（水利工程专业论文）赣江生米大桥建设对通航及行洪影响研究.pdf

援要 摘要 本文利用河演分析、二维水沙数学模型和河工模型试验对赣江生 米大桥建设看是然条件下及江心荸翳切滩后对符洪耪逶航影响进行了 研究。通过对赣江南昌河段的近期河床演变过程及原因的分析，总结 了该淹段河床演变的特点，并就生米大桥建桥矮自然条佟下帮切滩聪 的河床演变趋势进行了定性分析。并采用平面二维水流泥沙数学模型 蠢涎工模型试验，对赣涯生米大桥建耩后、建耩帮注心溯锈滩工程阍 时实施后的水位、流速、水动力轴线、河床冲淤变化及拼轴线法线方 蠢与承流静夹麓进行了爨体研究，并藩防洪、逶靛襄潺势可麓产生黥 影响进行了分析。 关键词：赣江生米大桥、通航、行激、河床演变、 二维窳沙数学模型、河工物漫模型 a b s t i 认c 薯 a b s t r a c t r i v e r b e de v o l v e m e n ta n a l y s i s ，t w o d i m e n s i o n a ln u m e r i c a lm o d e la n d p h y s i c a lm o d e l h a v eb e e n a p p l i e dt oa n a l y z e t h ee f f e c to f b u i l d i n go f s h e n g m ib r i d g eo rb o t h b u i l d i n go f s h e n g m ib r i d g ea n ds c r a t c ho fa i to nt h en a v i g a t i o na n d 露。藤。b ya n a l y z i n gt h en e a r f u t u r ef l u v i a lp r o c e s s o f n a n c h a n g r e a c hi nk a n ，t h ec h r e m a t i s t i c so f t h i sr e a c hh a v eb e e n s u m m a r i z e d t h ep o t e n t i a lc h a n g eo fr e g i m eo fr i v e ri n f l u e n c e d b yt h eb u i l d i n g o f s h e n g m ib r i d g ea n d t h es c r a t c ho fa i rh a sb e e n p r e d i c t e d b yu s i n gt h et w o - d i m e n s i o n a l w a t e r - s e d i m e n tn u m e r i c a lm o d e la n dt h ep h y s i c a lm o d e l ，t h ec h a n g eo fw a t e rs u r f a c e p r o f i l e ，f l o wf i e 地h y d r o d y n a m i c sa x e s ，t h es c o u ra n dd e p o s i t i o no fr i v e r b e da n dt h e i n c l u d e da n g l eo ft h en o r m a ll i n gt o t h ea x e so ft h eb r i d g ea n dt h ew a t e r l i n ea f t e rt h e b u i l d i n go f t h e b r i d g ea n dt h e s c r a t c ho fa l th a sb e e nr e s e a r c h e dp a r t b yp a r t t h e i n f l u e n c e so ft h e s ep r o j e c t so nf l o o dc o n t r o l ，n a v i g a t i o na n dr e g i m eo fr i v e rh a sb e e n a n a l y z e d k e y w o r d s ：s h e n g m ib r i d g e i n k a n , n a v i g a t i o n , f l o o d ，r i v e r b e de v o l v e m e n t ， t w o - d i m e n s i o n a f l o w - s e d i m e n tm a t h e m a t i c a lm o d e l ，r i v e rm o d e l 幕章疆堍 1 问题韵提出馨喃l 第一章绪论 南昌市地处江西省北部，都阳湖滨，介于东经1 1 5 。2 7 一1 1 6 。3 5 、北纬约 2 8 。1 0 , - 2 9 。1 1 。之藤，东枣嚣窝装名戆武夷凌瑟，嚣囊誊遴阉塞手毽戆势嚣玉，嚣 邻游览避署胜地庐山，千里赣江纵贯全城，是中原和南方闽粤之问的咽喉地段， 既是沿海的内地，又是内地黼沿。 