金沙江下游水沙变异及其宏观效应研究

金沙江下游分布有在建和已建四大梯级水库,其入、出库水沙特征不仅会影响梯级水库自身的运行,也会极大程度地改变下游三峡水库入库水沙条件。以金沙江下游干支流主要控制站水文、泥沙资料分析为基础,揭示了金沙江下游水沙变化特征及其影响。研究结果表明,金沙江下游水沙异源,中游及干流梯级相继建成运用后,下游沙量大幅度减少,对梯级水库库区及坝下游泥沙冲淤、三峡入库沙量影响显著。     

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。     

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。     

某市区河段泥沙物理模型试验的设计与验证

本文对某城区河段的泥沙物理模型试验进行了设计和验证.利用动床变态模型,根据河床质泥沙和悬移质来沙的特点,采用不同容重模型沙对其进行了模拟.依据不同年份实测河道冲淤断面资料及水沙(汛期、非汛期)资料进行了模型河床冲淤地形验证.     

1994年汛期三门峡水库运用情况及冲淤特点

通过对三门峡水库１９９４年汛期各阶段的水沙条件，运用情况，冲淤变化和水沙调节等特点进行汛期排沙与发电应分阶段运用，并根据水沙变化和库区冲淤情况适时调度、合理调水调沙的运用方式，有利于库区泥沙冲淤平衡，降低潼关高程，减少过机泥沙，提高发电效益。     

金沙江下游梯级水库淤积及其对三峡水库影响研究

2012年以来,金沙江下游向家坝水电站、溪洛渡水电站相继蓄水运用,拦截了金沙江下游泥沙。为了解梯级水库泥沙淤积情况及其拦沙作用对下游三峡水库的影响,基于大量水沙、固定断面观测资料,采用输沙法和地形法,计算分析了向家坝水电站、溪洛渡水电站2库自运用以来的库区泥沙淤积量及分布特征,研究了梯级水库拦沙作用对三峡水库的影响。结果表明:向家坝、溪洛渡库区泥沙淤积量较小,金沙江下游梯级拦沙使得三峡入库沙量及库尾重点河段淤积强度均减小。研究成果对梯级水库运行、三峡水库运行及调度方式优化具有十分重要的意义。     

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。     

水沙条件对大湖口河冲淤特性的影响

为了解水沙条件变化对大湖口河冲淤特性的影响,基于二维水沙数学模型,模拟了典型年份洪、中、枯不同水沙条件下该河段冲淤情况,分析泥沙冲淤及河势变化。结果表明:大湖口河原始冲淤表现为第一、二、四段淤积,第三段冲刷,但水沙条件的变化,使得大湖口河河床冲淤整体呈现出上淤下冲的态势,河道断面冲淤表现为左淤右冲,冲淤程度进一步加强。随着上游来水来沙的变化,大湖口河将逐渐向单一、弯曲性河道演变,从而对大湖口河的防洪产生一定的影响。     

塔里木河干流治理工程实施后泥沙冲淤演变分析

文章对塔里木河干流治理河段来水来沙、风积沙和大断面等实测资料进行整理分析,并运用沙量平衡法和断面法进行了塔河干流治理河段冲淤量的计算,并总结了塔河干流主要支流水沙变化特征及河道冲淤与河势变化的关系与特点,进而对塔河干流治理河段纵横断面丰枯水系列对河道形态的影响、水力学关系等进行分析。结果表明,河段泥沙冲淤多年来基本保持平衡,主槽微冲现象显著,滩地微淤,其中新满其至大坝河道淤积强度小,微淤状态,阿拉尔至新满其河段为游荡型河段,淤积现象更明显,应加强对塔河干流治理河段淤积观测,加速阿拉尔至新满其河段的综合治理。     

小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

三峡水库试验性蓄水以来长江上游来水来沙变化

三峡水库试验性蓄水以来,水库上游水沙条件进一步发生变化,导致三峡入库水沙过程和组成发生改变,研究三峡水库试验性蓄水以来入库水沙变化对研究库区冲淤特性改变具有重要意义。本文基于实测水沙资料,对三峡水库试验性蓄水以来上游来水来沙变化进行系统分析。结果表明：受上游溪洛渡、向家坝水库相继蓄水运行影响,金沙江干流来沙显著减少,导致三峡入库(朱沱+北碚+武隆)泥沙由2003—2012年年均的2.03亿t减至2013—2020年的0.87亿t;区间支流来沙占比增大,且主要集中在年内几场暴雨洪水输沙过程中。岷沱江、嘉陵江流域成为三峡入库泥沙主要产区,金沙江来沙占寸滩站沙量的比重仅为1.8%。受上游水库拦沙影响,仅粒径很细的冲泻质才能被水流挟带下泄,三峡入库粗颗粒泥沙含量有所减少,2008—2020年寸滩站粗颗粒泥沙含量由1987—2002年、2003—2007年的10.3%、7.1%减少至4.5%。     

