长江上游寸滩站卵石推移质输沙规律研究
长江上游床沙变化和卵砾石推移质输移研究
长江上游床沙变化和卵砾石推移质输移研究
朱鉴远
【期刊名称】《水力发电学报》
【年(卷),期】1999()3
【摘要】本文依据地质勘探和调查资料，采用归纳法，分析现代长江上游地区侵
蚀与堆积，床沙变化，推移质来源、输沙特性和输沙量。
笔者分析研究认为：盆地河流和长江河床呈淤积（微淤），川西山区大中型河流的河床也有淤积；推移质输沙模数各地不一；盆地河流床沙粒径沿程细化，卵砾石推移质输沙不平衡沿程递减；进入四川盆地平均每年卵砾石推移质输沙量未超过５００万ｔ，长江重庆河段多年平均卵砾石推移质输沙量每年应为数十万ｔ量级，不会超过１００万ｔ。
【总页数】17页(P86-102)
【关键词】长江上游;床沙变化;推移质输沙量
【作者】朱鉴远
【作者单位】国家电力公司成都勘测设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV142.2;TV147.3
【相关文献】
1.长江上游推移质泥沙输移研究 [J], 卢金友;金中武;郭炜;徐海涛
2.长江重庆河段卵砾石推移质无量纲输沙率研究 [J], 楚万强;曹明伟
3.长江上游铜锣峡河段卵砾石推移质输沙规律研究 [J], 闫俊平
4.浅谈卵砾石推移质输移观测的几种方法 [J], 郭琦;彭毕帅;庹莜葭;张文江;
5.卵砾石河流推移质输沙率的模拟计算方法 [J], 杨美卿;王桂仙;镇芙蓉
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长江上游卵石河床航道整治关键技术达到国际先进水平
中国水运·航道科技撑体系的搭建，使2016年的多次涨水并未对整个项目的施工进度和操作人员、所有材料安全造成任何影响，再次验证了本支架系统的安全可靠性。
因本方案优化及其它各个施工工艺的技术改进，整个项目在各种恶劣环境影响的情况下，也保证了项目按合同工期完成施工任务，为长江重庆航道工程局在广西市场争取了经济效益和社会效益。
【参考文献】[1]黄建勇,王多垠.内河架空直立式集装箱码头结构计算模型探讨[J].水道港口,2008（1）：59-62. [2]王多垠,石兴勇,丁德斌,等.内河架空直立式集装箱码头结构计算中的作用效应组合探讨[J].中国港湾建设,2005（04）：33-35.[3]谢殿武,王多垠,刘普军,等.内河架空直立式码头接岸结构的选择探讨[J].水运工程,2004,11（11）：80-82.[4]舒丹,刘明维,吴林键,等.内河架空直立式码头三维空间结构构件最不利荷载工况组合算法[J].中国港湾建设,2014（02）：37-44.[5]戴俊,杨波,袁赵龙,等.内河架空直立式码头新型优化结构型式研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版,2013,32（4）：120-121.[6]杨振东,何光春,朱擘.L型布置内河框架直立式码头结构模态分析[J].水运工程,2013（02）：68-72. [7]刘明维,舒丹,吴林键,等.基于单位力法的内河架空直立式码头三维空间结构计算中作用效应组合分析[J].水运工程,2014（10）：47-52.【收稿日期】2016-07-05【作者简介】周泽祥（1982-），男，助理工程师，主要从事码头工程施工工作。
长江上游卵石河床航道整治关键技术达到国际先进水平近日，中国水运建设行业协会在汉主持召开了“长江上游卵石河床航道整治关键技术”科技成果鉴定会，经专家鉴定，该项目成果总体上达到了国际先进水平。
该项目由重庆工程局勘察设计院牵头，重庆交通大学和四川大学辅助完成。
长江上游卵石输移运动规律研究及数值模拟