赣江毒墨涎羧将素墨枣分楚基蠢、鼙憨嚣今壤嚣，瓣城嚣瓣秘镤、发器毒赣 渡南昌河段的缴展相依相存，在顺应河势榴继实施“一泼两岸”道路防洪系列工 程一红谷大堤改线工程、喻容湾大堤改工獠、猴堤段局酃改线工程之后，南昌市 爻了逶一参狯谯嚣城嚣懿发袋耧送一步掇麓缓枣瓣发震空凌、翔抉城露凭遘程， 又规划部署了擞米大桥建设工程。生米大轿的建设，将带动外环沿线地块的开发 建没，拉大南舄的城市框架，保障南昌市经济可持续性发展有着重要意义。由于 耩使海葭蠢上纛下分豢穹三渊、薪舞、叟袋滩、茳舀潮、红蓦溅、裘塞湃，溪寒 平谳形态复杂，在自然情况下，滩地、深横、主流线易变；河段内踌江建有南昌 大榜和八一大挢；此外，省市造船工业、取水工程、港翻、码头等黧凝设施和昌 鬻、蓦耗城区瞧分布在本涎浚疆岸。签予擞来太轿嚣鲶像萋懿蠢要魏，研究赣葭 生米大桥的建设对通航和行淤的影响，悬缀有必要的。本文采用河演分析、二维 水沙数学模型和河工物理模型试验对此进行研究。 1 2 研究综述 1 9 世纪f r o u d e 提出著名的f r o u d e 定棒，奠定了物联比尺模型的联论基础嘲， 并酋次应用于船舶阻力的比尺模型试验。1 9 1 4 年，b u c k i n g h a m 川提出了相似准 爨| l 瓣麓定理。畿赛上纂一个澈滚求力学试验室羽予1 8 9 8 年塞德嚣窳爨辩学家 h e n g e l s 在德圜建立【8 l 。从此，河流物理眈尺模型得到迅速发展，并成为解决各 种水利工程问题的普遍公认的一种工具。 湾工兹理摸慧1 9 ) 试验虿骥溺溺滚在囊然溃嚣下及骖建农王建筑翡惹塞疼及 河海天学工程碰每擎位论文 河道的水流泥沙遥动规律、摊沙特性、冲淤形态、河势变化等，是研究河床演变、 溺邀整治及洪水预测预演和水痒运行方式镶边界条彳牛复杂、三维性较强阀题的重 耍簪段。它可黻淹理论和计冀模型酶建立掇供依据帮支挎，也冒竣瓣基宥静理论 结果提出修正或质疑，并以此推动这一领域的研究深入发展。目前，我国工程设 计中的多数重大水力学阉题仍是通过水力举模型试验解决，试验模型邋常按重力 相似准辩设计。大量模叠l 试验诞疆，永工模歪能够预演大多数原蝥工穗的复杂三 元水流现象。目前，除了典型的水力问题外，有提出了一些新领域的问题，这些 新领域需要现代他的量测技术秘对于模型糖似进行更为复杂深入的考虑。这些都 蕊予各种海工物壤模垂都必须宥一定鹃尺寸，其上限受爽验室的现实的可筢幢酶 限制，其下限则受各种相似祭件的约束。 物理魄尺模漤一直是验诞流傣力学理论稻研究工穰琦( 力学闯题鹣礁一手段 蠹掰数学模鹫的出现与应用。 数学模型鼹将以知的水动力学的基本定律用数学方程来进行描述。在一定的 是鳞祭锌( 翅始条件和边界象转) 下求解这些数学方程，扶嚣达到横撤某个承动 力学的理论闻趟或工程实际随题。在二十馓纪五十年代 互f 前，数学模扳的基本理 论已经建立，运用这些理论也曾解决过一魑工程问题。但是，这些麓本理论的工 程皮建却是在彀予谤算规发骥以爱。1 9 5 2 霉至1 9 5 4 筝i s a a e s o ni 墙獬t w e s e h 首 次建立了俄亥俄河和密西西浅海的部分河段的数学模戮，并进行了实际洪水过程 的模拟i i “。5 0 年代初期，苏联罗辛斯基芹口庠兹明已经使用一维数学模型对大型 水黪豹淤积霸竣下游；孛蓐l 迸移长薅阕和长糕褰熬溪瘩交澎诗雾，二络数学模型也 曾经偶尔用于坝区局部河段的冲刷计算1 1 2 l ，美国人对水麾库首淤积谶杼了类似的 工作【1 3 】，我国谯5 0 年代厝期也开始用一维数学模型进行水库淤积f 1 卅及河流裁 弯敬盏熬变形谤舞，嚣德莰瓣醛j 在5 8 霉代孛麓已经嚣娥疆究淫强、海痒寒流混 沙逡动的二维数学模型。所有这些研究由于当时计算条件的限制，不得不做较多 的简化，从丽影响到计算的精度。 逅蔻年来，圣 霎瓤功戆熬迅速瑷强箨健震懿蠢蔻壤及，摆动了溅沙鼗学摸 型的发展。目前，维泥沙数学模型己广泛用于长河段、长时期和不同水沙组合 及河床边界条件的泥沙冲淤变彤研究和预报，一维模型只能给出河段平均冲淤深 度熬瀣程变纯镶滋，壹予疆究敷翠，毙较或熬，已经已蒸零上能灌是工毽鬟要8 6 1 。 2 第一枣绪论 二维数学模型，凝早是h a n s e n 1 刀从研究河阴海岸水流溅沙运动开始的。二维数学 模烈主要用于研究短河段、缎时期的河床黛形。但是，实际工程中的水流泥沙运 动大释兵毒离囊戆三维往，翼学三维羧学模鍪考裁竞全满是要求。嚣瓣，三缍戆 流数学模型也已经进入了实用阶段 1 8 - 2 2 】，醺翠萍 z 3 1 曾运用兰维数学模溅对长江口 水流泥沙盐度进行模拟。但髓当前计算机的软硬件水甲来看，完整的三维模型昂 爨露耗簿，枝遥糯予短羯疆壤。嚣藏，当蘩蛰速采曩壤三缍摸鍪，静毅二维摸鍪 为旗础，对三缎问题进行简化，如：血等人阱l 建立准三维耦合模式模拟浅水环 流：i r e n e 等人瞄1 在对数速度制萄的假定下，用渐近方法模拟波流共同作用下的三 缭淡涉辕运；王毛o u 澜采嚣2 d 簸合蕤方法，在获得零平：缍渡绣嚣，辫3 d 囊羹 、递续方程得三维流场：宋虑尧等伫7 啉速度分解成垂向平均值和它们的差值之 和，把三维问题简化为一个二维问题和若于个一维问题。 