三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化简

 通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

三峡建库前后长江中游河道输沙率变化分析

三峡建库后,水库下游河道含沙水流长期处于严重次饱和状态,输沙由相对平衡状态转变为不平衡状态,输沙强度较自然条件下发生显著变化。根据三峡水库蓄水运用前后(1992—2017年)长江中游主要水文站断面、床沙与水文资料,从输沙率变化、床沙粒径变化、平滩流量等角度研究长江中游河道复式断面输沙强度问题,得出以下结论:三峡水库蓄水运用后,进入下游河道的泥沙大幅度较少,长江中游沿程水文站同流量级输沙率明显减少;床沙粒径沿程出现不同程度的粗化,其中荆江河段粗化最为明显,螺山至武汉河段略有粗化;螺山站和汉口站在自然条件下平滩流量附近输沙强度出现峰值,对应的水流挟沙能力为极大值。     

三峡水库蓄水后坝下游干流枯水期水位变化研究

三峡工程建成运行以来,水库清水下泄对坝下游河道造成了明显冲刷,同时枯水期水库向下游补水,提高了坝下游沿程水位与平均流量,改善了下游供水形势。根据坝下游干流沿程宜昌、枝城、沙市、螺山、汉口、大通等水文站的水位、流量、大断面等资料以及三峡水库优化调度方案,分析了三峡水库建成运行以来沿程各站枯水期水位流量关系变化,旨在定量研究三峡水库枯季补水和清水下泄对河道的冲刷作用及对三峡坝址下游沿程水位的影响。研究表明:三峡水库蓄水以来,宜昌-汉口河段各控制站在不同流量条件下,水位均有不同程度的降低;枯水期综合考虑补水和冲刷作用后,不同月份沿程各站水位有升有降。     

三峡水库运用对坝下游干流河道水文情势的影响研究

三峡水库调度运用改变坝下游水沙条件,会对坝下游河道水文情势产生影响。利用坝下游长河段一维水沙数学模型计算分析了丰水年、平水年与枯水年情况下三峡水库调度运用对坝下游干流河道沿程流量、水位及输沙量的影响。结果表明：枯水期与泄水期出库流量增加,坝下游沿程枯水位相应抬高;蓄水期下泄流量减少,同时期沿程水位下降;遇枯水年,水库蓄水使得坝下游来流量过小（10月下旬大通站平均流量小于 9 000 m³/s ）;遇平水年蓄水期,中下游水位下降较多,沿程水位下降 1.71 ～ 3.68 m ,对坝下游河道的航运及供水等带来一定的影响。     

三峡工程运用后宜枝河段平滩流量调整特点

三峡水库蓄水运用后,清水下泄使得坝下游宜枝河段发生显著冲刷,河道过流能力也相应调整。宜枝河段(包括宜昌及宜都两河段)断面形态复杂,且过流能力沿程差异较大,河段平均的平滩流量更能反映其综合过流能力。采用基于对数转换的几何平均与断面间距加权平均相结合的方法,分别计算了宜昌及宜都河段2002—2013年各年汛后的平滩流量,分析了河床冲淤变化对河段平滩流量的影响,同时还建立了两河段平滩流量与前5 a汛期平均水流冲刷强度的经验关系。结果表明当河段冲刷时,平滩流量增大,反之则减小;宜昌河段平滩流量与水流强度相关性系数较低,为0.64,而在宜都河段为0.94,表明宜都河段对上游水沙条件变化的响应较宜昌河段更为显著。     

黄河下游低含沙水流挟沙力研究

冲积河流在低含沙水流冲刷后，床面粗化使水流挟沙能力下降现象十分明显。三门峡水库蓄清排浑运用后，黄河下游河道汛期淤积、非汛期冲刷，同样由于断面展宽，床面粗化及悬沙组成也变粗，使得水流挟沙力急剧下降。因此讨论低含沙水流冲刷条件下的水流挟沙力是评估水库下泄大流量冲刷下游河道效果的关键问题。通过试验及野外资料提出的低含沙水流挟沙力公式，它形式简单，与已有公式不同的是，它反映了河道边界条件(即坡降、床沙粗细及断面形态)及泥沙特性对挟沙力的影响。经黄河下游实测资料验证满意，可用以定量估算下游大流量低含沙量时冲刷的减淤作用及艾山-利津河段不淤(或微冲)需要的临界流量。     

