曹娥江大闸闸下冲刷研究

曹娥江大闸闸下冲刷研究 第20卷第2期 2008年6月 浙江水利水电专科学校学报 J.ZhejiangWat.Cons&Hydr.CoUege Vo1.20No.2 Jun.2008 曹娥江大闸闸下冲刷研究 韩海骞,俞月阳 (浙江省水利河口研究院,浙江杭州310020) 摘要:通过整体模型针对曹娥江大闸可能出现的正常和不利淤积面貌进行闸下冲刷研究,曹娥江大闸因其规模大,工 程条件复杂,被誉为”中国潮汐河口第一大闸”,模型分潮沟维护和洪水前拓宽潮沟两种工况进行试验,得到了不同条件 下冲刷闸下淤积泥沙所需水量,结论与实测资料 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 ,水槽模型等得到的较为一致,相互印证,为工程的建设及运行提 供了可靠的依据. 关键词:曹娥江大闸;闸下冲刷;潮沟 中图分类号:TV66文献标识码:A文章编号:1008—536X(2008)020015—003 ResearchonScourofCao’eSluice HANHai—qian,yYue一 (ZhejiangInstituteofHydraulicsandEstuary,Hangzhou310020,China) Abstract:Cao’esluiceisknownas”Chinesefirstsluiceoftidalestuary”foritslarge—scaledandcomplic atedconditions.TheSCOUrof Cao’esluicebyphysicalmodelundernormalanddisadvantageousconditionsareresearched.Experime nts,includingtidalcreekretain andtidalcreekwidenningbeforeflood.providethewatervolumeintheScour.Theconclusionsareclosed tothosewhich黜providedby fieldandflumeexperiments.andarepracticalfortheconstructionandoperationoftheproject. Keywords:Cao’esluice;SCOUrofthesluice;tidalcreek 曹娥江是钱塘江下游最大的支流,位于尖山河段 的南岸.曹娥江大闸位于曹娥江口门处(见图1),挡潮 泄洪闸全宽560m,共28孔,具有防洪(潮),治涝,水资 源利用,水环境改善等多方面效益?,是曹娥江下游综 合治理和浙东引水工程的一项重要的枢纽工程.闸址 附近水域潮差大(平均潮差近6m),流速急.曹娥江口 放宽率大,涨,落潮流路分歧,在尖山附 门外江道宽浅, 近易形成江心沙,俗称”尖山中沙”.主槽随中沙的演变 在平面上频繁摆动,河床冲淤变化大,江道演变复杂. 尖山中沙的演变体现了尖山河段主槽的摆动特点,也 反映了尖山河段的两种河势变迁,在丰水年,中沙南 靠,尖山河段为顺直走北河势;枯水年,中沙北靠形成 尖山北沙,主流为弯曲走南河势.主流走北时泥沙会在 曹娥江口门外落淤形成滩地,直接影响曹娥江的泄洪 排涝,因此大闸闸下淤积面貌以及能否利用上游水量 冲刷下游淤积泥沙成为大闸工程是否可行的关键.潘 收稿日期:2008—02—22 作者简介:韩海骞(1977一),男,宁夏盐池人,工程师.从事河口海岸 工程科学研究. 存鸿等[]详细阐述了闸下淤积面貌的研究成果,本文 主要介绍正常,不利情况下闸下出现滩面时开闸放水 的冲刷情况. 图1钱塘江及曹娥江河口形势图 1)陈舟,康瑛,陈辉,等.