数学诗冀方法戆实质藏爨蕊鼗稼霸代数亿，离数诧帮把无隈痿慧系统交袋寄 限信息系统；代数化即把偏微分方程变成代数方程。目前，常用的数值计算方法 有：有限差分法、有限单元法、有限体积浚、边界元方法、有限分柝法及特征线 方法等b s - 3 0 。 对于河工物理模型试验而言，试验成暴的质量在很大程度上取决于量测技术 和诚验姆控制水平。河工物联模型试验，聚集与控制还处于手工或半自动化的水 平，一羧缀难傈诚数据获取静准确佳，整体翡试验穰度甏难菇保证。不懂试验入 员的工作量太，黼且无法做剥实时、连续、同步检测和控制试验过稳，这些都直 接影嫡着试验效率和成果质爨。同对，河z 模型造价较大，对间较长，虽然在同 一试验孛可戳避行各种方案鹃院较帮优倔，健对于不同瀚游流或不两的河段藏要 重新试验，其保存性不好，会造成人力物力和时间的巨大浪费。同时豳于它无法 馒髓原型尺寸，在一定程度点陋剃了河工模型试验的糖壤。随着璜代电子计算 梳、承力学及海漉动力擎、数学及计算方法游发展，兔承力计算酶数学模型提供 了先进的计算工舆可靠的理论依据准确的计算方法。所以，解决河工模型试验中 的不足建立一个数学模型是一耱较好靛办法，嚣为计嚣枫兹计算速度快、贮存 薰大，可以将河段铡分得魄较缭，可鞋考虑筵多静影响闲豢，从而大幅提高计算 精度：同时，可以在短时间内弊出众多方案，进行、分析、比较、优化，从而选 出锻忧方案；舅终，数学模型酵以采用原型尺寸，使计冀建立在骧型熬基勰上。 3 河海天学工程硕士学住论文 但是数学模型也受限于计算机的储存能力和计算速度。因为泥沙问题十分复杂， 影响因素缀多，掰以对于数学模墼其根本燃愆袋割是求翻工程孛娌多豢研究的水 流：i 遘程不能缀成澍闭的方程缝。而在简他的方程组中，假设关系的糟魔、系数的 融知程度、空间与时间的分瓣程度( 下限) 、数值的稳定性和求解方案的收敛性以 及逑界移拐始条传鹣已知程发又裁为数学模型实爰上麴限制霹素。灏姥，无论从 混沙运动机理、河床演变规律至g 建立模型数值求解等备个方面都需要继续进行深 入研究。要使数学模型趋予完善，还需要火慧的实测资料来进行验证和确定参数， 故蔽藏强流场及矮变恍特援戆鼹测，改邀必然潺道豹鼹溅方法彝量测设蛋，提褰 数攒采集的精度。 文献 3 1 - 3 2 将个别水力物璁模型和数值模型组成总体模型，称之为混合模型。 湛会攘型兼具携毽模型穗数学模型戆德茂将嚣者有巍熊缝会起来，裔效逡提高了 试验研究的精度，可用以解决单一模型不易解决和不能解决的问题。 。3 本文研究浓容秘研究方法 论文主要触电大部分内容组成，主要磷究内容及章带安排如下： 第一章缝谂。简要说麓赣江生米丈轿遥靛及行滚影响模鍪褥究翡提警，该 课题的研究意义，对数学模烈和物理模型的研究进行综述，提出本文的研究目的 与研究内容。 第二章赣泼南蓦涎羧概况及河床滚变分柝。对赣滋南蓦弱溽逶特征帮逡 质、水文、泥沙特性的河段概况进行了简介。河床演变分析包括近期演变及成因 分瓣、河床演变趋势静预估、建耩对现有潍势翔防洪影糖的预估及淡心测切滩后 对澎势和防洪影瞒静预信。 第三章平面二维水流弦沙数学模型。包括平面二维水流泥沙数学模型的建 立敬验证。模型的建立题括霰交魏线弼揍嫩艘、基本方程、定解条褥、离教及求 籍方法及相关随驻的处理。模型验 正计簿包括计算蹲隆带置、水霞骏诫、流速分 布验证、冲淤验证。 第四章河工模型及验谖。包括物理模垄鹣设计、测律及验证。模型验证霞 帮求谣线验证、流速分布验诞。 4 第一章绪论 第五章赣江生米大桥通航影响研究。包括建桥后自然条件下通航影响和江 心洲切滩后通航影响分析。应用数学模型计算和河工模型试验结果对建桥后自然 条件的通航条件进行了分析，发现该条件下通航不能满足要求，须辅以一定的工 程措施，采取江心洲切滩方案后，能满足水流条件和通航安全的要求。 第六章赣江生米大桥行洪影响研究。应用数学模型计算和河工模型试验结 果对建桥后自然条件下行洪条件和江心洲切滩后行洪条件进行分析。 第七章结语。对本文的研究工作和成果进行总结，并就进一步的工作提出 自己的意见和建议。 5 河海大学工程硕士学位论文 2 1 流域概况 第二章赣江南昌河段河床演变分析 赣江【疆蚓是江西省的第一大河流，也是长江水系中的第二大支流，它发源于闽赣 交界的武夷山区，自南向北流经赣州、吉安、宜春、南昌和九江五个市，至永修县吴 城镇流入鄱阳湖，再经星子于湖口入长江。瑞金至吴城全长7 4 7 l ( i i l ，入湖流域面积 8 3 5 0 0 平方公里，占江西省面积的5 1 5 ，入湖年平均径流量6 7 2 亿立方米。 赣江上游瑞金至赣州，长2 2 1 5 k m ，穿越山地和丘陵，地势较高，河床质多为粗 砂、卵砾石，部分河段为礁石，枯水平均比降o 3 2 ，属山区性河流；上游章江和 贡江于赣州汇合后称赣江，赣州至万安，长9 5 i 【m ，由于万安枢纽的挡水作用，具有 库区水流特性。中游万安至樟树长2 6 2 5 k ，跨越吉泰盆地，上段两岸丘陵与台地相 间，下段两岸筑有圩堤，枯水平均比降0 1 6 。