模型沙设计与选择.pdf

1 - 7.5 模型沙设计与选择7.5.1 模型沙设计基本原则（1）尾闾模型、河口模型、湖区模型以及长江倒灌鄱阳湖的泥沙来源主要是粒径较小的悬移质， 模型沙设计应主要考虑模拟悬移质运动赣江河道模型及长江河段模型（主要是江西段） 应主要模拟悬移质中的床沙质部分，在有资料的情况下，也可适当考虑沙质推移质泥沙2）设计以悬移质运动为主的河工模型，应紧紧抓住紊动扩散作用与重力沉降作用这对主要矛盾进行模型设计和选沙，必须满足泥沙悬浮和沉降相似3）考虑到原型悬移质泥沙粒径已经很小，湖区模型宜选用重率较小轻质模型沙，是模型沙粒径较大，以避免极细颗粒模型沙所造成的粘结性或絮凝作用4）考虑到五河及长江河段原型沙粒径相差甚大，即使选用同一重率、同一特性的模型沙，所要求的模型沙粒径组成也是不同的因此，每个模型（或每个入湖口门）所使用的模型沙，应分别配制，对口使用，并设置相应的模型沙回收系统，以节省工程成本7.5.2 动床模型设计7.5.2.1 原型泥沙特性在动床模型设计和选沙之前， 必须对试验河段原型沙特性有深刻了解据江西水利科学研究院鄱阳湖模型试验研究基地可行性研究报告（修编）[6]，鄱阳湖水系泥沙主要来自江西五河，各主要测站多年平均输沙量对比情况见表7.5.1。

由表可见，江西五河多年平均入湖沙量为1339 万吨/a，湖口站多年平均输沙量为 994.0万吨/a，鄱阳湖每年平均淤积泥沙345 万吨（不包括区间来沙），约占五河来沙总量的四分之一若考虑区间来沙，鄱阳湖年淤积量还要多1991-2006年统计结果表明，除外洲站来沙量明显减少之外，其余河流来沙量均有所增加，特别是信江、抚河和乐安河增加幅度较大表 7.5.1 五河及湖口各站多年平均输沙量对比表（单位：104t）河流水文站多年平均值[6]1991~2006 年统计1956~1984 年统计[7]赣江外洲895.0 760.95 1152.0 抚河李家渡142.0 256.94 154.7 信江梅港209.0 409.33 242.2 - 2 - 饶河虎山56.0 236.01 50.4 修水万家埠37.0 71.38 40.3 湖口（出）994.0 五河七口总入湖1339.0 1734.61 1599.3 又据鄱阳湖泥沙淤积情况调查报告[7]，1954-1984年 31 年鄱阳湖各控制站多年平均入、出湖悬移质输沙量列入表7.5.2表 7.5.2 鄱阳湖水系各控制站1954~1984 年多年平均入出湖悬移质输沙量河流站名集水面积A（km2）统计年限，年数sW（104t）K(2t/a km) 赣江外洲80948 1956-1984，29 1152 142.3 抚河李家渡15811 1956-1966 和1970-1984，26 154.7 97.8 信江梅港15535 1955-1984，30 242.2 155.9 饶河昌江渡峰坑5013 1956-1958,1963-1964 ，1966-1973 和 1975-1984 23 29.6 79.0 乐安河虎山6374 1956-1961 和1963-1984，23 50.4 79.1 修水拓林9497 1957-1984，28 155.0 163.2 潦河万家埠3548 1957-1984，28 40.3 113.6 合计136726 1834.2 区间25499 (其中产沙面积 20120) 270.0 134.2 总入湖沙量2104.2 总出湖沙量（湖口）162225 1954-1984，31 1052.0 64.9 鄱阳湖年淤沙量1052.0 1984 年之前赣江输沙量很大，其余诸河与多年平均情况接近。

文献[7]还同时给除了鄱阳湖各控制水文站多年平均月入、出湖悬移质输沙量及湖盆淤积量由表7.5.3 可以看出，鄱阳湖水系4~6 月为五河汛期，入湖沙量约占全年的 70%左右7~9 月为长江汛期，鄱阳湖水位较低，三个月内多年平均长江倒灌鄱阳湖的沙量为104.5万吨 1~6 月及 10~12月共 9 个月从湖口进入长江的悬沙量为1156.7万吨扣除长江倒灌沙量后为1052.2 万吨，即为湖口水文站多年平均出湖悬沙总量，湖区淤积量约占入湖泥沙总量的一半 3 - 表 7.5.3 鄱阳湖各控制站多年平均悬移质入、出湖输沙量及湖盆淤积量[7]（单位：万吨）1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 多年平均赣江外洲7.4 25.0 84.2 212.0 270.2 310.7 94.2 58.5 48.0 24.6 11.3 6.2 1152 抚河李家渡1.1 5.0 11.8 32.1 39.6 42.8 12.3 3.7 26.0 1.7 1.2 0.8 154.7 信江梅港1.4 8.0 19.2 43.8 53.9 76.5 24.0 7.6 3.3 2.0 1.1 1.4 242.2 饶河昌江渡峰坑0.04 0.57 1.68 5.39 7.23 13.89 6.67 3.4 0.29 0.39 0.04 0.01 39.6 乐安河虎山0.16 1.30 2.90 7.63 11.0 17.6 7.53 1.1 0.30 0.54 0.11 0.23 50.4 修水干流拓林0.90 1.10 11.50 24.1 37.5 42.8 29.2 5.2 1.90 0.30 0.30 0.20 155.0 潦河万家埠0.30 1.00 2.40 5.7 7.4 12.4 5.5 3.4 1.1 0.50 0.40 0.20 40.3 五河合计11.3 42.0 133.7 330.7 426.8 516.4 179.4 82.9 57.5 30.0 14.5 9.0 1834.2 区间1.7 6.2 19.7 48.7 62.8 76.0 26.4 12.2 8.5 4.4 2.1 1.3 270 入湖悬沙总量13.0 48.2 153.4 379.4 489.6 592.4 205.8 95.1 66.0 34.4 16.6 10.3 2104.2 各月 /全年（ %）0.6 2.3 7.3 18.0 23.3 28.2 9.8 4.5 3.1 1.6 0.8 0.5 100 * 湖口站出（入）悬沙量+72.2 +158.0 +295.5 +261.5 +134.3 +100.8 -23.6 -33.5 -47.4 +25.8 +57.8 +51.0 +1052.2 ** 湖区悬沙淤积量-59.2 -109.8 -142.1 +117.9 +355.3 +491.6 +229.4 +128.6 +113.4 +8.6 -41.2 -40.7 +1052.0 表注： *湖口站出（入）悬沙量，+为出湖， -为倒灌；** 湖区悬沙淤积量，+为淤积， -为冲刷。