长江上游卵石输移运动规律研究及数值模拟XIAO Yi;LI Wen-jie;YANG Sheng-fa;LI Pei-lin【摘要】基于长江上游东溪口卵石滩段的物理模型,开展了典型系列年卵石输移特征的试验.根据不同水动力条件下卵石输移的实测数据,从动力机理出发确定砾石输移速度.以此为基础,改进了二维数值模型,并将其应用于东溪口河段卵石输移过程模拟.将计算的卵石输沙分布及泥沙冲淤过程与实测值进行对比,卵石走沙轨迹与河道内走沙基本吻合,模拟泥沙冲淤变化与该河段实测分布一致.说明改进后的平面二维卵石推移质运动模型能较为真实地反映河道内卵石输移特性,可为解决长江上游卵石河段泥沙问题与航道整治工程提供理论与数据支撑.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】8页(P93-100)【关键词】卵石运动;输移带速度;数值模拟;长江上游【作者】XIAO Yi;LI Wen-jie;YANG Sheng-fa;LI Pei-lin【作者单位】;;;【正文语种】中文【中图分类】TV145;U616卵石推移质输沙特性研究一直是河流泥沙研究的重要课题,是解决河床演变、水库淤积、河流泥沙数学模拟的基础[1]。
山区河流中卵砾石输移具有一般沙质推移质不同的输移特性，其输沙与水流强度、来沙特性和床沙组成之间形成相互反馈、错综复杂的关系，使其输沙分布更为复杂[2]。
曹叔尤等学者[3-6]发现山区河道形态及河床滩槽构成对断面卵石输移分布有显著影响，其输沙过程具有明显带状特征。
目前，由于仍不能精确测量底流流态-底沙运动响应的物理特性，山区河道推移质输移运动机理研究成果仍未明显进展。
长江上游属于典型的山区河流，随着梯级水库的建设和运用，来水来沙的变化导致原有稳定河床结构失稳，卵石滩群联动塑造演变加剧，对下游航道通航条件、冲淤变化以及相应整治措施等影响尤为显著。
本文通过长江上游典型卵石滩段(东溪口)物理模型，进行了卵石推移质输沙带运动试验，分析不同水动力条件下的卵石推移质输移带运动速度观测资料，从动力机制层面获得卵石运动速度公式，并进一步完善了平面二维水沙数值模型的推移质运动模块，基于东溪口水道的实测资料对改进后的二维数值模型进行模拟，通过对卵石输移特性(运动轨迹﹑运动强度以及冲淤过程)的对比，说明该模型具有计算长江上游河段卵石运动过程的能力，可为长江上游的航道工程泥沙问题的解决提供技术支持。
长江落中子河段输沙强度规律分析
山区河流泥沙粒径大、输移形式以推移质为主、不同河段形态差异巨大、泥沙冲淤量变化大，特征十分明显。
为了进一步了解山区河流的泥沙输移特征，本文以长江上游落中子段作为山区河流的代表河段，借助大量实测数据统计，详细分析输沙强度和水流功率的关系，分析各河段泥沙输移强度的经验公式。
山区河流泥沙粒径大、输移形式以推移质为主、不同河段形态差异巨大、泥沙冲淤量变化大，特征十分明显。
据统计，（1）输沙强度与水流流量关系长江寸滩站至李家沱站25公里河段范围内，断面最大水流输沙率和断面最小水流输沙率的倍数达到13.5，差异巨大。
为了了解各水流河段冲淤形成机理，了解山区河流冲刷、淤积形成与水流功率的原因，本文以长江落中子河段为研究对象，借助大量实测数据（本文搜集到长江航道局实测的2008~2015年工程河段的流量、水位、泥沙输移情况等资料）进行系统分析，详细研究输沙规律特征。
1 数据数理统计1.1 数据整理（1）本文搜集到本文搜集到长江航道局实测的2008~2015 （2）输沙强度与输移带宽度关系年工程河段的流量、水位、泥沙输移情况等共9258组资料，考图1 落中子河段输沙强度与水流流量及输移带宽度关系33虑到实测资料里流量范围在1855 m /s ~64320 m /s范围内，因此 2 输沙率预测公式精确性分析3根据最大值和最小值，以3000 m /s当做分级步长，将所有数据泥沙输移的根本原因是水流下泄的动力携带泥沙或者推动共分为23个级别。