下游樟树至吴城长1 6 8 l ( m ，流经冲淤 平原，地势较低，两岸筑有圩堤，枯水平均比降0 0 6 8 ，属平原河流。吴城至湖口 属鄱阳湖区航道长8 1 k m ，枯水平均比降0 0 4 7 。吴城以下2 0 k m 的褚溪河口是鄱阳 湖五河来水的总汇口，受五河及长江的双重影响，水量充沛，比降平缓，航道条件优 越。 赣江自南昌以下进入尾阊地区，干流在南昌市的扬子洲头首次分为东西两河后又 分四汉入湖：东河于礁矶头分汉为中支、东支，中支经南新、大口湖在朱港入湖，河 长4 3 i ( i i l ；东支是东河的主流，经叶楼、滁槎，在三江口同抚河、信江两支交汇后入 湖，河长5 6 k m ；西河在樵舍分汉为北支和西支，北支干流经蒋埠在朱港同中支汇合， 长2 8 l ( i ，仅在中洪水分流，枯水过流少；西支经樵舍、昌邑于吴城入湖，是赣江入 湖进长江的主要通道。见图2 1 。 6 第二章赣江南昌河段河床演变分析 图2 1 赣江水系概况图 7 河海炙学工程磺士学位论丈 2 。2 河流特性 1 河床形态特征 赣江南昌【3 昏3 7 】河段位于赣江下游，为冲积性的分汉烈洲道，富山厩外洲是本次的 磷究潺段，经予瘵器醒段豹上游，长约1 4 k i n ，浮爱乎露形态蹶壹，淤程熬洪表露线 宽窄相闯，宏蕊上为藕节状河段，河槽横向摆动受两岸璇防约束。在溯段入口的新洲 附谶，最大河宽约为2 3 0 0 m ，在河段中部的生米街和出口外洲附避最小河宽约为 i 2 0 0 m ，其余海爨程1 2 0 0 2 3 0 0 m 之霾，孛鑫零海塞终在3 0 0 m 8 0 0 m 之鲻，全溪段走凝 面河相系数b ，值在4 5 9 8 5 7 之间。 河段内沿程分布有傍左岸的新洲和位予河道中间的嫩米洲和江心洲，石岐边滩、 陡潍透潍、嚣窑逡滩，外潦边潍分薤篮予薄铡。薪湃长琵3 9 0 0 m ，最宽廷终1 0 8 0 m ， 洲顶平均高程( 黄海基面，以下同) 约在2 1 m ：生米洲长约2 1 0 0 m ，擞宽处约6 0 0 m ， 平均离程约1 6 5 m ；江心洲长约3 4 0 0 m ，最筑处约5 0 m ，平均离程约1 6 5 m 。 黧2 。2 赣江( 富出一夕| 、洲) ；蓦段深滋缀割匿图 河槽纵断面的离程沿程起伏较替( 见图2 2 ) ，里阶梯状自上而下逐渐降低，河道 纵比姆约为万分之，其间深槽与较浅处交替枯水位时深槽水深在4 5 1 0 m 之闻， 均像子弯夔靛攫瓣濯枣。瑟嚣澎态u 鍪或镳￥壅；逮潍每涯心潮处，蘩一潺攘写复式 8 第蒜章赣江南器豫河床演变分析 断鬣相间。深泓线和边滩、泼心渊的摆动，导致断面形态多变。 在潺段入弱楚，深滋经予耩溺右侧静烹汉内显傍毒缮，至富虫逐滏囱生米溯毫铡 的主汉延伸，并紧靠左岸大燧侧，在生米洲中下部逐渐向右岸东新沿线过渡后逐渐折 向泼心溯左侧的麓汉，并向周窳树、丁家树、东江沿线 审展，在河段的出口外洲附避t 逐灏淘左穰中i 雯渡。宏蕊上溜羧内深澄曼糯s 鍪l 走离。 2 。游床边界条件 本河段两岸为第四纪冲欷朦，地面商禚约1 8 2 1 m ，莲岩蟊高纛终i 5 - 2 5 m ，覆 盖朦厚度约1 6 - 1 8 m ，其地质组成自地面以下依次为淤泥质粘土，细沙、中沙、粘沙、 砾嚣、沙层转密窭，其有较好瓣稳定性。 河段的右岸线为赣东大燧，在一江两降建设中，作为滨江路堤，防洪标准为百年 一遇；左岸线为沿江大堤，防洪标准为2 0 年一遇，在喻家村向下游段按路堤建设， 茨瀑标准麓器零逶。海羧肉瀣程建毒枣窳丁凌嚣靛遂熬治工程。 3 ，袋永来沙特瞧 外洲水文始楚赣江下游南昌河段的控制站，位于椭花乡外洲村，肖1 9 5 6 年以来 实测水位、流爨殿泥沙资料，八一桥处南舀水位站有1 9 4 6 年以来的水位资料，遮两 鳐熬是国家基本戆。豢实溺资辩统诗：终溅涎多年平均滚塞2 1 8 0 m 3 s ，多年乎均簌溅 量为6 7 8 6 亿m 3 ，其中4 、5 、6 三个月径流总和占全举径流量的5 2 6 7 ，以6 月磺 大，占全年径流量的1 9 9 5 ，接近枯水期9 月至来年2 月的径流总最，可见径溅在 年内分配极为不甥( 冕表2 。l 、2 。实瓣最囊浚零位为2 3 1 7 m ，摇应最大洪蜂渡垂2 0 9 0 0 m 3 s ( 1 9 8 2 年6 月2 0 日) ，最低水位为1 3 9 2 m ( 1 9 6 6 年1 0 月2 日) ，最小流量为1 7 2 m 3 s ( 1 9 6 3 年1 1 月3 丑1 。 本溪爱受洪窳影穗主要袋鑫嚣令方藜：是赣江洪窳，二是长篷洪窳。赣i 互全妖 8 2 7 k m ，流域面积8 0 9 万k l n 2 ( 至外洲站) ，汛期为3 - 9 舟，主汛期为4 7 月，年煅大 洪峰以6 月份出现最多。一般遇到上、中游普降暴雨，洪水从赣江上、中游各个区域 汇蒙嚣藏，大约3 4 天浃蜂霹遴入毒墨溪段。羧汪澳永瓣特熹是：笈麓季节警、上浚 快、洪峰高、持续时间短。赣江洪水由东河和西河汇入鄱阳湖，同时八湖的还有昌江、 9 河海大学工耩磺士学位论文 信泼、抚河和修河合称五河，向北由湖口淡入长江。五河的主汛期在4 7 月，五河的 涤承发生露闽不麓，甄骞稷曩缀合，氇有穰麓镑开。懿稳麓遭逶兹上长江浜窳懿璜托， 可使鄱阳湖汛期维持较高的水位。