 450003 摘 要 :介绍了渭河下游洪水期输沙用水量研究的必要性 ,提出了新的洪水期输沙用水量计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,确定了不同水平年3 的输沙用水量 。认为 : ?渭河下游非漫滩洪水的冲淤临界条件与含沙量有关 ,当咸阳与张家山含沙量在 300 kg /m以下 3 时冲淤临界流量随含沙量的增加而增大 ,当含沙量超过 300 kg /m以后冲淤临界流量有所减小 ; ?洪水期输沙用水量与 来水来沙 、河道淤积水平密切相关 ,河床边界条件对输沙用水量也产生一定的影响 ; ?利用渭河下游高效输沙洪水淤积 比的计算公式得到的渭河下游洪水期输沙用水量是基本可信的 。 关 键 词 : 冲淤特性 ; 平滩流量 ; 输沙用水量 ; 高效输沙洪水 ; 渭河下游 ( ) 中图分类号 : P333文献标识码 : A文章编号 : 1000 - 1379 2007 08 - 0024 - 03 近年来 ,渭河流域及相关地区经济社会对水资源的过度需,水漫滩前后水流的水力学特性 、输沙特性都发生了较大变化 求 ,已经明显超过了流域自身的承载能力 ,河道朝着排洪和输 在滩地上的那部分水流速度降低 ,基本上没有输沙能力 ,漫滩 沙能力降低 、功能性断流时有发生的不利方向发展 ,生态需水 洪水的冲刷量明显小于同等水量的平滩洪水 。洪水漫滩后还 量难以得到保障 。引江济渭入黄 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 从长江 、汉江 、嘉陵江等 会造成滩区群众生命财产损失 ,因此引江济渭入黄方案研究时 调水入渭入黄 ,可补充渭河 、黄河水资源的不足 ,并拟在调水入 暂不考虑用调水塑造漫滩洪水 ,在 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 洪水冲淤临界条件时 , 渭的支流上建立平原水库 。研究渭河下游洪水期输沙用水量 只考虑非漫滩洪水 。 的大小 ,对于确定平原水库调节库容和水库运用方式具有十分 根据渭河下游来水来沙和河道冲淤特性 ,将渭河下游日均 3 重要的意义 。 含沙量小于 20 kg /m的非漫滩洪水称为低含沙量洪水 , 日均 3 [ 1,3 ] 含沙量为 20,100 kg /m的洪水称为中等含沙量洪水 ,日均含 输沙用 水 量是 指 输 送 一 定 量 的 泥沙 所 用 的 水 量 。 3 沙量为 100,300 kg /m的洪水称为较高含沙量洪水 ,日均含沙 1960,1973年 ,渭河下游河床演变受三门峡水库运行方式和潼 3 量大于 300 kg /m的洪水称为高含沙量洪水 。为定量计算单位 关高程大幅抬升的影响 ,河道发生大量淤积 ,这段时期的输沙 体积水量引起的河道冲淤量 ,以“冲刷效率 ”为参数 。冲刷效率 用水量不能真实地反映水流输沙能力 。1974年后 ,河道冲淤性 3 是指当咸阳 、张家山两站来水量为 1. 0 m时 ,咸阳 —华阴河段 质主要由来水来沙条件控制 ,输沙用水量基本可以反映渭河下 3 () 的冲淤量 以 kg 计 , 冲 刷 为 负 值 , 单 位 为 kg /m。统 计 了 游的输沙能力 ,故分析时以 1974年后的实测资料为主。 1974,2003年非漫滩洪水各级流量咸阳站的来水来沙比例 、河 道冲淤量 、冲刷效率 ,见表 1。 1 洪水期冲淤临界条件 3 分析表明 ,当洪水期平均流量为 400 m / s左右时 ,低含沙渭河下游的泥沙主要由暴雨洪水挟带 ,大暴雨形成高含沙 3 大洪水 ,小暴雨形成高含沙小洪水 ,这种水沙特点对河床演变 量洪水排沙比可达到 100 % ; 当洪水期平均流量达到 600 m / s () 影响极大 。1974,2003年 ,渭河下游 咸阳 +张家山 ,下同 共 左右时 ,中等含沙量洪水排沙比可达到 100% 。通过分析渭河 3 下游洪水来源 ,上述两类洪水主要来自渭河干流咸阳站以上 。 发生平均流量大于 400 m/ s的洪水 112 场 , 总历时 629 d, 占 1974,2003年汛期总天数的 17. 0% 。洪水期来水量 457. 