泥沙颗粒移动。
因此，爱因斯坦提出了输沙强度和水流强度的（2）将每个级别里的所有数据汇总，取平均值。
概念，并把这两个物理量去量纲化，得到无量纲输沙强度 与（3）记录每个级别数据里的各特征因子的平均值，作为代水流强度 ，并给出了二者的关系式如下：表计算值。
（3）1.2 数据分析分析落中子河段输沙强度与水流流量Q及输移带宽度B的对 （4）应关系。
并将关系式绘于图1。
分析可知：在上述公式中：R为水力半径； 、 分别为泥沙中值粒径和后35%的临界粒径。
卵砾石推移质无量纲输沙率探究
卵砾石推移质无量纲输沙率探究卵砾石推移质无量纲输沙率探究在河流中，水流会带动各种颗粒物，其中包括沙子、卵砾石等。
这些颗粒物在水流中运动时，会与河底发生碰撞作用，从而摩擦出一定的能量，进而造成底部物质的磨损和侵蚀。
这些过程是河流形态变化和河床演化的重要因素，也是研究水动力学和河流地貌学的重要内容。
因此，在河流研究中，如何准确测算颗粒物质量输沙率是十分重要的。
传统的水动力学中，输沙率一般以颗粒物的输沙率或质量输沙率来表示。
而近年来，研究人员提出了一种新的描述河流输沙特性的方法，即利用无量纲输沙率来描述。
该方法不仅可以消除传统的质量和体积单位的误差，还可以更直接、更准确地反映颗粒物在水流中的运动规律。
卵砾石推移质（Bed Load）无量纲输沙率是指卵砾石在底部推移过程中所输送的质量的比例。
在河流的输沙研究中，由于颗粒物尺度和密度不同，实验结果通常只针对一种粒径的颗粒物进行研究。
因此，为了更准确地描述卵砾石在河床上的运动规律，研究者往往需要将输入的粒径、流速、水深、卵砾石的质量等各参量进行无量纲处理，再进行相关分析。
在卵砾石推移质无量纲输沙率的研究中，最常用的无量纲参数是Shields参数，即沙盾系数，它描述了水流所受到的水下碎石推动力与颗粒物所抵抗的阻力之间的关系。
Shields参数的计算方法为：$$\Theta = {{\tau / \rho_s gD} }$$其中，$\tau$为水下重力和流体剪切力之间的差值；$\rho_s$为颗粒物的密度；$g$为重力常数，$D$为颗粒物的直径。
然而，利用Shields参数来解释卵砾石推移特性仅仅是近似的方法。
因为卵砾石的形状和粗糙度比较复杂，无法通过简单的Shields参数来描述。
因此，许多研究者也采用了其他的无量纲参数，如Reynolds数、Froude数、Rouse数等，来描述卵砾石推移特性。
近年来，随着计算机技术的发展，更加复杂的计算方法和模型也被应用到了这一领域。
长江上游推移质泥沙输移特性分析
成为数众多 的冲击锥 、 冲击扇。卵石洲滩 、 碛坝 十分发育 ， 河道
因此被束窄 。在一定的水位下 ， 河槽坡大流急， 每每在其下游形
成 深 槽 ， 泓 两 侧则 形 成 缓 流 或 回流 区 。 深 在河 流 特 性 研 究 中 ， 用 水 道 级 别 来 进 行 研 究 。按 照 常 Ｓ ａｌ Ａ． …对 水 道级 别 的 定 义 ： 流 包 括 所 有 间 歇 性 及 永 久 ｔｈ ｒ Ｎ ｒ ｅ 河
１山区 河道 的 比降和糙 率都 比较 大。随着 水 道级 别 的增加 ， ， ｈ Ｂ值也会逐渐降低 ， ／ 最后达 到某一稳定值 。但这种 降低 是 缓慢 的。对于浅丘流域的河道 ， 情况 则有所不 同，ｈ Ｂ值 随着 ／ 水道级别的增加将很快降低 达到稳定值。 长江上游 的泥沙输移特性及泥沙组 成等与平原河流不 同， 其主要原因 ： 山区流域坡度与河床 比降较大 ， 流速度大 ， ① 水 水 流 的冲刷能力和搬运能力强 ； 河床泥沙粒径粗且级配很宽 ， 如重 庆龙河流域上的石柱 水文站测 得床沙 的最 大粒径达 ２ｍ， 而最 小粒径则为 ０ ０ ｍ； 河床多 由砂 卵石所 组成 由于山区河 ．１ｍ ②