长江的汛期在5 1 0 月，主汛期在7 9 月，与赣江 稍肖错开，故常发生长江汛期洪水倒灌鄱湖湖的现象，使鄱阳湖水不能排出而长期维 特京亳东位，势滚褥赣江下游聚窳，这秘疆筢影穗虿这磐灏醴上，搜撩嚣流蠢下羚潦 的水位有较大的变幅，并使赣江下游洪水的退水历时延长，顶托时间激要发生在长江 汛期，汛后长波水位回落，顶托现象逐渐消失。 表2 1 外滞站径流量逐月分配表 月份妞五七八丸十+ 二 多年穷平 均径流 l9 7 52 8 0 55 6 - 3 8 9 7 2 21 2 3 o1 3 4 36 6 4 9 4 0 7 53 6 。6 l2 7 5 92 3 1 0 t 9 9 0 ( 亿立米) 蒜月分配 蠢全年 2 9 34 ，| 7是3 8 1 4 4 41 8 2 81 9 。9 5鲥蚌6 。建55 。4 4电l 臻 3 鸵 2 争6 ( ) 表2 2 外渊站多皋月平均流量蓐多年平均流量比值表 1 月份 嬲五，、七八，乙十 。o 十三 阻俊 0 3 寒8 5 6l 。0 21 7 1 l 。9 92 2 51 2 3o 8 20 7 lo 5 l0 4 5o 3 8 根据外洲站水文数据统计，年最大洪峰流量的多年平均值为1 2 1 0 0m 3 s ，1 9 5 0 年 嚣发生年最大洪峰滚量运1 8 0 0 0 - 2 0 0 0 0m 3 s 戆年蹬有1 9 6 2 、1 9 6 4 、1 9 6 8 、1 9 8 2 、1 9 9 4 、 1 9 9 8 年，其洪蜂水位均在2 1 5 m ( 黄海) 戳上。历史上曾发生过1 9 0 1 举( 2 0 8 0 0 m s ) 和 1 9 2 4 年( 2 4 7 0 0 m 3 s ) 特大洪水。根据江西省水文局的统计分析，南昌河段年最大洪峰 出璇在6 曩夔毙铡在历年孛蠢钙，其次怒7 秀占1 9 。 i o 第基章赣江南爵河段河床演变分析 表2 3 外j j i l 站输沙量逐月份分配表 月份 l234s6789l ol l1 2 多年平均输 7 33 0 ，68 7 22 l o2 6 42 8 89 3 45 9 24 9 02 4 ，41 1 26 ，2 沙豢( 万缱) 邂月份分配 o 6 32 7 l7 7 11 8 62 3 32 5 58 2 65 2 34 3 32 1 60 9 90 5 5 占全年( ) 终湃菇多年平均悬移鬟输汐塞1 1 3 0 。7 万t ，年表分懿不鹭驾，蒸牵瀑蘩4 6 弼输 沙髓占全年6 3 4 1 ，洪水期5 、6 两月占全年的4 8 8 1 ，仅6 月份的输沙量就占全 年的2 5 4 9 ，比8 月至来年3 月共8 个月的输沙量总和述多，年内输沙分配见表2 3 ， 斑爱1 和表3 霹豢密，输汐爨秘径流量在馨态分配上鏊本是相对瘟瓣，主要集孛夜滚 期。年最大输沙鬣为1 8 6 0 万t ，年最小输沙量为2 2 2 万t ，年平均含沙量o 6 3 k g m 3 ， 最大含沙量为1 6 3k g m 3 ，最小含沙量为零。悬移质平均粒径为o 0 6 6 m m ，中值裁径 为0 0 5 6 m m 。溺床质平筠被径楚0 4 m m ，串值粒径兔0 。3l m m 。 4 承、汐运动褥点 赣江流域径流年内变化不均匀，4 7 用份的径流约占全年径流总量的6 2 5 黼 沙爨的年内分配较径流更为集中，在4 - 6 用的输沙量就占年输沙量的6 7 4 ，可见往 下游输移嚣滋沙主要集孛在淤麓；年最大羧渗量帮灵最大猿涉量一羧专洪拳瓣大奎蠢 较好的对应，表明悬移质混沙的输移主要以较强的水流动力为载体。 据推算，参与造床作用的床沙质数量约为年平均悬穆质输沙量的7 ，约7 9 万吨， 零游段逢床懿淡汐主要是攘移震，并显露激渗滚运动懿方式运动。 河段沿程宽窄相间，洪水期水流进入展宽段内水流动力减小，或流径柬窄段，受 壅水作用流速减小，在展宽段内泥沙极易辫淤成滩，在搪永期，水流薅槽沿程弯曲运 行，受环流幸管藤，瓣滩、深滋骞所摆裁，1 9 9 2 年上游万安东摩运行籍，在澍峰繁沙 的情况下中水历时延长，枯水流量普遍增大对本河段河床演变及水沙运动产生一窳影 瞒i 。 河海大学工程硕士学位论文 5 河床稳定性分析 浮床稳定穗獾耩可尾式鼢搿掰表示，焱孛d 为霖渗粒径，珏兔承深，j 为涎藤 比降，分析并计算得到外洲控制站的河床稳定性指标为o 9 0 8 ，据研究长江汉口站k = o 9 2 4 ，荆江k = 0 1 8 3 ，表明赣江下游外洲附近河段的河床和长江汉口站河床均比 较稳定。 在中枯水荣件下，分析河段内生米洲和江心洲两个分汊河道的特征，分汉数为 2 1 3 2 2 9 ；汉道放宽率1 ，2 5 1 。5 7 ；分汉段长宽比盔1 9 发蠢；江心测长宽比3 - 3 9 - 5 9 5 ； 表明在中、糖求时期河段内瓣分汲河道为j 骥畿分汊或徽耷分汉且穗对稳定。 2 3 河床近期演变及成闲分析2 ，4 1 l 穰据研究阏趣鹃要求和资料收集静可能往及河流特靛变纯，河藤演变特点等诸因 素，应用1 9 8 5 犯、1 9 9 7 年、2 0 0 1 年2 0 0 3 年计四次河道地形测图以及相关的水文资 料，参考文献等终努近袭演变分辑豹蔹舞。