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。     

三种壅水排沙经验公式计算瓦石峡水库泥沙冲淤

水库泥沙冲淤计算精准度直接影响到水库库容设计和调蓄运行管理,为了科学确定瓦石峡水库泥沙淤积情况,基于瓦石峡河泥沙和规划建设情况,在分析坝址断面输沙的基础上,分别采用数学模型法、中国水利水电科学研究院壅水排沙经验公式法、黄河设计有限公司水库壅水排沙方法对瓦石峡水库泥沙冲淤情况进行了计算,经过比选,选择数学模型计算成果。该研究为类似水库泥沙冲淤计算方法选择提供了借鉴。     

三门峡水库时空冲淤与滞后响应

基于三门峡水库1960—2016年水沙和冲淤资料,本文分析了水库纵向与横向、年内与年际、时间与空间上的冲淤演变规律。结果表明:三门峡水库的冲淤过程可大致分为1960—1969年快速淤积、1970—1973年快速冲刷、1974—2002年缓慢淤积和2003—2016缓慢冲刷4个阶段;库区冲淤是上游来水来沙与下游水库运用协同作用的结果,1974年水库蓄清排浑运用前,主要受水库运用引起的溯源冲淤的影响,之后水沙作用增强。溯源冲淤向上游传播过程中冲淤幅度逐渐减小,溯源冲刷的影响时间相对较短,而溯源淤积的影响时长向上游不断延长,上游回水区河道溯源淤积累计量达到最大值的时间明显滞后于库区河道,当库水位开始下降及库区河道开始冲刷时,上游回水区仍可处于溯源淤积的影响之下。改进了河床演变的滞后响应模型,得到了权重归一化的滞后响应模型,克服了原有模型中特征量平衡值的权重之和小于1而可能对平衡值进行偏大估计的缺点。采用改进后的模型建立了三门峡水库累计淤积量的计算方法,该方法可较好模拟三门峡水库蓄清排浑运用以来的冲淤演变过程,计算精度较高。     

我国水库泥沙淤积研究综述

我国江河大多泥沙量大,所建水库淤积严重,由此带来了一系列问题:库容损失影响水库效益的发挥;淤积上延影响上游地区的生态环境;水库变动回水区的冲淤对航运带来不利影响;坝前泥沙淤积影响枢纽的安全运行;水库下泄清水对下游河道河床的冲刷以及附着在泥沙上的污染物对水库水质的影响等。本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括水库淤积观测资料和分析、悬移质不平衡输沙理论、水库异重流、高含沙水流、水库淤积形态、水库排沙及运行方式、变动回水区的冲淤、下游河道的冲淤变形,以及水库淤积数学模型等方面的研究成果和进展情况。     

水库泥沙冲淤计算的数学模型

本文根据三门峡等水库的冲淤资料,建立水库冲淤计算经验关系式及描绘其相应冲淤部位,并利用微型计算机进行了计算。 对水库滞洪壅水运用时的出库输沙率采用排沙比法,其淤积形态由当时库容与进库水量建立的判别式来确定,并按当时库水位进行铺沙。建立出库挟沙率与进库来沙系数和库区比降的关系式,根据库区地形及沙量平衡计算库区冲刷量。     

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。     

青草沙水库工程对河床冲淤演变的影响

为了探究长江口青草沙水库建设前后工程周边的水动力环境和河床泥沙冲淤变化,通过平面二维潮流悬沙数值模拟,结合改进后可以同时计算淤积和冲刷强度的王义刚公式进行冲淤计算。研究结果表明,水库建成后,长兴岛北侧航道的分流比和流速下降,南侧航道的分流比和流速上升;水库南侧航道整体呈冲刷状态,而北侧航道整体呈淤积状态,南侧航道变化量小于北侧航道,工程的实施对北侧航道水下地形的影响较南侧大;改进后的王义刚公式对水库周边冲淤的计算结果与工程建设后实测地形和数值模型结果吻合较好。     

刘家峡水电站坝前与淦兆河库区淤积发展趋势的分析计算

刘家峡水库自１９６８年蓄水到１９９１年底，库内共淤积泥沙１２亿ｍ＾３，占总库容的２１％，威胁着电站的安全运行，本文通过实测资料分析并结合数学模型计算，对刘家峡水库的淤积发展趋势进行了分析，分析结果表明：水库中泥沙的冲淤，取决于当年的进出库水沙条件，高水位高低及前期淤积状态等，其中兆河入库流量的大小对兆河库区的冲淤起决定性作用，本文还就根本解决刘家峡水库泥沙问题的措施，提出了建议。     

龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响

通过对水流连续方程、水流动量方程和河床变形方程进行离散化处理,建立宁蒙河道的水文水动力学冲淤计算模型,利用该模型对龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响进行了计算和分析。选取龙刘水库联合运用初期的1987—1990年为计算时段,在相似的引水条件下研究龙刘水库运用对河道冲淤的影响,计算水沙未还原、水沙均还原、只还原水不还原沙和只还原沙不还原水等4种水沙条件下宁蒙河道的冲淤状况。结果表明,龙刘水库联合运用对宁蒙河道起到了增淤的作用,龙刘水库运用后,其蓄水所引起的河道淤积效应大于其拦沙所引起的河道减淤效应。     