2 亿 对于较高含沙量的洪水 ,排沙比为 100%时对应的平均流量约 3 m,占同期汛期来水量的 53. 9% ;来沙量 41. 9亿 t,占同期汛期 3 为 1 000 m / s,此类洪水中的水量主要来自渭河干流 ,沙量却主来沙量的 59. 7% 。这 112 场洪水造成渭河下游的总冲淤量为 3 6. 33亿 t,占同期汛期冲淤总量的 134. 5% 。渭河下游汛期来水 要来自支流泾河 ;含沙量大于 300 kg /m 的高含沙量洪水的水3 来沙主要在洪水期输送 ,且冲淤幅度大 、速度快 ,就多年平均水 量和沙量都主要来自泾河 ,当平均流量为 800 m / s左右时 ,排平来看 ,洪水期来水量 、来沙量均占汛期的 50%以上 。不同类 沙比可达 100 % 。 根据不同含沙量级非漫滩洪水冲淤特性和 洪水期平均流 漫滩洪水的冲淤临界条件 ,见表 2。1974,2003年的多年平均值大致相等 ,洪峰流量在 963 ,1 5403 3 表 1 非漫滩洪水各级流量的水沙量和冲淤量 m/ s之间 ,平均为 1 248 m/ s; ?含沙量及来沙系数中等 ,分别 3 - 6 为 70 kg /m 和 0. 19 kg?s?m ; ?这类洪水主要来自干流咸 咸阳 咸阳 冲刷持续冲淤流量级 / 阳以上 ,来水比例占 64% ,73 % , 平均为 70% , 且洪水持续时 来水 来沙 场次 / 量 / 效率 /天数 洪水类别3 - 1 比例 / 比例 /() m?s -3 d ) ( 亿 tkg?m 间及水量较河道淤积的洪水持续时间及水量均有所增加 。河 % % 道发生冲刷的洪水特征 : ?洪水场次平均为 6. 1 场 , 洪峰流量 低含沙12 80 85. 9 81. 6 - 1. 049 - 32. 0 400 ,5503 3 在 820 ,2 786 m/ s 之间 , 平 均 为 1 542 m/ s, 洪水 场 次 是 量洪水 10 56 83. 6 80. 4 - 1. 30 - 38. 0 550 ,800 1974,2003年平均值 3. 7场的约 1. 6倍 ; ?洪水含沙量平均为> 800 8 46 84. 1 70. 4 - 1. 726 - 41. 6 合 计30 182 84. 4 77. 0 - 4. 08 - 37. 6 3 - 6 400 ,550 71 kg /m ,约 80%的洪水来沙系数小于 0. 1 kg?s?m ; ?这 中等含沙12 67 72. 7 44. 8 0. 169 6. 4 类洪水主要来自咸阳以上 ,比例占 74% ,82 % ,洪水持续时间 量洪水 550 ,80016 79 80. 3 59. 3 - 0. 946 - 21. 0 及水量约为河道冲淤相对平衡的 2倍 。 > 800 13 79 81. 6 56. 3 - 2. 662 - 37. 6 合 计41 225 79. 6 55. 0 - 3. 43 - 24. 1 400 ,550 3 14 66. 9 24. 2 0. 219 34. 8 较高含沙 3 洪水期输沙用水量计算公式的建立和验证 550 ,800量洪水 3 12 58. 0 12. 1 0. 203 30. 2 > 800 7 31 70. 3 34. 2 - 0. 19 - 6. 9 根据洪水冲淤临界条件和典型年洪水特性分析 ,当水沙搭 合 计13 57 67. 8 28. 5 0. 23 5. 7 配关系不同时 ,河道的冲淤性质和冲淤量都明显变化 。点绘 400 ,550 7 41 35. 5 7. 6 0. 915 56. 1 高含沙(1974,2003年非漫滩洪水下游河道淤积比与咸张 咸阳及张家 550 ,800量洪水 5 19 43. 6 17. 1 0. 022 1. 9 )山两站 ,下同 来沙系数的关系 ,见图 1。 > 800 4 20 51. 4 28. 1 - 0. 285 - 16. 1 16 80 43. 7 17. 1 0. 652 14. 