丹江口水库变动回水区冲淤特性分析

 建库后的库区河床是水库淤积重新塑造的河床,其河势不仅与冲积河道有明显不同,而且与原来的天然河道也有很大的差别,具有水库与河道的两重性。由于各年坝前最高及最低水位运用不同,因此,各年的回水变动范围也不固定,其泥沙冲淤的范围及强度也有所不同。为了了解其冲淤特性,利用丹江口水库运用36年来实测资料,通过计算分析认为：变动回水区在年内具有汛、枯期两大造床期,泥沙冲淤具有两冲一淤的周期性冲淤特点,沿程遵循由不平衡输沙至平衡输沙的冲淤规律。变动回水区的淤积是自上而下逐段发展,动平衡库段也是自上而下逐渐发展;在动平衡库段内,消落期沿程只有顺直及弯道（狭谷）2种相间的单槽河型,最终变动回水区淤积河床向着均匀形态的方向发展。     

三峡工程泥沙研究的进展

本文回顾了1983年以来长江科学院开展三峡工程泥沙问题研究,通过原型观测调查、数学模型计算和泥沙模型试验相结合的途径所取得的主要成果。这些成果包括水库长期使用、水库变动回水区泥沙淤积、坝区泥沙冲淤,以及坝下游冲刷问题。     

金沙江溪洛渡水库变动回水区冲淤分析

依据实测资料,对比了溪洛渡水库蓄水后变动回水区各年间冲淤变化情况,分析了影响该河段冲淤演变的相关因素,并比较了溪洛渡水库与三峡水库变动回水区冲淤情况的异同。结果表明:溪洛渡水库蓄水后,受上游水沙条件及坝前水位影响,变动回水区年际间以淤积为主,年内11月至次年5月变动回水区有少量淤积或冲刷,5～6月间有较明显冲刷,6～11月淤积;空间冲淤分布规律与三峡水库变动回水区相似,均表现为上段冲刷、下段淤积,且以防洪限制水位下淤积为主,但淤积程度明显大于三峡水库变动回水区。     

黄河中下游大型水库对下游河道的减淤作用

本文采用泥沙数学模型分别对小浪底水库单独运用以及小浪底与古贤水库联合运用的20个可能运行方案条件下,黄河下游河道的冲淤过程和发展趋势进行了计算研究。结果表明,在黄河上修建大型水利枢纽工程对减轻黄河下游河道淤积,遏制河床抬升具有明显作用。结合三门峡水库运用以来的实测资料,分析了大型水利枢纽工程运用与下游河道演变的内在规律,建立了小浪底水库出库水沙与下游河道泥沙冲淤的量化关系,给出了维持下游河道冲淤平衡的临界条件,为通过大型水利枢纽工程运用来减轻黄河下游河道泥沙淤积提供科学依据。     

三峡水库变动回水区河道推移质输移特性研究

通过对三峡库区有关的野外实测资料、模型试验和计算资料，分析了三峡水库变动回水区河道推移质输沙特性，三峡水库运行末期，变动回水区泥沙淤积物以沙质推移质为主，其中上段还有孵石推移质。从上游往下游，泥沙淤积物的颗粒逐渐变细，主槽的粒径组成粒粗，而边滩的粒径组成较细。随着水库运行年限的增长，主槽泥沙颗粒经历着粗化过程，而边滩却处于不断细化过程。主槽中原来淤积的细颗粒泥沙由于新淤积粗颗粒的保护和荫蔽作用，主槽的泥沙尽管粗化，水库运用后期的主槽淤积物仍有较细的泥沙颗粒存在，对于物模试验中放水过程对推移质输沙的影响、水库变动回水区所特有的碍航现象，以及修建向家坝和溪洛渡水利枢纽后变动回水区的推移质泥沙输移等问题，还有待在相性基础理论中进一步研究。     

三峡水库变动回水区整体泥沙冲淤研究

三峡水库变动回水区泥沙冲淤对长江黄金水道的航道运行状态及其可持续发展都有着至关重要的影响。利用相应测站的水位流量输沙量数据,对三峡水库175 m蓄水后变动回水区区域水文特性进行分析,采用输沙量法,计算确定出三峡水库变动回水区所在河段泥沙冲淤现状。结果表明:江津至涪陵段由蓄水前的自然冲淤平衡状态转为蓄水后的三峡水库变动回水区的累积性淤积状态,近年来由于人工采砂活动以及来沙变化影响,2012年起至2015年三峡水库变动回水区累积性淤积量稳定在2.3亿t左右,整体淤积总量近期趋于"稳定态势"。     

