三峡水库新蓄水方案对重庆河段航道的影响

运用重庆河段平面二维泥沙数学模型对三峡水库蓄水方案改变后重庆河段水流运动及泥沙冲淤进行模拟.文中给出了数学模型的计算条件、关键问题的处理方法及详细验证结果,并运用此模型计算分析了三峡水库采用新的蓄水方案后重庆河段在100年内的冲淤变化情况,结果表明:模型验证结果良好,具有较强实用性;新的蓄水方案情况下,重庆河段在三峡水库蓄水后淤积量逐年增长,泥沙淤积纵向分布主要集中宽阔的浅滩段,横向分布主要集中在汛期的回流区或边滩部位,部分浅滩河段随着三峡水库运用时间的增长出现碍航问题.     

上游建库后三峡水库航道条件的优化

针对三峡水库入库水沙条件改变影响水库蓄水进而改变上、下游航道条件的趋势,提出了通过提前水库蓄水时间的方法对三峡水库航道条件进行优化,但提前蓄水也可能增加泥沙淤积从而加剧变动回水区浅滩碍航.采用一维水沙数学模型,结合三峡水库上游建库引起的来沙变化,首先分析了提前蓄水对三峡水库变动回水区浅滩航道条件的影响,结果表明,在上游建库之后,即使提前30 d蓄水,在三峡水库运行100年内都不会额外增加变动回水区浅滩碍航,在此基础上深入分析了提前蓄水对三峡水库上、下游航道条件的优化作用.     

上游建库后三峡水库航道条件的优化

针对三峡水库人库水沙条件改变影响水库蓄水进而改变上、下游航道条件的趋势,提出了通过提前水库蓄水时间的方法对三峡水库航道条件进行优化,但提前蓄水也可能增加泥沙淤积从而加剧变动回水区浅滩碍航．采用一维水沙数学模型,结合三峡水库上游建库引起的来沙变化,首先分析了提前蓄水对三峡水库变动回水区浅滩航道条件的影响,结果表明,在上游建库之后,即使提前30d蓄水,在三峡水库运行100年内都不会额外增加变动回水区浅滩碍航,在此基础上深人分析了提前蓄水对三峡水库上、下游航道条件的优化作用     

三峡水库蓄水后长江中下游典型分汊浅滩河段演变趋势预测

汊道兴衰、洲滩的演变与其水沙输移特性密切相关.以沙市典型分汊浅滩河段为例,从河段水沙输移特性出发,结合水流泥沙、河道地形等实测资料,分析其河床演变特点,并根据三峡建库后水沙条件变化的特点利用数学模型预测了该河段的汊道和洲滩发展趋势.研究表明:所建模型能够准确地模拟该河段的水沙输移特性及洲滩的演变规律,因而具有较好的预测功能,三峡水库蓄水后河段洲滩动态变化结果与实测结果较吻合,这对三峡水库蓄水运用后其它分汊浅滩河段的研究具有借鉴意义.     

三峡水库泥沙淤积滞后响应规律

滞后性是河流系统自动调整的重要特征之一,以往对于三峡水库泥沙淤积滞后响应规律的研究相对较少。本文采用实测资料分析与滞后响应模型等理论模型研究相结合的方法研究三峡水库泥沙淤积响应规律。首先,统计三峡水库蓄水以来水沙条件以及泥沙淤积特性变化,分析梯级水库蓄水对三峡水库水沙条件以及库区泥沙淤积的影响,在此基础之上,通过考虑入库流量、含沙量、泥沙中数粒径以及坝前水位优化已有的库区泥沙淤积滞后响应模型。从已有的以及优化后的模型模拟结果可以看出：①优化后的泥沙淤积滞后响应模型能够更好得模拟梯级水库蓄水后三峡水库泥沙淤积的过程。②梯级水库蓄水后,三峡水库来水来沙变幅减小,来沙更加集中在汛期,河道调整速率加剧,河道调整的时间尺度有所缩短,表现为三峡水库泥沙淤积滞后响应年限从前期4年缩短到前期3年。③梯级水库蓄水后,入库含沙量对于库区泥沙淤积过程的影响权重有所增加,入库流量以及坝前水位对库区泥沙淤积过程的影响权重降低。     

