城陵矶河段弯道左右岸水位差的试验研究.pdf

．750． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 城陵矶河段弯道左右岸水位差的试验研究 陈 立 刘玉成 昊门伍 黄荣敏 f武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室、水沙科学教育部重点实验室 武汉430072) 摘要：弯道水流的横向比降或水位差对于本河段防洪决策有重要影响。本文采用河工模型试验的方法， 系统研究了，不同流量、不同下游(螺山)水位以及长江于流与洞庭湖出流的遭遇对城陵矶弯道断面左右岸 水位差的影响规律。结果表明，在水流漫滩前，城陵矶弯道水流左右岸水位差随流量的增加而增加，而 在漫滩以后，左右岸水位差减小；城陵矶下游螺山水位的高低直接影响着相同流量下左右岸的水位差， 下游水位低，左右岸水位差小；洞庭湖出流与长江于流来流的相互顶托降低了左右岸的水位差。 关键词：弯道水流水位差遭遇城凌矶 1概述 1998年长江流域发生了全流域特大洪水，长江中下游水位超过1954年水位，特别 000 是长江于流和洞庭湖出流汇合处的城陵矶断面，1998年洪峰流量比1954年小10 m3／s，水位却高1．81TI。 影响天然河流水位的因素很多，主要分为洪水特性因素和河道特性因素。城陵矶河 段由于涉及复杂的江湖关系(见图1)，影响因素及其影响机理就更为复杂。熊明等认为， 洪水峰高量大、分洪溃El量减少、通江湖泊调蓄作用降低、荆江裁弯及河势调整、干支 观音洲 C0l ／×C04 ／f骟磷 j／如s 。。B6B拶 ／25 ％ ＼里 j矽—叩蕊葑 C02爬3／涎，、一／ 酬是多／唿 藩蔼 洞庭葫万急涔 “1 垒漆∑望堕刊 溺城陵矶 杨林矶A2 A4 图1 城陵矾河段及模型范围示意图 (20020486017)、国家自然科学基金项目资助。 作者简介：陈立，男，1966年出生，湖北武汉人，教授，主要从事河流动力学基本理论、河流模拟研究。 五、河流健康与防洪 ·751· 流洪水的恶劣遭遇和特殊水情的影响是导致1998年洪水位超高的原因。殷瑞兰分析认 为，影响洪水位的因素应该包括泥沙淤积的影响、工程建设的影响、局部河段的冲淤变 形，例如，由于七弓岭弯道的变形，使城陵矶河段进口不顺，水流不畅，可能对水位有 所影响。此外，长江中游一些江滩、洞庭湖湖区等围滩建垸屡见不鲜，从而减少了行洪 的过水面积，对洪水位也是有影响的。实际上，由于弯道的发展变化，由于1998年的特 殊水情(包括遭遇等)，使得弯道水流的横比降也成为影响城陵矶水位的重要因素之一。 由于水流发生弯曲，弯曲水流受到重力和离心惯性力的双重作用而形成弯道环流， 其等压面不是水平的，而是与重力和离心惯性力的合力相垂直，因而水流沿横向呈曲线 变化，凹岸一侧的水位恒高于凸岸一侧，因而形成了横向水面比降。表层较清的水流向 凹岸，造成凹岸冲刷，从凹岸向下转向凸岸的底层流挟带大量泥沙，导致凸岸淤积。 二维恒定流弯道环流横向比降的表达式为： (1) C茁 JZ=(1+毒)等gn 式中：c为舍齐系数；