水库变动回水区分汊型河道河型转化研究

本文以三峡水库变动回水区青岩子河段金川碛汊道为研究对象,通过概化模型试验,结合有关的泥沙模型试验资料,分析了水库变动回水区分汊型河道河型转化各阶段的冲淤演变过程、水流结构及水力要素的变化。在此基础上阐明了河型转化的规律性,提出了引起水库变动回水区大幅度悬移质累积性淤积的临界壅水水深。     

三峡水库变动回水区泥沙问题研究

通过分析三峡水库运用前后的入库水沙特点和变动回水区泥沙冲淤变化规律后认为:建库前该河段年际间河床冲淤基本平衡.三峡水库运用5年来,入库沙量比建库前有较大的减少;该河段总体淤积,主要淤积在边滩,深槽淤积较少甚至有冲刷,土脑子河段发生河型转化;由于长江上游水库拦沙的作用,变动回水区河段的泥沙淤积速率会比原来预计的要小.     

册田水库泥沙淤积研究

通过对册田水库泥沙淤积的研究,得出水库泥沙淤积的规律、水库发挥的作用以及人类活动对流域的侵蚀和入库泥沙的影响,为掌握水库的淤积特性和冲淤动态发展,有效控制水库泥沙淤积,延长水库使用寿命,提高水库效益,为水库调度运行、河道生态以及加固设计提供了科学依据。     

小型水电站泥沙淤积分析及防治措施

水库淤积，是一个普遍存在的问题。由于泥沙大量淤积，使水库有效库容逐年减少，蓄水调节性能相应降低；同时水库淤积引起回水上延，造成对水库上游工程的影响，同时威胁沿河两岸工农业生产安全；还会引起下游河道冲刷下降，造成水库管理工作困难等问题。在小型水力发电站设计规范中允许受到资料限制时可采用类比法和经验法对水库泥沙进行冲淤分析计算。在此以漾洱水电站工程水库的泥沙冲淤分析为例来说明，主要包括水库淤积形态分析、水库淤积计算、回水对上游影响分析、防止泥沙淤积的措施等。     

抽水蓄能电站下库长系列年泥沙淤积特性研究

为了把握长系列年水沙过程对抽水蓄能电站下库区河床调整的影响,以天池抽水蓄能电站下库为例开展了不同长系列年库区冲淤变形的数值模拟。根据下库水位周期性变化的运行特点,建立了基于MIKE的水沙数学模型,并进行了模型参数调试与验证;模拟给出了长系列年的库区淤积总量及排沙比;同时也给出了库区淤积的沿程分布与特征河段的淤积过程。成果分析表明:库区淤积发展状况与水沙系列相互响应,泥沙淤积主要呈现三角洲形态,淤积重心主要集中于拦河坝上游0.5~1.8 km范围内;不同河段的淤积特性不同,淤积物组成也不同,主要与其所处环境的水力与边界特性有关;频率洪水在长系列年水沙过程中虽然占据时间不长,但在库区河床冲淤量中有重要影响;要提高排沙效率、减小淤积,需要进一步调整改善下水库的洪水调度与电站运行。研究成果与同步物理模型试验结果基本一致,可供抽水蓄能电站水库调度运行参考。     

三门峡水库汛期排沙效果研究

三门峡水库汛期排沙是解决泥沙淤积问题、控制潼关高程的关键途径。"蓄清排浑"运用以来,非汛期蓄水期库区发生淤积、汛期降低水位运用排泄全年泥沙,基本保持了库区动态冲淤平衡。不同控制水位和入库流量过程存在不同的排沙效果,针对三门峡水库汛期排沙过程的差异,对"蓄清排浑"运用以来汛期排沙特征进行统计,分析了水库敞泄和不同控制水位运用对排沙效果的影响。结果表明,在汛期平水305 m、洪水敞泄的运用条件下,水库排沙具有多来多排的特点,汛期排沙总量与入库含沙量和水量密切相关;完全敞泄时库区冲刷取决于流量大小和敞泄时间,净排沙效率随着水量的增加和敞泄时间的延长而减小,冲刷效率降低;汛期控制运用期,当流量在1000 m~3/s以上时、水位在305～311 m也会产生一定的排沙,排沙效果取决于含沙水流在壅水段的滞留时间和出入库流量之比。研究成果可为三门峡水库运用方式的优化提供依据。     

三峡工程坝区泥沙问题试验研究

 本文介绍三峡工程坝区泥沙问题几年来的试验研究成果。研究表明:假定三峡水库以上干支流不新建水库的条件下,枢纽运用初期30年内,175m方案,下游引航道口门内外,年回淤高程均未超过57m的碍航高程,仅航行区内在55900m~3/s时个别点流速超过航行标准,可采取挖泥措施解决;而当水库淤积接近平衡时,上下游引航道出现泥沙淤积碍航,通过设冲沙闸、引客水破异重流和机械挖泥等措施可以解决。     