海勃湾水库水沙变化与库区淤积分析

泥沙淤积问题是制约多沙河流水利枢纽使用寿命、发挥综合效益的主要因素。文章基于水文站实测数据和海勃湾水库常年回水区37个断面年度地形资料，采用输沙平衡法和断面法，分析入出库水沙变化及库区淤积成因。     

汾河水库泥沙冲淤形态研究

本文根据汾河水库运用28年来的实测资料和近三年在该库回水变动区现场试验观测的结果,通过将不同测次的30多个测淤断面资料和历年水沙资料进行详细整理分析,运用模糊聚类分析方法确定入库水沙典型年分类,对汾河水库不同库段的特征、泥沙冲淤规律及形态,从纵向变形(宏观变形和微观变形)和横向变形,分峡谷下段库区,峡谷段库区和峡谷上段库区,进行了深入分析,提了出有关物理图形和计算模式。     

梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型及应用

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾,首先建立了梯级水库防洪、发电调度及泥沙冲淤计算子模型;然后,以水库防洪、发电、航运和泥沙冲淤为基本目标,建立了梯级水库水沙联合优化调度多目标决策模型,并采用约束法和加权理想点法进行非劣解求解和评价;最后,将该模型应用到溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间的研究中,得到了梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集,并给出不同目标权重下满足梯级水库发电和减淤要求的最佳蓄水方案,为研究和解决多沙河流梯级水库水沙联合调度问题提供了技术手段。     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

黄河下游河道泥沙数学模型

本文针对黄河下游来水来沙特性和河道冲淤演变的特点，建立了复式断面数学模型，综合考虑了洪水演进，不同粒径的泥沙的冲淤特性，断面上的冲淤分布，悬沙和床沙级配的变化调整及其对水流挟沙能力的影响等方面的问题，本文提出了断面形态调整的计算模式，较好地反映了黄河下游河道比较复杂的河床条件的冲淤规律，黄河下游花园口－利津１９７４－１９８７年实测水沙系列验证计算表明，在冲淤总量，沿程分布及其过程等方面，均与断面法     

三峡水库蓄水后荆江沙质河段冲淤分布特征及成因

根据实测水沙、地形资料,分析了荆江沙质河段内洪枯河槽、宽窄河段等不同部位的冲淤幅度差异,并结合观测资料讨论了河道形态调整对水沙过程的响应关系。结果表明:荆江河道泥沙冲淤强度平面分布不均,泥沙冲刷主要集中于枯水河槽,断面形态趋向窄深;宽浅河段冲刷强度大于束窄河段,河道形态沿程趋于均一化。蓄水前河道形态与水沙过程相适应,河床在不同流量下以造床流量为界发生冲淤交替,长时期水沙过程作用下河道整体冲淤平衡。蓄水后含沙量大幅减小、大洪水消减而中洪水持续时间增长是荆江沙质河段冲淤分布特征形成的主要原因。     

黄河水库一维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库一维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力，水流挟沙力，冲淤量的横向分配以及水流，泥沙控制方程的离散，求解等方面进行了探讨，用三门峡水库潼关以下库区１９７４－１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量，冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好，应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计     

河道实测冲淤量不同计算方法结果比较分析

在生产实践中,采用不同计算方法得出的冲淤量结果往往差别很大,部分河段、部分时段甚至存在冲淤性质相反情况。采用大量的实测水沙、地形资料,运用断面地形法、网格地形法和输沙量平衡法3种方法计算了三峡水库蓄水后三峡坝下游宜昌至监利河段的实测河床冲淤量,对不同计算方法的计算结果和影响计算精度的因素进行了分析,运用非线性分形理论对河床起伏程度与断面代表性关系进行了研究。研究结果表明输沙量平衡法需对悬沙测验成果进行改正,并考虑泥沙测验定线误差、水量不平衡、河道采砂和分流洪道冲淤;断面地形法需在弯道、汊道、河道急剧放宽和束窄的局部河段布置相对较密的断面;网格地形法需选择适宜的插值方法,且网格尺寸不宜大于施测断面点间距。     

黄河下游断面法与沙量法冲淤计算成果比较及输沙率资料修正

由于黄河下游各站实测输沙率资料普遍存在漏测现象及部分测次单断沙关系代表性差等原因,造成断面法与沙量平衡法计算冲淤量在一些河段存在着定量甚至定性上的差别,以花园口以上和高村至艾山两河段表现最为突出。研究表明,黄河下游断面法冲淤量不存在累积性误差,它可以真实反映不同阶段泥沙在河道纵横向的沉积量及其随时间的变化过程;而沙量平衡法计算冲淤时在一些河段则存在明显的失真现象。野外观测的输沙率资料是研究洪水期泥沙调整与水沙间关系、深化河床演变基本规律的基础,为此有必要对输沙率资料进行修正。输沙率修正的主要是在爱因斯坦全沙计算结果分析的基础上,建立输沙率修正系数与实测含沙量间的关系,修正后的输沙率资料基本能反映黄河下游各河段的实际冲淤情况。