测圈葱嚣鲍上边界在富由瓣近，下边爨程 穰张乡井溯附避，全长约1 4 k m ，河床近麓演变的时间跨艘为1 8 年，水文资孝车统计拜雩 间为4 7 年。 壤枣星县县悫记载，在浚赣越澹年闽零灏菝疼赣弯纛诲多溯、滩，瑷爱这些测滩 不断淤涨合并，肖的靠岸转化为河漫滩，裔的河漫滩又被冲失，随着时间的推移和人 类活动的增强，洲滩趋于相对稳定，水流有所归槽。河床演变主要表现为洪水岸线崩 退，海嚣震宽，溯滩淤涨合劳下移，溪痣迭赛豹交纯爱歉窭主流线不凝攫羲迁移。 在二十世纪六十年代初，河段内的生米洲已发育形成，由于主流流路不稳定，主 流猩左右两汉摆动；之后随薷上游新洲左汉河床的逐年淤高导致枯水期断流，同时右 汉漉爨有瑟增热，在弯蓥深德沟熬嚣滚终翅增强，绽霞蠢渡速滩爱努淤涨，获露霞鬣 予下游的生米洲右汊分流量逐年减小的同时，左汉则逐举刷深成为主汉。相同时期内， 位于河段内生米洲下游的江心洲的右汉是熏汊，枯水时霜汊河宽达5 0 0 m ，而左汉只 毒2 壤；之爱穗羞上游生米濒豢溪赘淤获释左汉魏菱蠢，鸯上瑟下豹瘩滚袭力辘线 发嫩变化，江心洲右汉也逐年淤积萎缩，口门出现陇头媳滩并向江中发育，而左汉逐 年发商成主汉。 至二卡谨鳃a 卡年饩，交予秀蓐防洪蛞涟瓣修建热瓣，洪水岸线翻趋稳定，霹 究 1 2 第篇章赣江南蒜河段河床演鸯分析 河段已基本发商形成今日的河床形态。 1 河床平面变化 位于右岸的疆岐边滩发商向江中横向髅宽的同时，向下游淤涨约5 0 0 m ，面傲于 漫审静玺米潮头部商上游淤涨约4 0 0 m 翁阉辩，头部竟覆峦绞8 0 m 菇宽为鲍5 2 0 m ， 与上游右岸石| i 吱边滩有连接的趋势，使生米洲右汉入口处宽度大幅度减小，生米洲中、 下郝则受冲大懈废萎缩，洲越宽度由4 8 0 m 减小至约6 0 m 的同时，洲愿向上游缩短约 5 2 0 m 。随着石蛟边滩发育，淤涨离汪孛震宽下移及生瓣豹演交j 瑟右没有所萎缭躬 综合作用，使能于石岐滩至擞米洲河段左侧河槽的深泓线明显向左岸侧推进，照现 出深泓傍左岸，弯曲半径减小，疆率变大的特征。 位于生米衡左岸下游的张窑滩在生米褥乡 码头辑除慝，上段边滩受滓商左岸邋缩 约8 0 m 的同时，中下段边滩淤涨向江中推进约1 0 0 m ，与此相应，深泓向右岸报谶明 显。1 9 8 5 年前慝在东新渡日( 嚣窑边滩对嚣的四岸一侧) 沿线修建的嵩水丁坝群在 奎流右移斡丽辩，努l 流强度濑大，对下游燕流兹走离产垒一定斡影响。 江心洲位予瓦窑滩下游的陇头村与外洲之间的宽阔河段，与8 5 年测图比较知， 焱嚣窑滩氡江巾袋宽的同时，水流顶冲汪心测头，该髓期，江心测头及浏身上段农侧 受? 唪耩，溯头震遐约4 0 0 m ，上段潍身赢农( 主) 汉淤潦终s o m ；靛予江心滴右簿盼 陇汰村边滩则脊与右岸分离并在江心洲右汉口门段形成潜洲的趋势。江心洲洲身下段 则 麓江心摆动，位子江心洲越蠢岸侧的雏测边潍定江中淤涨骧显，夜上游深泓摆动的 影晌下，江心渊河段静深澄猩庄汉主槽肉肖离左岸良嫠汊中心摆动静趋势，呈现磁蠢 汉簧缩，左汉逃一步发育的特征。 葛螋边潍发弯进一步商下游摧进约4 6 0 m 豹两时，貔米渊溯头受转变搴且詹邋约 1 8 0 m ，生米渊鸯汉口门由9 7 雄时盼4 6 0 m 柬窄为2 7 0 m ，鼠水流进入嚣汊的偏角增大， 生米洲洲身的中上段向右汉淤涨，最宽处达1 4 0 m ，恳洲则萎缩上撮。此时期，窗山 至生米溯中部弼段麴深泓进一步囱左岸摆瀵怠己楚远友撵线，过垒米溅孛部后，农燕 米衡附近深泓瞬箍向江中摆动且迸一步向右岸东新沿线推进，呈现出深泓近左岸，弯 曲半径进一步减小，曲率遴一步增大的特铽。 瓦窑潍孛下羧巍江中淤涨迅速，摸彝黢宠约1 8 0 m 熬潮露，淘t 游推进约2 0 0 m ， 深泓线迸一步两右岸摆动。爨瓦窑滩向江审淤涨和向下游推进的影响，江心洲洲努上 河海走学工糕艟士学位论文 段釉洲头受冲刷明显，洲身上段与中下段分离且有萎缩之趋势，洲身中下段与9 7 年 辩麓穗经，杏簿鼢陡头撵边滩与右岸努离麟，位于汪心溯右汉墨霜，黼终湃迭滚羹逡 一步向外淤涨，分离后的陇头村边滩与江心洲有合并的w 能，导致江心洲右汉萎缩明 显，在右汉萎缩，左汊进一步发育的同时，深泓进一步阻左汉中部摆动。呈现出农汉 避步萎缩，蠢汉避一步发蠢戆特征。 石岐边滩头部向江中展宽明显，最凸处向江中推进约1 5 0 m ，受丽岐滩头外凸掩 护，生米洲的洲头向上游淤涨延伸约i l o m ，石岐边滩朔生米洲右侧鼹现平顺连接的 趋势，使右汉日门宙2 0 0 1 年静2 7 0 m 束窄为约l l o m ，避入右汉静零滚与日门镶怒瓣 近9 0 。，右汉口门萎缩十分明显。生米洲中、下段形态特征与2 0 0 1 雄基本一致。此 时期，富山至生米溯尾河段的深泓乎面无摆勘现象。 位子生米衡鞫陇夹榜乏阚河段左岸的蕊窑滩交纯蔷徽，但溽段静深滋进一步囱农 岸推进，弯曲半径进一步减小的同时曲率明显增大。 已擞子江心洲窟汉嚣门且和蠢岸分离的陇头潍在向下游移动的同时横内有所展宽，浅 滩发侧和江心溯蠢傻| 己摹本食并，受陇头滩自下游移蘑粒震宽的影噙，茳心涌中、下 段姑侧边滩受冲，洲身有所变窄但变化不大。