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第３ ９卷 第 １ ８期 ２ ０ ８年 ９ 月 ０
文 章 编 号 ：０ １ ４７ （０ ８ １ —０６ —０ １０ — １９ ２０ ）８ ０ ３ ４
人 民 长 江
Ｙａ ｔｅ ｎｇｚ
ｖｅｔ
Ｖ １３ ． ｏ １ ０．９ Ｎ ．８ Ｓｐ ． ２ ０ ｅ． ０８
关 键 词 ： 移 质 泥 沙 ；输 移特 性 ；水流 强度 指标 ； 推 随机 性 ；长 江 上游
和切
应 力 ｒ 可 以作 为预 测 输 沙 强 度 的水 流 强度 指 标 ， 移质 泥 沙运 动 表 现 出很 强 的 随机 性 。这 些 结果 对 长 江 推
长江河流研究进展
１ 流 域 来 沙 特 性 １Βιβλιοθήκη １ 长 江 上 游 产 沙 特 性 ．
（ ）强产 沙 区 面积 小 ， 布 比较 集 中。长 江 上 游 １ 分 地表 侵蚀 分微 度 、 度 、 轻 中度 和强度 侵蚀 区 。其 中强 度 侵蚀 区包 括西 汉水 和 白龙 江 的 中下游 土石 山区 ， 砻 雅
的调查 ， 昌站 的泥 沙输 移 比为 ０ ３ ８ 各支 流 为 ０ １ 宜 ．３ ， ．
～
建立 专 门的河道 观测 和研 究 队伍 ， 展长 江 中下 游河 开
道 演 变 和 水 利 枢 纽 工 程 泥 沙 问 题 的 观 测 研 究 ， 集 了 收
大量 河道 演变 、 水库 泥 沙 淤积 和 坝 下 游河 道 冲 刷 等方
收 稿 日期 ：０ ０一Ｏ ２１ ｌ一１ ０
影 响。 当暴雨 中心在 主要产 沙 区发生 大面积 集 中降雨
时， 河流输 沙量 大 。 （ ）地表侵 蚀进 入长 江干 流的泥 沙 以悬 移质 泥沙 ４ 为主， 推移 质泥 沙相 对很少 。 以寸滩站 为例 ， 其悬移 质 多年 平均 输 沙 量 为 ４ ０ ３ ９ ０万 ｔ １５ （ ９ ３～２ ０ ０ ０年 ） 卵 ，
长 江 河 流 研 究 进 展
潘 庆 棠
（ 江科学院， 北 武汉 ４０１） 长 湖 ３ ０ ０
摘 要 ： １５ 对 ９ ０年 以来 长 江 河 流 研 究 工 作 的 进展 作 了简 要 综 述 。 内容 包括 ： 江 流域 来 沙特 性 、 江 中下 游 河 长 长 道 演 变特 点 、 河道 整 治 的主 要 经 验 以及 相 应 的 研 究 成 果 。 指 出 ： 江 上 游 干 流 悬 移 质 泥 沙 主要 来 源 于金 沙 江 长
三峡库区卵石推移质观测方法
强推 带 垂 线 数
４ ６ ５ ４
强 推带 垂 线 取 样 次 数及 取样 历 时
３ ４次 ．每 次 １ ０ — ８Ｓ ３ ４次 ．每 次 １ ０ — ８Ｓ ３ ４次 ．每 次 １ ０ — ８Ｓ ３ ４次 ．每 次 １ ０ — ８Ｓ
年 均 径 流 量
（１ ‘ ） ０
平 均 推 移 量
（１ ｇ） ｋ ０
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２ ４９ ６
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３ ６ ２
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．