汾河水库及河道泥沙冲淤数学模型

运用不平衡输沙理论建立汾河水库及河道泥沙冲淤数学模型,在建立挟沙力公式、概化冲淤断面和计算方法等方面作了些新尝试,并且把非线性规划中的优化方法运用到了模型验证计算的参数调试中,用汾河水库长系列和典型水沙过程以及太原河段长系列水沙过程对水库淤积和河道变形进行了预测,计算结果与实测值基本相符。     

青铜峡水库排沙对下游河道冲淤的影响

对青铜峡水库运用方式及排沙历史进行了回顾,计算了不同排沙方式下排沙期内水库下游河道的冲淤变化情况。结果表明:青铜峡水库排沙对下游河道的淤积影响不大,主要是在青铜峡—石嘴山河段造成短暂的淤积。     

刘家峡水电站坝前与洮河库区淤积发展趋势的分析计算

刘家峡水库自1968年舌水到1991年底，库内共淤积泥沙12亿m3，占总库容的21％，威胁着电站的安全运行．本交通过实测资料分析并结合数学模型计算，对刘家峡水库的淤积发展趋势进行了分析．分析结呆表明：水库中泥沙的冲淤，取决于当年的进出库水沙条件、高水位高低及前期淤积状态等，其中洗河入库流量的大小时排河库区的冲淤起决定性作用．本文还就根本解决刘家峡水库泥沙问题的措施，提出了建议．     

长期使用水库的平衡形态及冲淤变形研究

1964年以来,我们开展了水库长期使用问题研究。为了了解长期使用水库冲淤过程的内在规律,本文主要对水库的淤积发展过程,平衡时纵横剖面的形态及平衡后的冲淤特性等问题进行研究,供工程规划和调度参考。一、水库淤积相对平衡水库淤积最终将导致淤积的终止,而进入相对平衡.水库淤积平衡按河床形态,可分为纵向平衡(纵剖面达到平衡)与横向平衡(横剖面达到平衡);按泥沙输移,可分为悬移质     

漫湾水电站库区泥沙模型试验研究

该文通过定床加沙全库区变态模型的试验研究,求得漫湾水库的冲淤发展过程及各泄水建筑物的进沙情况等,同时用一维泥沙数学模型作了计算,两者成果较为吻合,从而较好地预估了该水库今后淤积的发展过程,根据其冲淤特点提出了不同运行阶段,保持有效库容及减少库尾淤积对上一级小湾电站尾水抬高的运行方式。     

基于一维水沙模型的水库冲沙方式优化研究

在天然河流上修建水库,破坏了河流水沙原本相对平衡的状态。泥沙进入库区后发生落淤,从而导致水库淤积。在水库的实际运用中,冲沙措施被广泛用于减缓水库的淤积速率。然而,冲沙需要耗费水库较多的水量,影响了水库的综合效益,为此必须协调水库淤积与水库兴利效益之间的关系。在选定合理冲沙水位和冲沙流量范围的基础上,应用一维非均匀流不平衡输沙模型,结合某多沙水库现行调度规程,对多种拟定冲沙方案下该水库的冲沙过程进行长期模拟,计算各方案下水库多年平均淤积量和多年平均发电量等指标,据此选取合适的冲沙方案。结果表明,持续时间较长的低水位冲沙方式的冲沙效果相对较好,能够在一定程度上减缓水库的淤积速率,同时发电量的损失也相对较小。     

盐锅峡水库泥沙淤积测验基本情况分析

本文介绍了盐锅峡水库建库以来泥沙淤积测验基本情况,对水库泥沙冲淤变化规律及淤积分布特性进行了分析,并提出了有效控制水库泥沙淤积的建议.     

宁夏宁东鸭子荡水库一期淤积状况的数值模拟分析

高含沙量入流水库的泥沙淤积会严重影响水库的有效库容与水质状况,影响水库的正常运行。采用MIKE21软件建立水动力与泥沙运输耦合模型,对宁夏鸭子荡水库的一期运行以来的水库泥沙淤积演变形态进行了模拟计算,将计算结果与鸭子荡水库的实际运行资料进行对比验证。结果表明采用MIKE21水动力模块建立的二维数学模型对鸭子荡水库与泥沙淤积形态的数值模拟的适用性强,水库主要呈三角洲淤积形态,冲淤变化主要发生在水库的尾部段和顶坡段,悬沙主要分布在尾部段,利用数值模拟技术,可以较为准确的模拟水库的库底泥沙的冲淤变化,可为鸭子荡水库后期运行淤沙形态预测奠定基础。     

水库泥沙淤积形态的数值模拟计算与试验研究

针对水库水流和泥沙淤积特点,将水库进行物理模型概化处理,修建长6 m,宽2 m,高0.5 m的概化物理模型;以其模型试验结果验证了采用Eulerian两相流模型、标准k-ε紊流模型及推移质冲淤计算模式,计算的水沙淤积形态,并将该数学模型应用于实际水库工程中,初步分析了水库库尾泥沙淤积形态与库岸坍塌破坏的相互作用关系。     

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。     

汛末蓄水时间对三峡水库河道冲淤的影响

本文采用一维恒定流非均匀沙数学模型对三峡水库汛末不同运用方式下库区冲淤变化进行了预估，重点分析了汛末不同蓄水时间对库区河道冲淤的影响。结果表明：三峡水库汛末推迟或提前蓄水，只是改变了水库的淤积速率和到达淤积平衡的时间，而不能改变水库淤积平衡时的淤积总量。