河口泥沙数学模型的若干问题

针对泥沙数学模型作为预报河床冲淤的研究手段在进一步发展中受到有关物理参数的限制,分析河口泥沙数学模型涉及的若干关键问题.从三维微分方程竖向积分角度分析认为恢复饱和系数理论上应大于1;指出泥沙非均匀系数、相对粒级以及泥沙固结对河口冲淤有一定影响,给出适用于河口非均匀黏性沙的任意k粒级的黏性力表达式、起动概率公式和临界起动切应力公式,探讨临界淤积切应力表达式在处理细颗粒泥沙絮凝时的作用;认为根据最大或最小含沙量对应的水流泥沙要素来确定河口水流挟沙能力公式比以往按半潮平均来处理在理论上更为合理,提出适合潮汐河口的非恒定水流挟沙能力公式;指出数值计算和验证有待改进之处.     

河口泥沙数学模型的若干问题

针对泥沙数学模型作为预报河床冲淤的研究手段在进一步发展中受到有关物理参数的限制,分析了河口泥沙数学模型涉及的若干关键问题.从三维微分方程竖向积分角度分析认为恢复饱和系数理论上应大于1;指出泥沙非均匀系数、相对粒级以及泥沙固结对河口冲淤有一定影响,给出适用于河口非均匀黏性沙的任意k粒级的黏性力表达式、起动概率公式和临界起动切应力公式,探讨了临界淤积切应力表达式在处理细颗粒泥沙絮凝时的作用;认为根据最大或最小含沙量对应的水流泥沙要素来确定河口水流挟沙能力公式比以往按半潮平均来处理在理论上更为合理,提出适合潮汐河口的非恒定水流挟沙能力公式;指出数值计算和验证有待改进之处.     

蓄水方案变化对三峡水库泥沙淤积及通航条件的影响

针对三峡水库入库水沙条件及实际运行方式的变化,计算分析了三峡水库蓄水方案变化对水库泥沙运动及变动回水区航运条件造成的影响.采用一维水沙数学模型,计算了不同蓄水方案对水库泥沙淤积情况的影响及各方案间的差别,进而对方案调整后变动回水区重点浅滩的水深变化进行了研究.结果表明,在新的水沙条件及考虑上游建库的影响下,蓄水方案调整带来的影响主要集中在6~11 a,并随水库运行时间的延长而缩小,不会对变动回水区浅滩河段通航条件产生不利影响.     

宽级配河床平面二维泥沙数学模型的几个问题

对平面二维泥沙数学模型的几个关键问题：挟沙力系数、恢复饱和系数、床沙级配调整、冲淤厚度和床沙“归一化”等问题及其相互影响作初步探讨。这种讨论仅'限于山区天然河流宽级配床情况。以上问题在两种底沙不同的河流上应用,结果令人满意。     

三峡水库回水变动区重庆河段泥沙淤积影响及治理

三峡工程按175 m方案蓄水后,随着水库运行时间的增长,重庆主城区河段的泥沙淤积将成累积性增加,边滩加高加宽,河床发生一定的演变,泥沙淤积将会对该河段的港口、航道和沿江市政基础设施和生态环境等造成一定的负面影响。综合各方面的研究成果,进一步加大长江上游的水土保持力度、采取建库拦沙及蓄水攻沙、根据泥沙淤积情况规划调整河道岸线,实施港口改造和航道整治等综合措施,是减少重庆河段的泥沙淤积,降低其负面影响的有效途径。     

岩滩水库泥沙淤积计算数学模型

河流上修建水库后,由于水位抬高,流速减小,来自上游的泥沙在库区大量落淤,直接威胁着水库的使用寿命和大坝安全.采用一维恒定非均匀不平衡输沙数学模型,计算了红水河上岩滩水库1994-1999年的冲淤过程,得到了河床纵剖面淤积形态、干流累积淤积量等结果,并与实测资料进行比较.对比分析表明,在模型参数按常规经验取值条件下,计算的库区淤积量远小于实测值.然后分析干密度、水流挟沙力参数、恢复饱和系数等参数调整对模型计算结果的影响,结合库区实际来沙及淤积情况调整了这些关键参数的取值,使得库区泥沙淤积计算结果与实测值较为接近.     