3 合计 表 2渭河下游非漫滩洪水冲淤临界条件 平均流量 / 洪峰流量 / 含沙量 /3 - 1 3 - 1 含沙量级- 3 ()()mm?s ?s ( )kg?m 低含沙量洪水< 20 400 650 中等含沙量洪水 600 1 000 20 ,100较高含沙量洪水 1 000 1 700 100 ,300高含沙量洪水 > 300 800 1 400 图 1 场次洪水渭河下游淤积比与咸张来沙系数的关系 3 从表 2可以看出 :当咸阳 、张家山两站含沙量在 300 kg /m从图 1可以看出 : 渭河下游洪水期随着来沙系数的增加 , - 6以下时 ,随着含沙量的增大 ,冲淤临界流量呈增大趋势 ; 但是当 淤积比逐渐增加 ; 当咸张来沙系数达到 0. 1 kg? s?m 左右 3 含沙量超过 300 kg /m以后 ,冲淤临界流量反而有所减小 。这 时 ,淤积比为 0,即河道处于相对冲淤平衡状态 。另据实测资料 3 主要是渭河来沙较细 ,平均含沙量大于 300 kg /m的洪水的流 分析 ,在汛期的平水期 ,下游河道一般都是淤积的 。根据引江 动特性和流变特性有所改变 ,挟沙能力随着来沙量的增加而增 济渭入黄方案研究的要求 ,要实现整个汛期冲淤基本平衡 ,需 大 ,高含沙量洪水在渭河下游窄深河槽内具有较强的输沙能 要重点分析使河道发生冲刷的洪水 。 力 ,冲淤临界流量反而有所降低造成的 。 选取 1974 ,2003 年渭河下游咸张平均含沙量小于 100 3 3 - 6 kg /m 、洪峰流量大于 800 m / s、来沙系数小于 0. 1 kg?s?m 2 典型年洪水特征分析() 的非漫滩洪水 称为高效输沙洪水 ,点绘渭河下游此类洪水咸 η1974,2003 年渭河下游主槽淤积典型年 、冲淤基本选取 张来沙系数与河道淤积比 的关系 , 见图 2, 图中以华县汛前平 平衡典型年和冲刷典型年 ,分析这些典型年洪水期的来水量 、 η滩流量 Q为参数对洪水进行分组 。可以看出 ,与来沙系数的 平 来沙量 、持续时间 、冲淤量等的变化 ,为确定洪水期输沙用水量 () 关系比较密切 , 两者大致呈对数关系 见拟合曲线 。 提供参考 。对漫滩洪水 ,根据漫滩程度和洪水的持续时间 ,分 析输沙用水量约占全部水量的 70% ,90 % ;非漫滩洪水都在主 槽内输送 ,所有水量均计入洪水期输沙用水量中 。 分析 3种典型年的洪水期输沙用水量可以发现 ,主槽发生 淤积 、冲淤相对平衡和冲刷的洪水特征不同。其中河道发生淤 积的洪水特征为 : ?洪水场次平均为 2. 8 场 , 不及 1974 ,2003 3 年的平均值 3. 7场 ,洪峰流量在 777 ,1 055 m/ s之间 ,平均为 3 902 m/ s,相对较小 ,而含沙量及来沙系数均较大 ,分别为 215 3 - 6 kg /m和 0. 52 kg ? s?m ; ?洪水持续时间短 , 水量少 。可 图 2 高效输沙洪水时渭河下游淤积比与咸张来沙系数的关系 3 从图 2还可以看出 ,华县汛前平滩流量小于 3 000 m/ s的 ΔW S - 5 S( ) ( ) η + 1. 74 1 渭河下游非漫滩洪水的冲淤临界条件与含沙量有关 , 0. 91 ×ln + 9. 3 ×10= =×Q 平xz Q W 3 S当咸张含沙量在 300 kg /m以下时 ,冲淤临界流量随含沙量的 3 Δ式中 : W 为淤积量 ; W 为来沙量 。 S S 增加而增大 ;当含沙量超过 300 kg /m时 , 冲淤临界流量有所 如果给定洪峰流量 ,根据汛期的来沙量 、冲淤水平和华县 减小 。 ( ) 2 洪水期输沙用水量与来水来沙 、河道淤积水平密切相 站汛前平滩流量 , 就可以计算出高效输沙洪水的水量和持续 关 ,河床边界条件对输沙用水量也产生一定的影响 。 时间 。( )3 建立了渭河下游高效输沙洪水淤积比的计算公式 ,该 式与场次洪水的水沙搭配关系及华县断面的平滩流量有关 ,并 4 不同水平年汛期输沙用水量论证了公式的合理性 。 ( )4 根据高效输沙洪水淤积比计算公式 、不同水平年汛期 对渭河未来沙情的预测是估算河道不同水平年输沙用水 来沙量及华县断面中水河槽时的平滩流量 ,得出了不同洪峰流 量的基础 。