浙江省曹娥江大闸枢纽工程可行性 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 [R].浙江省水利水电勘测设计院,2003. 2)潘存鸿,卢祥兴,王敏,等.浙江省曹娥江大闸枢纽工程可行性 研究——大闸冲淤面貌,枢纽布置和涌潮试验专题 研究报告 水源地可行性研究报告美术课题研究中期报告师生关系的个案研究养羊可行性研究报告可行性研究报告诊所 [R].浙江 省水利河口研究院,2003. 16浙江水利水电专科学校学报第20卷 1模型设计 钱塘江尖山河段宽度在2,18km之间,而平均水 深仅3,5m,因而不得不做成变态模型,经多因素综 合比选(本模型还需研究淤积面貌,因此模型范围及所 选比尺均较大),确定模型平面比尺为1000,铅直比尺 为100,变率为10.模型上边界为钱塘江老盐仓和曹娥 江马山闸,老盐仓至富春江电站及马山闸至上浦闸由 扭曲河道代替.下边界为杭州湾金山断面,模拟总水域 面积约2200km2. 对于变态模型,水流运动可以由平面二维非恒定 流运动方程与连续方程描述,泥沙运动用潮汐河口海 岸一维不平衡输沙方程和河床变形方程来描述.经过 相似变换,可以得到模型除满足几何相似外,必须满足 的水流,泥沙运动相似条件:重力相似,阻力相似,水流 连续相似,悬移相似,挟沙相似,河床变形相似以及泥 沙起动相似L2j.见表1. 表1模型相似比尺的计算值与采用值 2模型验证 模型首先选取2002年3月2813—4月313该河 段实测水文测验资料(潮位,流速,流向及表流迹线)进 行验证.试验表明,模型中钱塘江河口及曹娥江口内各 潮位站潮位过程,各测点流速流向过程以及表流迹线 均与原型吻合良好. 曹娥江大闸进行放水冲刷属于短历时的局部集中 冲刷问题,因此需要选用类似的冲刷情况进行验证.陶 家路闸位于钱塘江尖山河段南岸余姚境内,闸下泥沙 特性与曹娥江口门基本相同,于2002年4月21—22 日曾进行过放水冲刷试验,并且有详细的水文地形资 料,可以利用此资料进行冲刷验证.验证试验表明,模 型可以较好地模拟水流的凹岸淘蚀,坍塌,主流的平面 摆动以及溯源冲刷等现象.当河床变形时间比尺为 420时,无论是平面形态,断面形态还是深泓线,模型 与原型均较为一致,河床冲刷总量相对误差仅为 8.1%.综上所述,模型验证达到了较高精度,从而使方 案试验有了可靠的基础. 3试验条件 根据尖山河段南北两岸已建的近十座排水闸的运 行管理经验,开闸放水冲刷闸下潮沟主要有以下两种 情况:潮沟维护,即闸下应保持一个基本能排水的水流 通道,其作用是在闸上正常水位下能保证闸门开启泄 水;洪水前期拓宽潮沟,以满足洪水到来前的泄洪,排 涝所需要的断面,洪水总有一个由小到大,又由大到小 的过程,洪峰前起涨段的水量一般占总洪水的1/3, 1/4,因此可结合这部分水量进行潮沟拓宽研究. 本次冲刷试验主要研究在正常水文年条件下以及 特殊水文年(钱塘江连续丰水年或发生大洪水)条件下 闸下滩地的冲刷问题.根据实测资料分析与整体动床 模型研究成果,正常情况下,闸下滩面长度在2km以 内,不利情况下,闸下滩面3.5,4.5km,滩面高程均为 3.7,一1.8m,因此选取长度为2km和4.5km,高程 为3.7一一1.8m的两种地形(见图2)进行冲刷试验. 根据陶家路闸现场试验结果,曹娥江大闸闸下平 时需维持2条以上宽为65,150m,平均底高程为 一 1.0一一2.0m的潮沟,该潮沟进口段将于45d淤至 2.4m,60d淤至3.1m,即1.5,2个月需放水维护一 次.由于模型比尺较大,而上述潮沟尺度较小,因此模 型试验中考虑一条宽150m,高程为3.1m的潮沟(不 利情况下滩地面貌,高程为3.1m的潮沟维护困难,即 在闸上正常水位下难以达到冲深潮沟之目的,因此,另 外选取高程为2.6m的潮沟进行试验).