沉沙池泥沙运动规律的研究

以沉沙池物理模型试验资料为依据，探讨了沉沙池内悬移质含沙量及淤积物粒配的沿程变化规律，给出了淤积百分数与入口含沙量之间的经验关系式，并利用超饱和输沙数学模型对实测数据进行了对比计算，取得了满意的成果     

黄河泥沙数学模型研究

介绍了适合于黄河中下游水库、河道的泥沙冲淤一维数学模型．该模型在断面概化、含沙量及冲淤量横向分布计算和非均匀沙计算等方面采取了新的处理办法．     

黄河泥沙科学的新进展

泥沙问题是黄河难治的症结,本文系统回顾了黄河泥沙科学的新进展,其中包括水流泥沙运动、黄河水流挟沙力、高含沙水流运动、河床演变规律和减淤措施研究、泥沙数学模型、河工动庆模型试验研究等方面,并提出了有待于今后深入研究的主要课题。     

平面二维河床粗化层的数值模拟

基于三角形网格划分 ,应用破开算子原理 ,建立了平面二维非均匀沙水流泥沙数学模型 ,并使用了平面二维非均匀沙水流挟沙力公式 .着重对河床冲刷过程中悬移质含沙量、河床变形和床沙级配等沿时空变化特性进行了计算分析 ,模拟了概化河道中床沙粗化层的形成过程 .数值实验表明 ,该方法边界符合良好 ,计算量小 ,能准确地模拟出河床冲刷过程中水沙的变化规律     

大化水库库区泥沙淤积现状及预测分析

通过大化水库不同运用期库区来水来沙的变化,分析了大化水库库区泥沙淤积现状情况,提出了采用典型水沙年来分析该水库淤积的方法,并用一维数学模型预测了不同水沙不同调度下水库泥沙淤积情况.计算结果表明在同等水沙条件下,降低库水位对于减少库区泥沙淤积是有利的.     

基于雅鲁藏布江辫状河流的洪峰流量输沙变异数值模拟

该研究根据雅江中游辫状河流平面形态建立输沙地形,构建了可用于辫状河流输沙模拟的数学模型。数值计算采用二维水动力学和非粘性泥沙耦合模型对辫状河流中泥沙输运规律进行模拟研究,模型基于不可压缩雷诺平均N-S方程,模型中包括连续方程、动量方程、河床面变形方程、全沙输沙方程。该数学模型通过全沙输移理论计算悬移质和推移质输沙率。当模拟洪峰流量时,辫状河流出口含沙过程和悬移质输沙过程峰值滞后于入流过程,形成相位差,泥沙粒径越小,相位差越小,0.01mm和0.02mm泥沙相位差接近0,出口悬移质输沙率产生的相位差小于含沙量;0.3mm、0.2mm和0.1mm泥沙在辫状河流中淤积的淤积量超过50%。在计算泥沙输移的同时,考虑泥沙的启动、沉降淤积作用导致的地形更新,进而求解挟沙水流在辫状河流当中运动时对地形变化的影响,为天然辫状河流的研究预测建立一定的数值模拟基础。     

采沙河流二维水沙耦合数学模型

对引进的采沙河流二维水沙数学控制方程组进行系列变形和化简,并利用逆风格式和ADI法及有限差分法对方程组进行离散求解,建立了采沙河流平面二维水沙耦合河流数学模型.与传统的河流数学模型相比,该模型中加入了反映采喂沙活动影响强度大小的参数采沙通量Fm与喂沙通量Ff,可反映出河流采喂沙活动对河床变形影响的持续性和同步性,可以精细地模拟和描述采沙河流中的水沙运动变化情况.     

采沙河流二维水沙耦合数学模型

对引进的采沙河流二维水沙数学控制方程组进行系列变形和化简,并利用逆风格式和ADI法及有限差分法对方程组进行离散求解,建立了采沙河流平面二维水沙耦合河流数学模型．与传统的河流数学模型相比,该模型中加入了反映采喂沙活动影响强度大小的参数采沙通量Fm与喂沙通量Ff,可反映出河流采喂沙活动对河床变形影响的持续性和同步性,可以精细地模拟和描述采沙河流中的水沙运动变化情况．