计算结果从定性上与相应河段模型试验结果一致，定量上略有差别。小浪底水库调节后，出库沙量大幅度下降，特别是大于0.025m 的中、粗沙大部分被拦截在库区。......
2023-06-23
模型试验结果的优化
【摘要】：13.4.2.1库区泥沙运动规律及输沙特性小浪底库区模型试验过程显示，洪水进入水库的壅水段之后，由于沿程水深的不断增加，其流速及含沙量分布从明流状态逐渐变化，水流最大流速由接近水面向库底转移，当水流流速减小到一定值时，浑水开始下潜并且沿库底向前运行。
13.4.2.1 库区泥沙运动规律及输沙特性
小浪底库区模型试验过程显示，洪水进入水库的壅水段之后，由于沿程水深的不断增加，其流速及含沙量分布从明流状态逐渐变化，水流最大流速由接近水面向库底转移，当水流流速减小到一定值时，浑水开始下潜并且沿库底向前运行。
异重流的潜入点一般位于淤积三角洲顶点下游的前坡段，随着三角洲顶点向坝前推近，潜入位置不断下移。异重流输移距离由60km 以上减小至2.54km。历年排沙比呈逐渐增大的趋势，水库运用第一年汛期排沙比为13.4%，至第5年增大至46.5%。
13.4.2.2 库区淤积形态及过程
模型试验结果显示，挟沙水流进入水库回水末端后处于超饱和状态，较粗泥沙很快落淤形成三角洲淤积体。三角洲前坡段水深陡增，流速骤减，水流挟沙力急剧下降，水流处于超饱和状态，大量泥沙在此落淤使三角洲不断向下游推进，由图13-18可以看出三角洲逐年向坝前推进的过程。
图13-18 历年汛末平均河槽纵剖面
淤积三角洲的顶坡段，形成位置较为稳定的河槽，且随流量大小有所展宽或缩窄。在三角洲前坡段及坝前淤积段，河床基本上为平淤。如图13-19所示，距坝约14km 处的HH10断面，在水库运用1～3 年期间淤积面基本为平行抬升，自第4年开始，淤积三角洲推进至该断面在三角洲洲面上形成了滩槽。
支流淤积泥沙主要来自干流倒灌。若支流位于干流异重流潜入点下游，则干流异重流沿河底倒灌支流，干支流交汇处及支流纵剖面较为平坦，见图13-20 (a)。若支流位于三角洲顶坡段，则可看到暴露于水面以上的拦门沙坎。支流的拦门沙顶部与干流淤积面衔接，向内形成倒坡。拦沙坎高程随干流淤积面的抬高而逐步抬升，图13-20(b)。
图13-19 库区HH10断面淤积过程
13.4.2.3 洪水期河床调整
图13-21为试验过程中洪水前后横断面变化状况，反映了洪水对河床的调整作用。该断面位于淤积三角洲洲面，洪水过程中为明流输沙。涨水时水流漫滩，之后水流逐渐归槽，并可维持在河槽中运行，说明河槽过流能力增加。对比洪水前后河道横断面形态可以看出，洪水过后，河槽冲刷下切，滩地淤积抬升，滩槽高差加大。
13.4.2.4 降水冲刷试验
图13-20 库区支流淤积纵剖面
图13-21 洪水前后河床变化
该试验模拟水库拦沙初期结束后，遇较大的洪水过程，水库迅速下降运用水位时库区的冲刷状况。库区降水冲刷试验之淤积三角洲基本推进至坝前，大部分河段有滩槽之分，河槽及滩地纵剖面比降一般为1.7‱～2‱。坝前水位在230m 的基础上日降水位5m，5 日下降25～205m，冲刷24天之后，水位再下降5～200m。冲刷历时为34 天，平均入库流量为4040m3/s，平均入库含沙量为37.5kg/m3。
试验结果表明，在坝前至距坝约10km 的范围内河槽强烈冲刷，滩面滑塌，并逐步向上游发展。距坝10km 以上至45km 的范围内，在河槽主要表现为溯源冲刷，局部形成跌水并不断向上游发展。随着主槽下切，两岸处于饱和状态的淤积物失去稳定，在重力及渗透水压力的共同作用下向主槽内滑塌。由于该河段淤积物颗粒较细，沉积历时相对较长，因此具有一定的抗冲性，自下而上发展较慢。冲刷发展至45km 以上，其表现形式为主槽溯源冲刷，滩地坍塌。由于河槽淤积物较粗，有粘性的细颗粒含量少，而使冲刷发展相对较快。支流沟口淤积物随着干流淤积面的降低出现滑塌，进而引起支流内蓄水下泄，水沙俱下，加速了支流淤积物下排。降水冲刷后河床纵横剖面形态发生了很大变化，支流拦门沙坎已不存在，河口段纵剖面改淤积时倒坡为顺坡，见图13-22。
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