李 叶

(辽宁省河库管理服务中心(辽宁省水文局)，辽宁 沈阳 110003)

河道采砂对河道防洪、生态安全都将产生不同程度的影响，而由于河道采砂主要是开采其表层的床沙，而一般不涉及开采其河床沉积多年的床沙，河道开采量控制在一定范围内，可以保障河道水沙的冲淤平衡[1]。对不同工况下河道开采量的影响，可对其开采量进行有效规划[2]。近些年来，对河道采砂影响逐步得到国内学者的关注和研究，并取得一定的研究成果[3- 7]，这其中通过河道水下地形探测，分析其开采影响的成果较多[8- 13]，但是这种方式需要耗费大量的人力和物力，特别对于大型河道而言，其研究成本较大[14- 15]。近些年来，有学者通过数值模拟方式，模拟不同工况下河道开采量对河道安全的影响，这种方式不需要消耗大量的人力、物力，通过遥感地形观测数据，建立数学模型，即可完成河道采砂的影响分析。但这些成果大都在南方多沙河流应用较多，在北方河流还未得到相关应用，为此本文通过构建水沙耦合模型，对不同工况下的河道采砂影响进行数值模拟，并基于河道安全构建优化模型，对其开采量进行优化计算。研究成果对于河道采砂规划具有重要参考价值。

1 研究方法

本文采用河道二维水沙耦合模型分析不同工况下的采砂影响，构建的二维水沙耦合方程如下：

水流的连续方程：

(1)

ξ方向的水流动能方程为：

(2)

η方向的水流动能方程为：

(3)

泥沙连续方程为：

(4)

河道演变方程为：