三峡水库下游河道冲刷粗化研究

三峡工程运行10余年以来,水库拦截了上游约75.5%的泥沙,破坏了原天然河道的自然形态与水沙条件的相对平衡,三峡大坝下游河道产生强烈冲刷,致使河床明显粗化。根据三峡水库蓄水后下游河段实测地形及床沙级配资料,分析了河道冲淤变化,并总结了四种床沙粗化计算方法。在此基础上利用接近冲淤平衡的宜枝河段实测资料对四种方法进行了验证计算。研究结果表明,韩其为方法的床沙粗化级配和冲刷深度与实测值吻合较好,较客观地反映了三峡水库下游河道的冲刷粗化过程。     

冲刷条件下长江枝城至沙市河段床沙级配模拟

三峡水库蓄水运行后,清水下泄,坝下游河道遭受持续冲刷,以致产生了不平衡的输沙问题,而床沙级配的变化又是其中不可忽视的原因之一。结合2015年7~9月长江枝城至沙市河段的冲刷过程实测资料,依据断面地形测量计算的冲淤变化结果以及河段进出口断面的悬移质级配成果,采用韩其为理论公式,对该河段的床沙级配进行了数值模拟计算,并运用实测数据对模拟的结果进行了验证。验证结果表明,在冲刷条件下,该方法基本上可以预测长江枝城至沙市河段沿程床沙的级配变化情况。该结论可为验证三峡水库坝下游的不平衡输沙理论提供实例证据。     

水库下游卵石河床冲淤演变规律及机理研究

通过实测资料和模型试验研究了某水电站下游河道卵石河床冲淤演变规律,探讨了宽级配卵石河床的自动调整作用。在天然条件下,水电站下游河道河床稳定,水库运行后,水流的挟沙能力有很大富余,下游河道发生了较大冲刷。试验表明:在不同流量作用下,河床自上而下以冲刷为主,流量越大,冲刷强度越大;在冲刷过程中,水深变大,流速减小,床沙变粗,河道更加稳定。     

三峡水库下游河道水沙输移特性研究

三峡水库蓄水运用改变了下泄的水沙条件,引起坝下游水沙过程及输移特性的变化.采用以旬为单位的统计时段,分析比较了三峡水库蓄水前后旬平均流量、输沙量及含沙量的变化.蓄水前后坝下游各站洪水、中水、枯水3个流量区间的出现频率变化分析表明,建库后距坝距离愈远其洪水流量区间出现频率的减小愈显著.统计分析了不同流量级下含沙量的沿程恢...     

黄河沙坡头水利枢纽泥沙淤积特性试验研究

黄河沙坡头水利枢纽水头低、库容小、泥沙量大 ,泥沙问题突出。利用水文系列年泥沙模型试验揭示了枢纽泥沙淤积特性 ,如在弯道水流作用下坝前库区的泥沙淤积、河床电站进口淤积漏斗形状、电站排沙孔排沙效果以及电站尾水渠泥沙冲淤变化等。在模型设计中 ,着重考虑含沙水流宾汉切应力对水流挟沙能力的影响 ,并利用非恒定流的河床冲淤方程推求了冲淤时间比尺     

长江中游监利段近10年水位流量响应关系新特点

为了掌握三峡水库试验性蓄水以后长江监利河段水位流量响应关系新特点,以监利水文站为代表,采用数理统计、影响因素相关分析等方法进行了研究。结果表明:三峡水库蓄水后,尤其是试验性蓄水后监利河段河床冲刷,同水位过水面积增加,但监利站水位流量关系随断面冲淤调整的特征与下荆江裁弯及三峡水库蓄水初期河床冲刷引起的水位流量关系变化特征有较大不同。下荆江裁弯引起监利站各流量级相应水位降低0.62～0.95 m;蓄水初期(2003～2008年),监利站实测流量点群中心线同流量对应水位比蓄水前有所下降。试验性蓄水期(2009～2018年),同流量对应水位仅在枯水期有明显降低,随着流量级增加,水位降低幅度逐渐减小,当流量超过平滩流量,对应水位基本无变化。水面比降是监利段水位流量关系的主要影响因素,河床冲刷是次要影响因素;该河段水位流量特征的变化受洞庭湖出流顶托影响不明显。     