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１６ ６～ ｌ ８ｌ ９ ９
１９８２ ～ ２００２
３３ ４ ８
３４ ０４
—
２ ９ ．７
４ｌ ６ ９
４０ ６９
３ ７ ７
１ ５８
日平 均 输 沙 率 的 计 算 ，若 日测 一 次 ，以 该 次 输 沙 率 作 为 日平 均 值 ； 日测 两 次 及 以上 ， 按 面 积 包 围法 计 算 ；未 测 之 日 ，统 一 于 当 日 ８时 按 前 后 输 沙率 直 线 内查 。 根 据 日平 均输 沙 率 统 计 月 、年 平 均 输 沙率 和 月 、年 输 沙 量 。月 、年 平 均 颗 粒 级 配 以 时段 输 沙 率 加 权计 算 。
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摘
要： 介绍 了卵 石推 移质 观测 方法 ，分析 了长 江上 游干流 卵石推 移质 的输 沙特 性及 其 变 化。 分析表 明 ： 近一 二十 年来 ， 长江 上游 干流 卵石推移 量减 少 了 ２ ％ ～５ ％ ， ２ ８ 中数
粒径 Ｄ ０细 化 了约 ００ ５～００ ３ ， ５ ． ０ ．１ ｍ 主要是 河道 采砂 、 水利 工程拦 砂所 致。 关键词 ： 卵石推移质 泥沙观测验 输沙特性 三峡工程
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长 江 上游 寸 滩 站 卵 石 推 移 质 输 沙 规 律 研究
魏 丽 ， 汪 鹏 ２
，
卢 金 友
（ ． 江科 学 院 河 流 所 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ； ２ 长 江 水 利 委 员会 规 划 计 划 局 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） １长 湖 ３０ ０ ． 湖 ３ ０ ０
得 出三峡 卵 石 粒 径 沿 程 变 化 的 计 算 式 。张 之 湘 等 通 过对川 江河 道 实测 卵 石 运 动 速 度 及 输 沙率 的 整理 ，
认 为 卵 石 推 移 质 运 动 具 有 很 强 的 随 机 性 及 不 连 续 性 。 Ｍ． Ｈ．Ｈｅｍｕ ｌ ｔ和 Ｂ．Ｌ Ｊ ｎ ｔａ 运 用 Ｈｅｌｙ— ． ｏ ａｈ ｎ ｌ ｅ
并 可 以根 据该 站实 测流 量推 求所 测河 段 的水深 与 流速
作 为研 究 卵石 推移 质运 动规 律 的参数 。由流量 与推 移
质 输 沙 率 关 系 可 以 看 出 寸 滩 站 卵 石 输 沙 率 总 体 随 流 量
的增 大而增 大 ， 但呈 较 宽 的带 状 分布 ， 相关 关 系 比较 散 乱 ， 同流 量对 应 的卵 石 推 移 质 输 沙率 相 差 可 以达 到 相 数 百倍 。由流量 与 输 移 带 宽 的关 系可 以看 出 ， 滩 站 寸 流 量与 卵石 输移 带 宽 度也 呈 较 宽 的带 状 分 布 ， 关 关 相
与长江 汇 口下 游 约 ７ ５ ｋ 处 ， 于 典 型 的 山 区性 河 ． ｍ 属 道， 河段 比较顺 直 ， 岸 较 陡 ， 岸为 卵石 浅滩 ， 下游 左 右 上
２０ ０ ４年 共 １ ４ ａ的实 测 卵 石推 移 质 资 料 对 寸 滩 站 卵石 推移 质输 沙 规律进 行 了分 析 。
Ｓｉ ｍ ｔ 参 考 的 德 拉 瓦 河 卵 石 推 移 质 实 测 数 据 对 推 移 ｈ所 质 输 沙 率 公 式 比较 发 现 ： ａｋｒ 式 、 ａ ｋ 公 式 、 志 Ｐ ｒｅ 公 Ｚ ｎｅ 孙
林 和 Ｄ ｎｈ ｅ 式 比较适 合 阿尔卑 斯 山 区河流 卵 石 推 ｏ ａｕ 公