水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究进展

在水利枢纽尤其是水库的拦蓄与调节作用下,下游河道的来水来沙条件显著变化,将导致下游河道不平衡输沙,引起河床冲刷与再造。水利枢纽下游河道的河床冲刷与再造过程,兼具床沙冲刷—粗化—交换—悬移质恢复等多过程耦合的微观水沙运动特性,以及泥沙冲淤—床面形态变化—纵比降改变—河型河势调整等多尺度复杂响应的宏观形态变化。国内外相关研究主要通过实测资料分析、理论研究、实体模型试验和数值模拟等手段,从微观机理和宏观规律2个主要方面开展。归纳和总结了国内外水利枢纽下游河床冲刷与再造过程研究成果,对河床冲刷与再造实体模型试验和数值模拟中的模型沙选择、泥沙恢复饱和系数等关键技术问题的研究进展进行了分析,并指出了需要进一步研究的重点和亟待解决的科技难题。     

长江三峡工程水文泥沙原型观测

三峡工程运行后,大量泥沙将在水库内淤积,下游河床将发生冲刷,其泥沙问题是三峡工程建设中的关键性技术问题之一.我国高度重视三峡工程泥沙问题,投入了大量的人力、物力和财力,在开展泥沙问题研究的同时,更加注重水文泥沙原型观测工作,收集了大量的水位、流量、悬移质泥沙、推移质泥沙、水库淤积、坝下游冲刷和重点河段河道演变原型观测资料,目前已取得显著成效,并且推动了对长江水文泥沙规律的认识和泥沙研究的发展.介绍了长达70 a的工程论证过程以及建设过程中的三峡工程水文泥沙原型观测及其进展情况.     

三座店水库泥沙淤积计算分析

三座店水库位于高含沙的阴河,水库面临着严重的泥沙淤积问题。水资源供给和水库淤积存在着尖锐的矛盾。利用一维不平衡输沙数学模型,对水库的淤积进行了计算分析。综合考虑了水库设计中的主要因素,如水库运行方式、大坝规模、坝址、泄流设施等因素。并探讨研究了降低水库运行水位以及利用异重流排沙等措施减小水库淤积的可行性,对水库运行50a后的泥沙淤积情况进行了预测。     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

COMPLEX RESPONSE OF CHANNEL FILL–SCOUR BEHAVIOR TO RESERVOIR CONSTRUCTION: AN EXAMPLE OF THE UPPER YELLOW RIVER,CHINA

The influence of a reservoir on downstream hydrological regime and channel adjustment depends on the operational mode of the reservoir. The Liujiaxia and Longyangxia Reservoirs were completed in 1968 and 1985, respectively, both above Lanzhou. The former controls most suspended sediment supply from the drainage area above Lanzhou station, and the latter controls most runoff generated from the same area; the former has relatively small storage capacity and is used for interseasonal regulation of river flow, and the latter has much larger storage capacity and is used for multiannual regulation of river flow. Thus, the former changes sediment regime greatly, whereas the latter changes flow regime significantly. Of the runoff of the upper Yellow River, more than 95% comes from the drainage area above Lanzhou and less than 5% from below Lanzhou; of the sediment supply, 46% comes from the drainage area above Lanzhou and 56% from below Lanzhou, which cannot be regulated by the two reservoirs. Influenced by these factors, channel fill–scour behaviour after the reservoir construction exhibited a complex response, which can be separated as two stages. The response at the first stage was dominated by the Liujiaxia Reservoir and at the second by the Longyangxia Reservoir. The first stage of response can be generalized as follows: completion of the Liujiaxia Reservoir → large quantity of sediment trapped → downstream channel scour → sediment trapping attenuating due to the decrease of storage capacity → channel scour declining. The second stage of response can be generalized as follows: completion of the Longyangxia Reservoir → significant reduction of high‐flow season flow → downstream river flow incapable of carrying sediment supplied below the dam → downstream channel sedimentation enhanced. The changes induced by the two reservoirs occurred successively, and a cycle of complex response occurred during the river channel adjustment. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

滹沱河上修建水库后下游河床演变

本文对处于半干旱缺水地区的海河流域滹沱河上修建水库后，库下游来水来沙条件变化引起的河演变及其发生机制等问题进行了分析和讨论。     

水库下游河湾平面形态变化规律研究

水库运用势必改变河道的水沙过程。下游河道也会随之发生不同程度的演变。本文基于这个问题。研究了汉江丹江口水库、长江葛洲坝水利枢纽蓄水运用后下游河湾平面形态的变化规律。主要内容包括河湾发育概况、水库运用对河湾平面形态的影响以及在不同的来水来沙条件下典型河湾平面形态变化。并结合大量实测资料拟合出水库下游河湾平面形态参数的经验公式，公式经验证，可以用来预测相同类型水库运行后下游河湾平面形态的变化规律。