月份河流站名- 5 - 前面所介绍的是二十世纪80 年代之前鄱阳湖水系入、出湖悬移质沙量的平衡计算结果二十世纪90 年代，特别是万安等水库建成之后，鄱阳湖水系来水来沙情况及水沙组合发生了重大变化，入、出湖悬沙总量及湖盆淤积量应重新进行估算，以便合理确定五河七口入湖水、沙数量及其组合现仅以赣江为例，1956~2006年来水来沙组合情况列于表7.5.4表 7.5.4 赣江外洲水文站来水来沙情况统计表年份W（108m3）Ws （104t）水沙组合年份W（108m3）Ws （104t） 水沙组合1956 中水中沙1982 中水中沙1957 中水中沙1983 大水大沙1958 中水中沙1984 中水大沙1959 中水中沙1985 中水中沙1960 中水中沙1986 小水小沙1961 大水大沙1987 中水小沙1962 大水大沙1988 中水中沙1963 小水小沙1989 中水中沙1964 中水中沙1990 中水小沙1965 小水中沙1991 692.65 477.90 中水小沙1966 中水中沙1992 1969.33 2560.12 大水大沙1967 小水小沙1993 1167.70 899.13 中水小沙1968 中水大沙1994 1748.19 1590.85 大水中沙1969 中水中沙1995 1205.06 879.69 大水小沙1970 大水大沙1996 851.26 612.91 中水小沙1971 小水小沙1997 1441.53 864.92 大水小沙1972 中水中沙1998 1675.31 1055.44 大水中沙1973 大水大沙1999 997.18 488.62 中水小沙1974 小水小沙2000 671.84 275.45 中水小沙1975 大水大沙2001 797.67 350.98 中水小沙1976 大水中沙2002 1419.56 951.11 大水小沙1977 中水中沙2003 668.06 380.80 中水小沙- 6 - 1978 小水小沙2004 462.06 198.69 小水小沙1979 小水小沙2005 1030.51 638.92 中水小沙1980 中水中沙2006 991.54 575.09 中水小沙1981 大水中沙由表可见， 自 1992年之后，外洲站来沙量明显减小，差不多减少了三成多，除 1992、1994和 1998三年之外，其余全部是少沙年份。

当赣江干流峡江枢纽兴建后，将会拦截相当一部分泥沙， 进入赣江尾闾河段的泥沙数量还会进一步减少同样的，修水干流的拓林水库及待建的昌江干流的浯溪口水库也会对控制鄱阳湖入湖沙量起到积极作用表7.5.5 为鄱阳湖水系各控制站近年来水沙特征值统计表，赣江输沙量明显减少，但其余诸河较以前有所增加表7.5.6 为各站多年统计水文、泥沙极限值表，可作为模型鄱阳湖供水供沙系统的设计依据表 7.5.5 鄱阳湖水系各控制站1991~2006 多年平均水沙特征值统计表河流站名Z(m) Q(m3/s) S(kg/m3) Ws(×104t) （悬）50d（mm）W(×108m3) 赣江外洲18.77 3351.3 0.072 760.95 0.056 1056.87 抚河李家渡25.75 721.0 0.113 256.94 0.051 227.38 信江梅港20.36 1380.8 0.094 409.33 0.014 435.46 饶河渡峰坑24.36 1212.49 0.118 451.2 0.028 382.37 饶河虎山22.24 748.37 0.10 236.01 236.0 修水万家埠22.80 247.6 0.092 71.83 78.08 长江湖口0.064 鄱阳湖星子14.96 表 7.5.6 鄱阳湖各主要控制站水位、流量、含沙量极限值统计表河流站名Zmax（m）（日期）Zmin （m）（日期）Qmax（m3/s）（日期）Qmin（m3/s）（日期）Smax（kg/m3）（日期）赣江外洲25.42 94-6-19 13.74 07-12-20 19100 94-6-19 4.15 02-12-16 1.63 60-8-14 抚河 李家渡33.08 98-6-23 12.02 00-12-4 9930 98-6-23 0.04 92-10-28 1.01 02-6-17 信江梅港29.84 98-6-23 14.09 00-12-16 12200 98-6-23 0.75 97-1-14 1.19 71-6-3 饶河 渡峰坑34.27 20.52 8640 2.5 4.21 - 7 - 98-6-26 01-11-22 98-6-26 91-12-14 96-6-18 饶河虎山20.32 98-7-24 20.09 05-10-27 7510 98-7-24 8.2 99-12-24 1.66 93-6-19 修水拓林修水 万家埠29.68 05-9-4 20.86 08-10-27 9707 94-3-16 0.94 93-2-7 1.62 77-6-15 长江湖口鄱阳湖星子22.52 98-8-2 7.11 04-2-4 表 7.。