螺山水文站沙质推移质运动特性分析

胡 立，罗 兴，曾文锦，黄锦鑫

（1.长江水文中游局岳阳分局，湖南 岳阳 414000；2.长江水文中游局赤壁分局，湖北 赤壁 437300）

螺山水文站建立于1952年，站址位于湖北省洪湖市螺山镇，是长江荆江与洞庭湖出流汇合后的第一个长江中游干流控制站，是国家一类基本水文站。测验断面为复式断面，呈“W”形，主泓靠左。河床为沙质成份，断面不稳定，通过多年资料分析一般特性为涨冲落淤的规律。

1 推移质输沙率与流量的关系

三峡水库蓄水后，为了探求下游河段沙质推移质运动特性及规律需要，螺山站于2009年开始开展沙质推移质项目测验工作。沙质推移质测验仪器为Y78-1型采样器，门口宽100mm。

1.1 分析方法

根据螺山水文站《测验任务书》和《河流推移质泥沙及床沙测验规程》要求，年测次布置在20次左右，至目前该站已经收集了80次断面实测流量与实测推移质输沙率同步资料。以收集的资料作为样本，进行一系列分析后，确定其为指数关系，通过点群中心得出经验公式为Qb＝0.001438×Q1.061562（其中Qb为推移质输沙率；Q为断面流量）。用定线精度误差计算分析方法，以此来判定是否满足规范要求（见图1）。

图1 螺山水文站 沙质推移质输沙率～流量定线关系图

1.2 误差分析

统计实测值与线上查算值的相对偏差，结果有16个实测点的相对误差超过了±40%，其中有80%的点距相对误差小于±40%。根据《河流推移质泥沙及床沙测验规程》5.2.4第二条：沙质推移质的定线精度应达到75%以上点据的实测值与查算值的相对偏差不超过±40%的要求，因此螺山水文站沙质推移质输沙率与流量的指数关系定线精度满足规范要求。

2 推移质输沙率与悬移质输沙率的关系

2009～2012年平均输沙率和输沙量两个指标，统计结果如表1。

从表1可知：（1）螺山水文站沙质推移质输沙率和输沙量均远远小于悬移质输沙率和输沙量，其所占比重基本在1%～4%，即螺山断面全沙分布中，沙质推移质所占比重非常小；（2）断面的全沙主要是以悬移质输沙为主。

表1 螺山水文站 沙质推移质输沙率与悬移质输沙率成果对比

3 推移质运动范围及分布特点分析

根据每个测次每条垂线的单宽输沙率推算得出各垂线部分输沙率，然后计算出占全断面输沙率比重，来分析推移质在测验断面上的横向分布情况。

由于螺山断面呈“W”形状，主泓靠左，起点距135m靠左以礁板土为主。当水位下降沙洲出露后，右汊流速较小，流量占总断面流量3%左右。现场测验，右汊推移质很难取到，沙质推移质运动范围主要集中在起点距425～775m的主泓之间。当水位上涨流量增大时，全断面均存在推移质运动，运动带宽范围在断面起点距425～1 500m之间。

分析80次沙质推移质测验资料中的垂线部分输沙率，比重较大的两线在断面起点距425m和585m，结合声学多普勒流速仪（简称ADCP）测验资料也可以得到印证，从ADCP走沙范围不难看出（见图2），河底走沙范围也基本在起点距425～775m之间变动，因此与所分析的结果是基本吻合的。

图2 螺山水文站ADCP测流河底走沙区域图

4 沙质推移质年级配特性分析

2009～2012年，螺山水文站沙质推移质平均中数粒径为0.195mm，变化范围在0.190～0.199mm之间，平均粒径为0.242mm，变化范围也只在0.227～0.258mm之间摆动，说明在这平水期年份的4年中，尤其是三峡水库蓄水后，中数粒径和平均粒径变化都不大，最大粒径除2009年实测的25.1mm外，其余均在15.3mm左右（见表2）。

表2 螺山水文站 沙质推移质年级配统计表

5 结 论

通过对螺山水文站2009～2012年计80次沙质推移质测验成果和年度资料整编成果进行分析，可以得出以下结论：

（1）影响沙质推移质输沙规律的因素多而复杂，输沙率的大小与断面流量的大小密切相关，流量增大沙质推移质启动流速增大，在断面上分布带宽范围也将增大。

（2）螺山测验断面上游沙洲对沙质推移质运动范围起到一定的控制作用，水位下降沙洲露出后，推移质运动范围基本分布在主泓部分。

（3）沙质推移质在全沙中所占比重较小，为悬移质输沙量的1%～4%，所以螺山测验断面输沙主要是以悬移质为主。

［1］张瑞瑾.河流泥沙动力学［M］.北京：中国水利水电出版社，1998.

［2］SL43-92，河流推移质泥沙及床沙测验规程［S］.

［3］李文萍，等.长江宜昌站沙质推移质输沙规律［J］.四川大学学报（工程科学版），2006，（1）.