不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

摘要

弯曲河道水沙动力特性较顺直河道更加复杂，洪水流量与来沙条件变化改变弯道河床冲淤演变规律，影响漫滩洪水各项特性。本文开展了弯曲河道水槽模型试验，测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、弯道水位和滩槽纵向流速，探究了水沙条件变化对弯曲河道河床冲淤演变和漫滩洪水特性的影响。对比了兰运长公式、张红武公式和毛佩郁公式对弯道水面横向超高的计算结果，发现兰运长公式具有更高的计算精度，该公式能更好地预测河床冲淤稳定后弯道最大水面超高。水流未漫滩时，泥沙补给变化对河床冲淤演变的影响较小，这是因为大部分补给泥沙沉积在上游顺直河段或被输运至弯道下游，仅有少量补给泥沙淤积在弯曲河段。洪水漫滩后，更多上游补给泥沙被输运至弯曲河段淤高河床。随着泥沙补给增大，弯曲河道主槽泥沙淤积量增大，河床小幅淤高，但对弯道水位和边滩流速的影响较小；洪水流量增大后，弯道水位和边滩水流流速显著增加；这表明洪水流量是影响弯道水位与边滩水流流速的主要因素，上游泥沙补给则是次要因素。对于洪水漫滩工况，90°弯道凹岸中断面附近（30°～60°）边滩水流流速相对弯道主槽和上游来流流速显著增大，其流速最大值出现在弯道50°断面，约为上游来流流速的1.3倍。研究成果对弯曲河道防洪减灾有重要意义。

关键词

弯曲河道 / 水面超高 / 漫滩洪水 / 河床演变

基金资助

教育部霍英东教育基金会青年教师基金项目（171067）;教育部交流合作项目（教外司人文2020-703-3）; 长江联合基金项目（U2040219）