对于洪水前的 拓宽试验(拓宽至450m左右),需要结合上游洪水前 期洪量进行冲刷,试验中曹娥江上游洪水按照1,2年 一 遇的1996年型洪水(洪峰1200m3/s)考虑. 由于模型冲刷时间很短,无法同时模拟外江潮汐 过程,考虑到大闸放水多在中潮位以下,为了使试验结 果较为可靠,试验外江水位按照平均中潮位选取. 综上所述,主要进行四组试验研究不同情况下冲 刷所需水量,见表2. 第2期韩海骞,等:曹娥江大闸闸下冲刷研究17 表2冲刷试验 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 表 4试验成果 试验表明,大闸闸下冲刷属于典型的溯源冲刷,在 潮沟存在的情况下,出闸水流沿潮沟很快便可到达前 缘处,由于近闸处滩面较平缓,冲刷很弱,待水流至边 滩前缘时,水流比降骤增,流速加大,河床发生冲刷,并 逐步向闸下发展. 表3为各方案冲刷水量,沙量以及水沙比表,图2 为各方案深泓线对比图.可以看出,对于正常情况下的 滩面(滩地长2km),803万m3的水量可以将高程为 3.1rn,宽为150rn的潮沟冲刷至0.3rn,4763万m3的 水量可以将高程为3.1rn,宽为150rn的潮沟拓宽至 450rn左右,闸下深泓线高程约为一0.6m;对于不利 情况下的滩面(4.5km),高程为2.6rn的潮沟在2250 万m3水量的冲刷下,潮沟最深可冲刷至0.6rn左右, 高程为3.1rn,宽为150rn的潮沟在8047万m3的水量 表3各方案冲刷水量,沙量及水沙比 吕 惶一 ,一 i 3 { . 惶二!一 3 — 4 图2闸下淤积形态及方案试验后沿程深泓线 作用下可拓宽至450rn左右. 由于模型试验冲刷时间较短,无法在过程中测量, 也无法严格确定关闸时间,因此各方案均在闸下出流 相对顺畅的情况下关闸,对于未完全冲刷至要求高程 (一1rn)的方案,可以利用水沙比进行计算其冲刷至要 求高程时所需水量: 对于正常情况下的滩面(滩地长2km),将宽150 rn潮沟(高程3.1rn)冲刷至一1rn高程需水(800, 120O)万m3;拓宽至450rn宽需水约50OO万m3. 对于不利情况下的滩面(滩地长4.5km),当潮沟 高程为3.1rn时,由于其近4km的高滩水头差很小, 冲刷能力极弱,无法达到维护的需要,因此不应使潮沟 淤积太高;对于高程为2.6rn的潮沟,冲刷至一1rn高 程时所需水量为(2200,30OO)万m3;对于宽度为150 rn,高程为3.1rn的潮沟,拓宽至450rn宽需水为 (80OO,10ooo)万m3. 试验还表明,滩地愈长,水沙比愈小,其冲刷效率 也愈高. 此外,河床演变分析利用陶家路闸现场试验资料 通过河相关系,水流冲刷能力lJ等方面的研究成果推 算出维护,拓宽冲刷水量;水槽模型l4J贝0通过不同单宽 流量的冲刷试验得出不同条件下冲刷至泄洪所需断面 时的水量,见表4. 表4各种研究手段所得的冲刷水量万m3 可以看出,三种研究 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 得出的冲刷水量较为接 近,为工程的建设及运行提供了可靠的依据,同时从侧 面说明了本文所采取的解决”体积变态”的方法是合理 的,可供类似工程在研究过程中参考应用,也为模型设 计理论的进一步完善提供参考. 参考文献: [1]潘存鸿,卢祥兴,韩海骞,等.潮汐河口支流建闸闸下淤积研究 [J].海洋工程,2006(2):38—44. [2]谢鉴衡.河流模拟[M].北京:水利电力出版社,199o:166—237. [3]王兆印,黄金池,苏德惠.河道冲刷和清水水流河床冲刷率[J].泥 沙研究,l998(1):1—11. [4]俞月阳,潘存鸿,韩曾萃.曹娥江大闸闸下冲刷水槽试验的研究 [J].浙江水利科技,2003(4):l8—20.