三峡水库建库前后荆江低水水位流量关系分析

三峡水库蓄水运用以后,由于库区泥沙淤积,清水下泄,下游河道必然受到影响。通过对三峡水库建库前后荆江河段主要水文测站多年的实测资料对比,分析了水库建库前后荆江河段主要控制站宜昌、枝城、沙市、监利的断面面积及低水水位流量关系变化。分析结果表明,受水库蓄水后清水下泄影响,荆江河段尤其是枝城、沙市站断面下切较大,低水水位流量关系线下移,同流量级下水位降低;宜昌站由于前期受葛洲坝工程影响,断面已基本稳定,受三峡工程运行影响不大。     

三峡工程蓄水运用以来荆江水位流量关系变化分析

根据三峡工程蓄水前后的实测资料,分析了荆江河段沿程水位流量关系变化。研究成果表明：除枝城站在枯水流量下水位略有下降外,上荆江在中、枯流量下水位也均有一定程度的下降,其中沙市站枯水位下降最大,下荆江河段水位在同流量下略有下降。除枝城站枯水位变化受卢家河浅滩形成的沙坎石泓影响外,三峡工程蓄水后影响荆江河段水位流量关系变化的...     

阿拉沟水库溢洪道挑流体型结构优化试验研究

水利枢纽工程经常由于地质条件的原因在工程布置方面受到限制。针对阿拉沟水库溢洪道下泄水流经挑流鼻坎挑射至下游河床及拟人工开挖山体的海漫平台所造成的冲刷和产生的雾化问题,通过多方案的挑流体型结构优化试验研究,获得了适合工程实际的异型挑流鼻坎结构,较好地解决了溢洪道下游消能段的防冲及雾化等问题。     

小浪底水库对泺口至利津河段冲淤变化分析

根据小浪底水库2002~2015年的调水调沙资料,对泺口至利津河段的冲淤情况进行分析,认为调水调沙使泺口至利津河段的河道得到明显冲刷,主槽断面形态向良性发展,平滩流量大幅增加,过流能力大大增加。同时近几年调水调沙资料表明河道冲刷力度减弱,冲刷效率降低,河床粗化,主槽过流能力已基本稳定。     

腊寨水电站取水防沙试验研究

高水头水电站在多沙河流取水发电,取水防沙是水电站需要解决的关键技术。通过多种方案进行模型试验比选并逐步完善布置。结果表明:丁坝结合导流洞明渠加盖为推荐方案,导流洞明渠向库河中心延伸并加盖板,根据水流运动情况布置丁坝,利用导流洞明渠所在地形以及导流洞的运行作用,构成了一个完整的冲沙漏斗。水沙在漏斗内进行分离,分离后的泥沙通过导流洞排放于下游,丁坝上游的泥沙淤积相对较少,下游几乎没有河床沙向下游输移,保证了电站取水口门前清,因此推荐方案是经济合理的。     

上游水库水温情势变化对中华鲟产卵江段水温的影响

针对三峡水库蓄水运行后中华鲟自然产卵期逐渐推迟的问题,对影响中华鲟繁殖关键要素水温的因素开展研究。基于三峡大坝及葛洲坝上下游典型断面的水温及气温实测资料,分析了三峡水库蓄水后10年(2003—2012年)的水温变化情势和影响葛洲坝下游中华鲟产卵江段特定时段水温的原因。结果表明:三峡水库蓄水后库区在10月水温高于蓄水前,对下游中华鲟产卵江段水温产生直接影响;局地气温变化与水温情势变化密切相关,是引起中华鲟产卵江段水温上升的根本原因,对水温上升的贡献度约为61%。