杭州城西河网清淤优化调度

引水进入城市河网可快速提升河道水质,但也会导致泥沙淤积等问题;城市河网不仅河道众多,还有水闸等水工建筑物,使得水沙输移问题变得更为复杂.为了使泥沙尽量少淤积于不易清淤的河道,需优化河网水闸的调度.首先建立了考虑水闸的河网一维泥沙输移数学模型,利用实测水沙数据验证其精度.通过模型计算不同引水流量工况下杭州城西河网泥沙的淤积量及淤积分布,得到泥沙淤积率最低以及最利于清淤时的河网水闸优化调度方案,可为城市河网泥沙减淤及清淤提供理论依据和参考.

河网实测水沙资料分析

实测水沙资料是河网水动力模型验证以及泥沙输移计算的基础。然而由于河网河道与支流众多,长期大规模的水沙实测资料相对匮乏。为此对杭州城西河网进行长达一年的水动力实时观测及逐日泥沙取样,并进行了河网全河道联合测量。本文对所获得的详细实测数据进行统计,并对河网水动力及泥沙分布及变化规律进行分析和总结。本文实测数据可作为城市河网数学模型验证资料,同时通过大量实测资料所拟合的浊度与含沙量的关系可为水沙研究提供参考。

杭州运西河网沿程含沙浓度和淤积规律研究

为了研究泥沙在杭州运西河网内的沿程输移淤积规律,基于非均匀沙不平衡输移理论,结合黏性非均匀沙起动概率公式和非均匀沙水流挟沙能力公式,得到改进后的河网悬移质沿程含沙浓度计算公式。计算了杭州市从钱塘江引水至运西河网"四港四河"内的悬移质沿程含沙浓度及河网沿程淤积率。结果表明:河网引入钱塘江水后,河网内悬移质含沙浓度呈明显的沿程减小趋势。在引入流量相同时,河网淤积率随引入水体含沙浓度的增大而增大;当引入水体的含沙浓度相同时,河网淤积率随引入流量的增大而降低。研究结果可以为该区域河道清淤提供参考。

钱塘江河口悬沙输运特征及影响机制

根据2012年5月在钱塘江河口获取的潮流和悬沙浓度数据,采用机制分解法研究各输沙项的特征及贡献率,探究了钱塘江河口悬沙输运特征及影响机制。结果表明:钱塘江河口的欧拉余流和斯托克斯余流方向基本向海。小潮至大潮的平均含沙量与平均流速呈正线性关系,导致涨急、落急均出现再悬浮现象,悬浮泥沙由海转向陆地输运。钱塘江河口悬沙输运的贡献项以平流输移和潮泵输移为主,其平流项和潮泵项之和占潮周期单宽净输沙通量的87%以上;澉浦横断面在小潮汛期从左岸到右岸的平流项通量减小了1.71 kg·m^(-1)·s^(-1),潮泵效应项和垂向净环流项通量增大了1.34 kg·m^(-1)·s^(-1),且沉积物在尖山河段下游和杭州湾进行水沙交换。

考虑侧向出沙的河网非均匀沙输移

引水进入河网可快速地改善水质,同时也会造成泥沙淤积问题。水流在主干河道行进时将挟带泥沙向连通支流扩散,因而计算河网泥沙输移时应考虑侧向出沙问题。根据作者在杭州西部河网若干测站进行的全年实时水位-流量和逐日泥沙实测资料,建立了适用河网的对数型非均匀沙挟沙能力公式,进而结合侧向出流首次导出了考虑时变侧向出沙的河网非均匀沙输移计算方法,据此改进了一维河网输沙微分方程和离散计算模式。经实测资料验证,计算与实测值符合良好。对杭州西部河网进行的输沙计算显示,侧向出沙约占淤积总量的11%,这意味着河网模型不考虑侧向出沙会造成较大的误差。