漢江丹江口水庫下游河床下伏卵石層對河床調(diào)整-影響

1、漢江丹江口水庫下游河床下伏卵石層對河床調(diào)整-影響            摘要：以二十余年的觀測資料為基礎(chǔ)，對漢江丹江口水庫下游河床調(diào)整過程中下伏卵石層的作用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。在沙質(zhì)河床中存在著下伏卵石層的情況下，卵石層的暴露是使河床下切受到抑制的決定性因素。隨著卵石層的暴露，河床糙率將急劇增大，局部河床將不得不采取加大比降的方式進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)卵石層出露以后，河底抗沖性急劇增大，使得河岸相對于河底的抗沖性大大減小，因而可能出現(xiàn)展寬趨勢。 關(guān)鍵詞：下伏卵石層 河床調(diào)整 漢江

2、60;1 問題的提出    受第四紀(jì)冰期低海面和冰后期海面升高的影響，世界上和我國東部平原的很多大河出山口后的床面以下都發(fā)育了埋藏卵石層。在這些河流上修建水庫以后，隨著河床沖刷的進(jìn)行，下伏卵石層可能會逐步暴露，從而對河床調(diào)整過程產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。迄今為止，國內(nèi)外尚未對這一問題進(jìn)行過系統(tǒng)的研究。錢寧等1對水庫下游河床粗化進(jìn)行了研究，劃分出了3種不同的粗化類型，即沙質(zhì)河床下伏卵石層因沖刷而出露所導(dǎo)致的粗化、卵石夾沙河床的粗化和細(xì)沙河床的粗化。對于后兩種類型，前人已在永定河和漢江進(jìn)行過較多的研究2，3，并建立了可用于定量估算粗化過程的數(shù)學(xué)模型2，4。在前人的計(jì)算和數(shù)學(xué)模型

3、中，也注意到了具有下伏卵石層的河床中當(dāng)沙層沖走后的粗化，并討論了這種粗化對河床調(diào)整的影響，但依據(jù)實(shí)測資料在宏觀的尺度上進(jìn)行系統(tǒng)分析的工作，尚少見于報(bào)道。圖2 建庫后黃家港河段深泓高程隨時(shí)間的變化Temporal variation in thalweg elevation at Huangjiangang station    3 河床沖刷過程中床沙的變化及其對沖刷過程的反饋?zhàn)饔脼榱私沂緵_刷過程中河床物質(zhì)組成的變化及其對沖刷過程的反饋?zhàn)饔茫覀冊趫D3中給出了黃家港與傅家寨兩個(gè)地點(diǎn)1959年和1979年床沙的級配曲線。在1979年的采樣中，包括了不同深度上

4、的樣品。從圖中可以得到下列認(rèn)識：圖4 床沙中徑的時(shí)空變化Temporal and downstream variations in median size of bed material 上文中主要討論了距大壩不遠(yuǎn)的黃家港及傅家寨河段的河床下切過程。為了查明卵石層的影響范圍，我們在圖4(b)中點(diǎn)繪了1959年及1979年床沙中徑的沿程變化。1979年的曲線表明，在從大壩至大壩以下90km處的河段上，中徑變化于10010mm之間；但再往下游去，在不足10km的距離上，中徑由10mm突然下降到0.50mm以下。這說明，卵石層暴露的影響可以達(dá)到距大壩90km處。這種影響是不容忽視的。4  

5、   2007-04-23        對河床調(diào)整的影響研究表明，除了對下切過程的影響外，下伏卵石層的暴露還影響到河床形態(tài)的調(diào)整，使之出現(xiàn)不同于一般沙質(zhì)河床或卵石河床的特征。4.1 下伏卵石層對比降調(diào)整的影響一般而言，由于水庫攔蓄了大量的泥沙，水庫下游的河床調(diào)整都趨向于調(diào)平比降以重建平衡。但是，如果下伏卵石層因沖刷而暴露出來，情形便會有很大的不同。圖5(a)中給出了黃家港至光化和襄樊至宜城兩個(gè)河段的比降隨時(shí)間的變化。前者河床中下伏卵石層已暴露，后者則為沙質(zhì)河床，不受下伏卵石層的影響?？梢钥吹剑邳S家港至光化河段的曲線上，從1959年至1969年，比降逐漸減小，但從1969年以后，比降則有增大的趨勢。對于不受下伏卵石層影響的河段(如襄樊至宜城段)而言，河床比降則出現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢。在早期的研究中，人們對比降的調(diào)整十分重視，但后來逐漸認(rèn)識到，河床的調(diào)整也包括河床橫斷面形態(tài)、平面形態(tài)以及糙率的調(diào)整6。例如，根據(jù)最小能耗假說進(jìn)行河床調(diào)整討論時(shí)，大都將河寬、比降和糙率列為三個(gè)可調(diào)整變量7。在具有下伏卵石層的沙質(zhì)河床中，隨著卵石層的暴露，河床糙