移质 部分 可动 的输 移 特 性 。Ｒ． ｅ ｒ 也 对 山 区 卵 Ｐｔ 等 ｅ
石 推 移 质 输 沙 规 律 进 行 了探 讨 。 长 江 上 游 寸 滩 站
系亦 十分散 乱 ， 同流 量 对 应输 移 带宽 度 变 化 范 围也 相
很 大 。故 生产部 门常用 的 以推移 质输 沙率 与流 量建 立
卵石 推移 质输 沙规 律 复 杂 ， 见 的 推 移 质输 沙公 式 不 常
摘 要 ： 长 江 上 游 寸 滩 水 文站 ｌ 以 ４ａ实测 的 卵石 推 移 质 输 沙 率 资 料 为基 础 ， 常 见 的 卵石 起 动 和 输 沙 率 公 式 进 对 行 验 证 。计 算 结 果发 现 ： 公 式精 度 不 高 ， 能 准 确 反 映 寸 滩 站 卵石 推 移 质 输 沙 规 律 。 对 实 测 资料 进 行 分 析 各 不 整理 ， 引入 了 以 卵石 粒 径 本 身 为 变 量 的 系数 ， 立 了 卵石 起 动 流 速 公 式 ， 对 以 流速 为 主要 参 数 的 推 移 质 输 沙 建 并 率 公 式 进 行 修 正 ， 立 了适 合 寸 滩 站 的 卵 石 推 移 质 输 沙 率 公 式 。验 证 结 果 表 明 所 提 出 的 公 式 具 有 较 好 的 精 建
收 稿 日期 ：０ｌ ２ ０—０ ５—１ ８
度。
关
键
词 ： 石 推 移 质 ；起 动 流 速 ；输 沙 率 ；寸 滩站 卵
中 图 法 分 类 号 ： Ｖ１ ２ ２ Ｔ ４ ．
文 献 标 志 码 ：Ａ
寸 滩 水 文 站 于 １３ ９ ９年 设 立 ， 验 河 段 位 于 嘉 陵 江 测
能 准 确 反 映 该 站 的 卵 石 推 移 质 的输 沙 规 律 。 本 文 根 据 寸 滩 站 １ ６ ， ９ ７， ９ ８ １ ８ ， ９ ３ ～ １９ ， ０ ２ ～ ９ ４ １７ １ ７ ， ９ １ １９ ９ ９ ２０
和 卵 石 推 移 质 的 运 动 方 式 。 曹 叔 尤 等 采 用 仙 农 熵
深、 流速 、 面宽度 等 ； 水 泥沙 资料 有卵 石推 移质 输沙 率 、
输 移 带宽 度 、 沙级 配 等 。 泥
由实 测水 深与 流量 的关 系 和流量 与 流速 的关 系可
知 寸 滩 站 实 测 水 深 、 速 和 流 量 具 有 良好 的 相 ９ ９个 测 次 资料 ， ４ 卵石 采 样 器 效 率 系数 为 １ ． ， 时测 量 的主 要 水 力 要 素 有 流 量 、 １６ 同 水
床 演变起 着 十分 重要 的作 用 。 山区河 流 的卵石 推移 质 运 动规律 的研究成 果 较 为丰 富 。朱 南华 和 袁美 琦从 长 江 上游 卵石 推移 质基 本 物 理 要 素 的 分 析 出 发 ， 合 天 结 然 实测 和试验 资料 分 析 了长江 上游 卵石 河 床演 变规 律
第 ４ ｌ卷 第 １ ５期
２０１ 年 ８月 ０
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． １ ４１． ．１ Ｎｏ ５ Ａｕ ．， ｇ ２ ０ ０１
文 章 编 号 ：０ １—４１ ９（ ０ ０） ５—０ ８ １０ ７ ２１ １ ０ ３—０ ４
为一弯 道 ， 一 断 面 基 本 稳 定 。寸 滩 站 早 在 ２ 单 ０世 纪
６ ０年 代初 就 开 展 了卵 石 推 移 质 （ 径 ｄ ＞１ ｍ） 粒 ０ｍ 的
测 验 ，０ ２年 以 前 寸 滩 站 多 年 平 均 卵 石 推 移 量 为 ２ ２０ ２ 万 ｔ平 均 粒 径 为 ３ ． ｍ。 卵 石 推 移 质 对 该 河 段 的 河 ， ５ ５ｍ