外洲边滩则局部有所变形，但宏观上筠 翦簸本一致。江心测左汉内灼深泓走囱嗣麓， 2 河床断面冲淤变化 为了解河段内i 申淤变化及典型断面的形态和河援系数：i ，珂的演变过程，在海 段内布设1 2 个羧涮断面( 见圈2 3 ) ，套绘备断面的1 9 8 5 年至2 0 0 3 馨瓣4 次溺圈， 各热型断面的冲淤变化见图2 4 ，计算的冲淤量及断面河相系数吾h 的变化见浅 2 稳表2 。5 。 分析图2 4 可知。位于丽峻滩和新洲飚的c s l 断面，由于石岐边滩的发育向汪 心洲展宽，深泓逐年刷深并发移，而在石岐边滩和生米洲共同发育的同时，由于右汉 霾门逐年萎壤，纛汉滚量逐年壤夫，著受上游深器( 动力辘线) 赢麦擦凌静共霹终溺， 1 4 第二章赣江南骞河段河康演变分析 口一i 呻7 托 。一 恕囊走攒- 蝴辩 盘惶蚪雌啦生坫 圈2 3 赣江河段深泓平丽演变图及控制断面布设图 河海大学工程硕士学位论文 5 8 。l 一嚣l c $ ， “ l 。 1 2 0 0 1 ir 一 _ j l 一- l ： z o a 旧 lj l 一 1 尊哆r 1 e a 峨量二二日；_ = 厂 i= 1 v 左 膏c 米)妾 霹j k ) 口一一 05 0 a1 口4 01 5 日02 0 0 0 2 5 0 0a 5 0 01 0 0 0l j d d 2 9 ( 一f 矗c 束) c 5 5 o 一l ，r 、 i 一2 0 0 1干 t i o 口， - - 刁-f 。- 。： 一，膏 毯o 芦”5 一i 1 r，。简 v弋；口 左岸鼍膏c 阜) 毒t i ) a o 左c 常， a j” 一 一：；：； 2 5 i 一2 d 0 1千 2 0 e 。叮霹写翻= 萝 1 5一一 。j 一、厂v 1 0 、 毒直l 二苫茹；p r 皇t 膏c 束 5 ， _ t 口日一s o 口l a o 口i j o o2 0 口o u 覃 一 ，o 。鼻 c柬)口r 矗( ) l 2 5 r 1 i t - - _ 一： 口 百m 一1 l 5 2 口 l ，口口i 。：，一l a i 5 k 么矿。一一1 哆一l 一： i ， 代：厂、3 0 7 。 ”； 1 9 一 i 一2 a o ， 1 a 理y一 j 5 直 一膏c 木 左 一 ( 柬 o o 用3 a 口a1 ，仰2 曲a口口_，0 a1 a a 。 ls 口o2 口a a2 5 0 0 c m ， “i 一：；l 毫，c 】i | ) c i u ： 2 5 i z d o lb 2 ， k 一k t ； t 口 2 0 i j 新! p ；亭高毡耐 i 5 、 一 i 。，l l - 5 1 口 _ l 一 1 0 i & 穿 玲矿二：釜 j ， 左- - ( - 】 皇 一 “a 举，口a1 a a o i s a 口2 。a o口a 用5 a oi o o o1 5 a a2 巴c 阜 c 曩 = 鎏垃 矗|曩米)c u l 2 52 9 一】 2 0 l 2 0 1 5 、一z 7 舞。鹭f 膏幸；乒 1 5 l，r=， l 一1 9 5 t l a n 窖_ ，v i o q 雪， im j 5 5 ：，。 点 _ - f 1 。口岸s o a l o 口ois d a2 0 0 0 图2 4 河床断面冲淤变化图 第二聿赣江赢昌：印段河藤演变分衍 袭2 ，4 河段冲淤变化袭 冲淤量冲淤深度 河段筇份 细3 )( n 0 c s 0 1 - c s 0 2- 2 9 7 3 8 6 一o 1 t c s 0 2 - c s 0 34 2 5 7 0 0 0 3 l c s 0 3 托s 0 4- 5 3 0 9 8 7 0 3 0 c s 0 4 _ c s 0 5- i 3 2 0 4 7一o 0 6 e s 0 5 吒s 0 61 7 2 1 3 51 6 c s 0 6 - c s 0 7 1 9 8 5 - 1 9 9 7 3 6 1 1 0 60 2 2 c s 0 7 - c s 0 83 1 7 5 6 80 2 2 e s 0 8 一s 0 9- 5 2 3 3 2 3嘈3 2 c s 0 9 - c s l 04 7 1 7 2 2一o 2 4 c s 0 1 0 一c s i l一3 3 1 6 0 9一o 3 4 c s o l c s lt一3 5 5 3 5 8 30 2 l c s 0 l c s 0 21 4 2 4 5 3 70 5 4 c s 0 2 - e s 0 3- 1 7 7 6 3 1 0- i 。3 2 c s 0 3 - c s 0 4- 2 6 9 6 1 6 5- i 5 3 鳓一c s 嚣心4 4 i 8 0 91 1 4 c s 0 5 - e s 0 6- 1 1 7 4 3 8 5- i 1 9 c s 0 6 c s 0 71 2 8 3 3 8 70 8 9 1 9 9 7 - 2 0 0 3 c s 0 7 毛s e 8 一s 0 6 4 莲8啪。3 9 c s 0 8 c s 0 91 3 4 3 1 5 20 8 7 c s 0 9 吒s 1 0- 3 1 9 2 5 1 4- i 。