上海市青草沙水库库区水文泥沙特征现场观测分析

第16卷2016年第3期3月中国水运OhinaWaterTransportVo1．16iarchNo．32O16上海市青草沙水库库区水文泥沙特征现场观测分析曹杰，张国庆，李为华，程晨(上海河口海岸科学研究中心，河口海岸交通行业重点实验室，上海201201)摘要：文中基于实测水沙资料分析了青草沙水库库区的水文、泥沙基本特征，结果表明：(1)库区流速较为缓慢，流速远低于底床表层沉积物起动流速，除取排水13局部区域外，库区水流作用不能使底床表层沉积物产生再悬浮现象；(2)库区风浪成长条件有限，波浪强度较弱，常规风浪条件掀沙作用仅局限于近岸浅滩区域，其对于库区深水区域底泥的扰动作用是较为微弱的；(3)库区悬沙均为细颗粒泥沙，中值粒径平均为6m，空间上整体表现为距离取水13越近则悬沙颗粒越粗的趋势；(4)库区表层沉积物区域分异特征明显，进水口区域表层沉积物相对略粗，以砂质粉砂为主；中央沙南侧水道表层沉积物自西向东呈偏细趋势，以粘土质粉砂为主；中央沙北侧水道表层沉积物较为均匀，以粘土质粉砂为主；中央沙以东水域表层沉积物较为复杂，仍保留了建库时的沉积特征，粘土质粉砂与砂质并存；(5)库区含沙量变化过程受取水过程影响，存在一定的日内短期峰值变化，空间上整体呈由取水13向东递减的趋势，表现出明显的南侧含沙量显著高于北侧、西侧显著高于东侧、含沙量垂向分异明显的特征。关键词：青草沙水库；水文；泥沙中图分类号：TV141文献标识码：A文章编号：1006—7973(2016)03—0177—04一、引言青草沙水库位于长江13南北港分流13水域(图1)，是上海市重要的水源地之一，于2010年完工，2011年正式供水。由于该水库毗邻长江13最大浑浊带，引水13外水体中细颗粒泥沙含沙量较高【1，21，水库运行过程的抽引水作业必然会带来外源泥沙入库淤积问题，而库区淤积问题历来是河流水库管理和维护工作中极为关注的问题之一l3’41。本文拟基于现场观测资料，对青草沙水库库区水文泥沙特征进行分析，以期为该水库的维护和管理工作提供必要的基础数据支撑。图1草沙水库位置图二、数据和方法2013年6月15日～7月1日，于青草沙水库进行了库区水文泥沙现场测验(测验站位布置见图2、图3)。测验内容包括：(1)基于CampbellsciOBS3A在l0#、14抖和20#浮标处连续观测大、中、小潮期间的表、底水体含沙量变化过程；(2)基于NortekAWAC，在1O≠}浮标处连续自动观测大、中、小潮期间风浪、全水深流速和流向；(3)于2013年7月1日基于CampbellsciOBS3A在Dl～D18共计18个点位实施了准同步含沙量垂线分布走航观测(垂线含沙量走航测点及测线分布见图3)，并基于拖式采泥器同时采集了D1一D18点位的表层沉积物；(4)基于横式采样器在D4、D9、D14、D15、D16、D18共计6个点位采集了悬沙水样用于粒度分析。此外，表层沉积物和悬沙样品室内经超声打散后基于MasterSizer2000型激光粒度仪分析获得粒度特征数据。图3垂线含沙量走航测点及测线分布图收稿日期：2016—02—09作者简介：曹杰(1987一)，男，上海金山人，上海河口海岸工程设计有限公司助理工程师，主要研究方向为港口航道工程。178中国水运第16卷三、结果分析1．水流特征观测期间库区中部的10#站流速、流向过程线绘于图4，观测结果表明：库区1O#浮标处水流流速较为缓慢，表层平均流速为0．06m／s，最大为0．14m／s；0．6层平均流速为0．04m／S，最大为0．14m／s；底层平均流速为0．03m／S，最大为0．07m／S；垂线平均流速平均仅0．04m／S。受中央沙地形限制、库区取水和供水综合影响，库区10#浮标处水流流向表现出一定的往复流特征，当库区开闸从北支引水时，测站主流向为308。，这证明存在入库水流绕经中央沙南侧水域后形成进入北侧水域的回流现象；当库区向外供给原水时，库区水体向东南侧的供水口汇聚，测站主流向表现为107。。但必须指出，库区微弱的水流流速远低于底床表层沉积物起动流速，除取排水El局部区域外，库区水流作用不能使底床表层沉积物产生再悬浮现象。二，_I一·--．．．￡。’．一，√、1：、‘、‘—．。、l一0，，·．一^M，j赢1，，．⋯图4观测期间10{{浮标处测站流速、流向变化过程2．风浪观测期间1O#站波浪玫瑰图绘于图5，有效波高过程线绘于图6，观测结果表明：库区内波浪表现为明显的风浪特征，有效波高介于0．05～0．18m区间，平均为0．iim；最大波高介于0．08~0．28m区间，平均为0．18m；有效波周期介于1．1～2．8s区间，平均为1．4s；库区浪向以SE向和S向为主，其中SE向为强浪向。库区基本为东西向分布，且中部有中央沙，而长江口地区通常的主风