可可西里地区盐湖下游河道冲刷演变数值模拟研究

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因我国青藏高原气候暖湿化趋势日益发展,可可西里地区大量内流湖泊相继漫溢,使得其下游地区在漫溢湖水冲刷作用下形成新的河道。新生河道的形成导致该地区原始地形地貌受到严重破坏,同时也对区内生态环境、交通运输及人民生命财产安全构成严峻的威胁。因此,急需对该地区新生河流河道的冲淤演变过程进行预测研究,并提出有效减缓区内漫溢水流对河床冲刷的防护措施。本文以盐湖下游新生河道为研究实例,对河道的冲淤演变趋势进行研究,研究过程及所得结论具有重要的理论价值,也为区内解决内流湖泊漫溢问题的实际工程提供了参考价值。首先,在已有水沙动力学数学模型的基础上,通过修改完善构建了适用于盐湖下游河道冲刷演变计算的一维水沙动力学模型,并利用实测资料对所建模型进行了验证,结果显示计算值与实测值吻合良好。然后,以沱沱河水文站为参证站,采用水文比拟法和大水体水面蒸发公式,综合考虑流域“来水”和“蒸发”两大因素,对盐湖泄流过程进行了插补延长。最后,对自然漫溢情况下新生河流的冲淤发展过程以及修建人工疏导槽后的河道冲淤发展过程进行了预测计算。对不同情况的计算结果进行分析比较发现,在无人工干预的情况下盐湖漫溢湖水将对下游区域造成严重破坏。因此,为减缓区内日益严重的河床冲刷问题,需在盐湖下游修建人工疏导槽对漫溢湖水进行引流疏导。本文主要工作内容及结论概括如下:(1)构建了适用于盐湖下游河道冲刷演变计算的一维水沙动力学模型,模型充分考虑了可可西里地区独特的气候、地质条件等限制因素。然后利用实测资料对其进行了验证。该模型首次对新生河流的冲淤演变过程进行模拟计算,是确定盐湖引流疏导应急工程建设的必要性及合理性的主要手段。(2)2009~2018年盐湖多年平均下泄水量为3.422亿m3,且盐湖下泄水量具有间断性,其下泄水量主要集中在7~10月份,占多年平均下泄水量的84.3%。(3)对自然漫溢情况及修建人工疏导槽情况下的盐湖下游河道冲刷演变过程进行长历时预测计算。不同情况的计算结果对比可得,修建疏导槽情况比自然漫溢情况下累计冲刷量减少178.73万m3;盐湖漫溢垭口至索南达杰保护站河段可减少冲深1.46m~3.12m;索南达杰保护站至青藏公路河段可减少冲深约0.86m;青藏公路、铁路附近河段可减少冲深 0.58~0.65m。(4)为尽量减小盐湖漫溢湖水对下游区域造成的危害,选取在盐湖下游修建人工疏导槽对漫溢湖水进行引流疏导方案。该方案情况下的河道演变计算结果为:漫溢湖水冲刷至第10年的累计冲刷量约为325.66万m3,其中,河床最大冲刷位于盐湖漫溢垭口(0+000m)处,冲深约为2.44m;河床最大淤积位于索南达杰保护站处(8+875m),床面抬高约为0.46m;基础设施附近冲深约为0.40m~1.30m。
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