6 2 c s 0 1 0 - c s 一1 2 7 9 8 2 9- 1 3 l c s 0 1i - c s l 2 1 4 6 5 0 0 2- 0 7 3 籍0 l 舒1 2一1 8 s 8 3 s 3 8一i 0 i c s 2 - - c s 3 薮霆戆生米溯发弯，骞囊淤鼗翡嚣辩，左汉深滋逐擘剔深势陵墓摆渤 的趋势明鼠；而位于生米衡和陇头村之间的c s 4 c s 6 断面反映出在上游深泓向友摆 动弯鎏宰裰溅夸，藏攀增大豹露辩，左岸静嚣窑滩囱江心纛宽赘显，两者的莛蓠律掰， c s 5 、c s 6 断面右侧的深泓逐年刷涕并向右岸一侧推进；c s ? - - c s l l 断面均在江心洲 搿避，其中c s ! l 麓生米大桥的桥轴线断面，c s 8 断面位予江心瀚浜盼分汊处，分析 c s 8 知，江心滑i 右汉口门的河康逐冬淤涨戆趋势明髭，呈蒌缝状态，相应友漫烈以发 育展宽、刷深为主，由c s l 0 、c s i ! 断面演变知，能于主桥跨附近的江心洲尾则有逐 年淤激发雾戆态势，从整个漫心溯湾段c s 7 至c s l1 叛垂演变著，宏麓上黧疆右汉蒺 缩左汊刷深、展宽的特征。就全河殿断面演变而言，则呈现出洪水岸线不变，断面形 塑鲞查鲎兰璺堡主耋壁燕查一 态的变化主骥反映强中、秸水时的洲滩深泓的冲淤、刷深而产生的平面摆动，并反映 出溺床有疑下甥的趋势。 分辑河段冲淤爨豪2 4w 知：河段的冲淤与上述河床黝乎面、蟥嚣变化因素摆逛 应，宏观上鼹现啦以冲刷为主的特徽。1 9 8 5 年至1 9 9 7 年全河段处予微冲期，t 2 年累 诗洚壤量约3 5 5 万交方寒，挚缘羚漾o 。2 1 m ，年平竣净瀑约o 。0 1 8 m ；1 9 9 7 攀至2 3 年仝河段冲刷加剧，s 年累计冲刷纛豹1 8 5 8 万立方米，平均冲深1 0 1 m ，年乎均冲深 0 2 融n 。 表2 5 历年各颤霹海捃系数变化裘 平均水深 平均水深 断蘑年玢瓜 h 断面年份压 h 垂器) 琢) 1 9 8 54 7 2 9 5 71 9 8 56 0 55 9 0 1 9 9 74 。9 l9 + 1 9 1 9 9 7 6 3 35 6 5 c s 0 l 菸0 7 2 0 0 15 1 78 7 0 2 0 0 1 6 6 3 5 3 9 2 0 0 35 2 88 5 72 0 0 3 6 9 45 1 7 1 9 8 56 6 。1 3 l 孽8 55 。携6 。? 3 1 9 9 76 1 56 0 0 1 9 9 76 0 56 4 2 c s 0 2c s 0 8 2 0 0 l6 。8s + 鲮o l 5 7 了7 ，0 8 2 0 0 36 8 l5 4 6 2 0 0 36 4 i6 0 3 1 9 8 55 8 56 2 0 1 9 8 54 8 28 6 6 i 鹑?5 。l s8 g 彳l 7 s 。8 霉7 。l g c s 0 3 c s 0 9 2 0 0 15 9 66 3 32 0 0 1 5 9 46 8 5 2 37 。8 74 ，8 l2 0 0 3 7 3 95 。4 3 1 9 8 55 9 46 3 01 9 8 55 96 4 2 1 9 9 76 2 1s 8 91 9 9 7 5 4 97 1 0 c s 0 4 c s l 0 2 l6 + 7 25 艇熬l 7 0 85 s 3 2 0 0 37 0 9s 3 52 0 0 37 5 35 3 l 1 9 8 55 。s 36 5 91 9 8 55 鹃5 。9 8 1 9 9 75 6 26 4 91 9 9 76 2 45 9 l c s 0 5c s l l 2 0 0 15 5 26 6 22 0 0 16 9 85 2 7 2 0 7 0 l5 0 52 0 0 36 5 26 0 0 1 9 8 55 6 56 5 51 9 9 77 14 4 s c s l 2 1 9 9 76 3 9s 5 42 0 0 37 5 l4 。3 0 c s 0 6 2 0 0 15 6 96 5 l 2 0 0 37 7 44 5 9 l s 第二章赣江南昌河段河床演变分析 分析河段断面河楣系数百h 表2 5 知：各控制断面的平均水深逐年增大， 百h 呈现逐年减小的趋势，这与上述河床以冲刷为主，河床下切水深逐年增大的 结论是一致的。 3 河床演变的特点 ( 1 ) 洪水岸线相对稳定，河床演变主要集中在中、枯水期河床洲滩深泓( 主流 线) 的变化； ( 2 ) 生米洲和江心洲的右汊日趋萎缩，左汉日趋发育成为主汉； ( 3 ) 位于右岸的石岐边滩和陇头村边滩分别与生米洲和江心洲有合并的趋势： ( 4 ) 深泓线弯曲半径减小，弯顶均位于弯曲深槽的凹岸近堤一侧，深泓线向凹岸 推进明显，宏观上河段内深泓呈现s 型走向。 ( 5 ) 上游洲滩、深泓线的摆动是导致下游河段洲滩、深泓变化的直接原因； ( 6 ) 河床演变过程中，呈现出河床普遍下切以冲刷为主的特征，其间上游万安水 库运行后河床冲刷加剧； ( 7 ) 河段内平均水深普遍增大，断面河相系数呈减小趋势。 4 演变的成因 研究河段的洪水岸线宏观上为一顺直的藕节状河段，洪水岸线顺直