李林林,夏军强,邓珊珊,周美蓉,李志威

(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072)

三峡工程运行后,大量泥沙在坝前淤积,下泄沙量大幅减少,使得水流经常处于严重次饱和状态,坝下游河段往往会发生长距离长历时的河床冲刷[1-4]。河床剧烈冲刷变形会对河道防洪、航运安全、两岸居民生活及工农业用水等带来一系列不利影响。当前对坝下游河床长距离长时段冲刷变形的预测精度还有待提高,对冲积河流不平衡输沙规律的认识也需要进一步深入,研究三峡大坝下游典型河段的泥沙不平衡输移问题具有重要的理论意义及实际应用价值。

在计算悬移质不平衡输沙时,恢复饱和系数是泥沙数学模型中的重要参数,其取值的合理性直接影响数学模型预测结果的准确性。国内外学者针对泥沙恢复饱和系数开展了大量的实验分析及理论研究,但一般都是基于泥沙连续方程和河床变形方程[5-8]。基于泥沙连续方程和河床变形方程,窦国仁[5]将恢复饱和系数解释为泥沙沉降概率,其计算结果恒小于1；韩其为[9]假定不平衡输沙和平衡输沙的河底含沙量梯度相同,对二维扩散方程积分后得出恢复饱和系数为河床近底含沙量与垂线平均含沙量的比值,但其计算值大于1,并建议在淤积时取0.25,冲刷时取1；Zhou和Lin[10]试图沿横向积分以降低其数值,但是由于只考虑了流速分布的影响,并未反映扩散及“恢复”的作用。为了使数模计算结果与实际情况更加接近,部分学者对非均匀沙恢复饱和系数进行研究,从不同角度提出了恢复饱和系数的经验或半经验半理论公式[6,11-15]。……