嘉陵江亭子口水库泥沙淤积计算研究

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1、嘉陵江亭子口水库泥沙淤积计算研究万建蓉卢金友宫平(长江水利委员会长江科学院武汉中国430010))摘要：本文利用一维不平衡输沙原理对嘉陵江亭子口水库正常蓄水位458m运用方案进行了库区泥沙冲淤计算分析。计算结果表明：当枢纽运用至100年末时，库区泥沙淤积量为21.808亿m3，当枢纽运用至20年末时，遇不同频率洪水时，受库区泥沙淤积影响，昭化以下41.9km河段及昭化以上10km左右河段水位抬高1.05m～2.53m。关键词：水库泥沙数学模型淤积计算1前言嘉陵江是长江上游左岸最大一条支流，流域面积159800km2。干流全长1120

2、km，其中广元以上为上游，河段长380km，为山区性河流；广元至苍溪为中游上段，河段全长175km，属深丘区，；苍溪至合川为中游下段，河段长470km，该段河谷开阔，谷宽一般为400～2000m；合川以下为下游，河长95km，为高山峡谷河段。含沙量居各大支域面积156142km2流域的97.7%分别为665亿m12000万t，输沙量7万t文站年径流量分别占长江干流寸滩水文站和宜昌水文站的19％和15％，悬移质输沙量分别占27％和24％，嘉陵江泥沙是三峡水库泥沙的重要来源之一。-1-亭子口水利枢纽位于嘉陵江干流中游广元～苍溪峡谷河段，

3、上距广元147km，下距苍溪县城15km，坝址控制流域面积62550km2，是嘉陵江干流开发中大型控制性工程。库区涉及广元至坝址干流河段和支流白龙江、清水河的河口段等。干流广元至昭化段长约26km，河床平均比降约0.8‰，；昭化至大清沟，长约36km，平均比降0.67‰；大清沟至亭子口枢纽坝址河段长约97km，平均比降0.67‰。图1为库区河道平面示意图。亭子口站是亭子口枢纽的入库代表站，多年平均径流量为203亿m3，多年平均输沙量6100万t，推移质量为14.9万t。本文将利用一维全沙数学模型，研究库区泥沙淤积。2计算条件及计算方

4、案2.1计算条件计算的水沙条件通过对水库上游干流主要控制站新店子站长系列水沙资料的统计分析，选择1974～1983年共10年水文系列为典型代表系列。典型系列新店子站水量及悬移质输沙量的年平均值分别为64.4亿m和3490万t，与多年平均值64.33亿m和3660万t十分接近。33计算时段划分及计算河段每年划分60个时段，汛期时段短，枯季长，10年共划分600个计算时段。计算河段地形为1992年测量，嘉陵江干流坝址至广元市以上共163km左右，布置了32个断面；支流白龙江汇口以上17.8km，布置了6个断面。2.2计算方案本次计算方案

5、为458-442（447）-438m，其中正常蓄水位为458m，汛限水位442m，死水位438m。3数学模型计算采用长江科学院根据一维不平衡输沙原理建立的水库冲淤数学模型软件“HELIU-2”，模型采用的基本方程经简化后如下：-2-（1）水面线计算式432U0?U2n2Q2?xB43B0（1）Z?z0?(103?103)?22gAA0（2）悬移质含沙量变化方程Si?S*i?(Soi?S*oi)e?Y?(S*oi?S*i)Y?1(1?e?Y)(i?1,2,?,8)式中：Y?（2）??i?xqS*i?KiS*mS*mU3m?k()gh?

6、m采用m=0.92，k/gm=0.0175，得S*mQ2.76B0.92?0.3.680.92A?m??Pi?ii?180.92?m0.92Ki为分组挟沙力系数，采用窦国仁公式：Ki?(Pii)??(Pi?18ii)?Pi为悬移质级配，由下式计算：?Poi?Pi??Gsoi??Gsi?(G??G)si?soi平衡不平衡（3）悬移质引起的河床变形?Z1??i?18(Q0S0i?QSi)?t（3）'?siB?x（4）推移质输沙率推移质输沙率用长江科学院提出的推移质输沙经验曲线求得。输沙曲线的关系式为：-3-Vdqs（4）~gdd

7、gd式中：m?1h?mVd?/()Umdhm?4.7()0.06d50（5）泥沙起动流速公式（张瑞瑾公式）：1h???10?hUc?()0.14.6sd?0.0.72（5）d?d（6）推移质引起的河床变形?Z2??i?916(Gboi?Gbi)?t（6）'?siB?x上述各式中：Δt为时段；Δx为两断面间距；Si、S*i分别为分组含沙量及挟沙力；S*m为断面总的挟沙力；q为单宽流量；ωm为非均匀沙平均沉速；k和m分别为挟沙力系数和指数；β为指数，取1/6；Ud为近床面流速；uc为床沙起动流速；d为粒径；H为水深；qb为推移质

8、单宽输沙率；Gb为推移质总输沙率；Gs为断面悬移质输沙率；脚标“0”代表已知断面。该数学模型曾应用于三峡、丹江口等水库库区泥沙淤积计算，计算成果均通过专家评审。4库区泥沙淤积规律分析4.1宝珠寺水库拦沙计算分析亭子口回水变动区内有支流