根据近期渭河流域治理开发程度不断增大的实际 量条件下 ,渭河下游洪水期的水量和持续时间 ,为确定引江济 情况和黄土高原水土流失治理力度不断加大的规划方案 ,预见 渭入黄方案平原水库的规模和运用方式提供了技术支撑。 未来渭河流域平均来沙量将呈减小趋势 。经分析 ,不同水平年 汛期来沙量分别为 : 2000 年 , 3. 18 亿 t; 2020 年 , 2. 71 亿 t; 2030 年 , 2. 55亿 t。 根据华县站历年洪峰流量的出现频率 ,并考虑到充分发挥 现有河道整治工程的效果 ,可以得出 : 渭河下游保持较适宜的 参考文献 :3 中水河槽时 ,华县站平滩流量约为 3 000 m/ s。采用上述计算 [ 1 ] 高季章 ,王浩. 黄河治理开发与南水北调工程 [ J ]. 中国水洪水期输沙用水量的方法 ,在 2000 水平年 ,为了维持渭河河道 ( ) 利水电科学研究院院报 , 1999 1 . 主槽的过流能力 ,利用洪水期高效输沙的特点 ,当调节汛期洪 3 黄金池 ,刘树坤. 黄河下游输沙用水量的研究 [ J ]. 中国水 峰流量 为 1 200 ,1 500 m/ s 时 , 高 效 输 沙 洪 水 的 水 量 为 [ 2 ] 3 ( ) 利水电科学研究院院报 , 2000 1 . 29亿 ,35亿 m,历时为 31,43 d;在 2020水平年来沙条件下 , 3 严军 ,胡春宏. 黄河下游河道输沙水量的计算方法及应用 调节洪峰流量到 2 000,3 000 m/ s,渭河下游汛期主槽冲淤平 [ 3 ] 3 ( ) [ J ]. 泥沙研究 , 2004 4. 衡时 ,高效输沙洪水的水量为 17 亿 ,24 亿 m,持续时间为 11 张翠萍 ,张原峰 ,李文学. 渭河下游河道近期冲淤概况及 ,20 d; 在 2030 水平年来沙条件下 , 调节洪峰流量到 2 000 , 3 输沙水量初步分析 [ R ]. 郑州 : 黄河水利科学研究院 , [ 4 ] 3 000 m/ s,为保持渭河下游主槽过流能力 ,高效输沙洪水的水 3 2002. 量为 16亿 ,23亿 m,持续时间为 10,19 d。 【责任编辑 翟戌亮 】() [ 3 ] 上接第 23页 数据 ,为研究水深变化趋势 、淤积预测等提供支,寇继生. 防汛综合数据库集成元数据库设计 [ J ].李订芳 ( ) 持 。应用表明 ,黄河口水深分析管理系统能够对数据进行有效 计算机应用研究 , 2004 12 . 管理 ,提高数据处理的效率 ;系统的数据流程顺畅 ,构建的分析 罗海江 ,王文杰 ,唐贵刚. 国家环境监测综合数据空间元 [ 4 ] ( ) 数据库系统的设计 [ J ]. 中国环境监测 , 2000 5 . 平台能提供水深研究的常用分析方法 ; 依托于 Su rfe r的数据展 示功能可以有效反映海岸演变 、水深变化的趋势 。系统具有简 A R H u rson, M W B righ t, S Pakzad. M u ltida taba se Sys2 [ 5 ] 洁 、直观的特点 。存在的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 是数据分析功能只开发了主要的 tem s: A n A dvanced So lu tion fo r Globa l Info rm a tion Sha ring 方法 ,完善数据分析方法是今后努力的方向 。 [M ]. Ca lifo rn ia: IEEE Comp u te r Soc ie ty P re ss, 1998. Cheng H su. En te rp rise In tegra tion and Mode ling: The M e ta [ 6 ] da taba se App roach [M ]. Bo ston: Kluwe r A cadem ic Pub lish2 参考文献 : e rs, 1996. [ 1 ] 程承旗 ,赖志斌. 元数据和数据集一体化管理模型及应用 ( ) 研究 [ J ]. 测绘通报 , 2000 5. 【责任编辑 翟戌亮 】[ 2 ] 赖志斌 ,夏曙东 ,王浒 ,等. 基于元数据和数据集管理的应 ( ) 用模型研究 [ J ]. 地理科学进展 , 2002 4.