抽水蓄能电站水库泥沙淤积计算初探

本文根据抽水蓄能电站的特点，提出了不同的水库类型应采用不同的泥沙淤积计算方法，并指出其与常规水库泥沙淤积计算的异同。文中介绍了泥沙过蓄能电站机组的含沙量与粒径，提出了台坪式上水库来沙量与淤积量的估算方法以及确定上水库泥沙淤积高程的方法。通过算例进一步阐明抽水蓄能电站水库泥沙的淤积计算方法与步骤。     

佛耳岩作业区二期工程港池及航道泥沙淤积量计算

考虑泥沙粒径、含沙量、沉速、流速及水深的影响,探讨了佛耳岩作业区二期工程港池及航道的泥沙淤积量计算方法,分析了港池及航道的稳定性。结果表明,在上游枢纽建成后,港池及航道悬沙和底沙的淤积强度和淤积量较低,只要预留一定的备淤深度,完全可以满足船舶航行和码头正常作业的要求,与物理模型计算的淤积情况基本吻合,可见该方法在工程上具有可行性。     

利用MIKE21前后处理模块实现河床冲淤可视化分析

为实现河床冲淤变化的可视化分析,结合2008、2009及2011年闽江下游大目埕河段实测地形资料,介绍了利用MIKE21前后处理模块中地形网格生成、数据提取及网格面积计算等常规功能建立河段数字高程模型(DEM)及河床冲淤可视化、横断面自动提取及冲淤量计算的基本流程。大目埕河段冲淤分析结果表明,2008、2009、2011年该河段总体呈冲刷状态,仅在边滩零星部位出现淤积,全河段河床平均下切2.31m,冲刷总量为659.22×104 m3。该研究方法简单方便,冲淤分析结果直观,可有效应用到河道演变分析中。     

向家坝水电站库区泥沙淤积特性

泥沙淤积是约束水电站调度运行的关键因素之一,为厘清向家坝水电站运行以来的淤积进程,基于实测资料分析库区泥沙淤积特性。结果表明,向家坝水库2013～2018年在正常蓄水位下共淤积泥沙4 620×10~4 m~3,淤损水库库容0.9%,防洪库容损失0.4%,死库容减少1.0%;淤积主要分布在常年回水区的坝前段、新市至屏山河段,干流泥沙淤积主要集中在天然深泓线附近,干流淤积纵剖面与天然河道纵剖面形态基本一致,支流淤积形态则多为三角洲淤积或锥体淤积。人类活动和滑坡等因素导致库区多处出现较大幅度的点状冲淤。研究成果对金沙江下游梯级水库和三峡水库的联合调度运行有重要意义。     

大唐火电厂新建取水工程河段泥沙特性研究

冷却水是保证火电厂正常运行的必要条件,取水防沙条件的好坏对电厂的安全运行至关重要。大唐火电厂取水河段处于昭化水电站回水区,属于弯曲型河道,泥沙特性复杂,为保证取水安全、可靠,采用物理模型试验与数值模拟相结合的方法对取水工程河段的泥沙特性进行研究,并预测了取水河段多年后的泥沙淤积情况。结果表明,大唐火电厂取水河段短期内无推移质淤积,多年后泥沙淤积较少,取水口位置选取较为合理。     

三峡常年库区典型弯曲分汊河道演变特性分析

皇华城河道为三峡常年库区典型的弯曲分汊河道,在三峡成库后"蓄清排浑"模式影响下,该河道淤积强度大、迅速,且已造成航槽易位和摆动,航道条件极其不稳。依据皇华城河道实测地形、来水来沙资料,分析了河段泥沙冲淤特性、典型断面淤积变化、深泓线变化和通航影响,初步预测了该河道的通航状况和演变趋势。结果表明,皇华城河道存在细沙累积性淤积,淤积速度、厚度、范围均较大的特点,且主要淤积部位较为固定,淤积范围有上延趋势;河道左汊深泓年际间发生淤积变化,导致深泓线逐渐从左汊摆动至右汊。     

塔里木河流域乌斯满河段平面二维水沙数值模拟

由于新疆塔里木河流域乌斯满河段每年汛期泥沙含量及洪水流量均不相同,因此原型观测既耗时又耗力,针对该河段的泥沙特点,基于CCHE2D河流泥沙模型,对乌斯满河段汛期泥沙冲淤和河床变形问题进行二维数值模拟,首先在为期92d的汛期下对乌斯满河段泥沙形态进行数值模拟,提取W2断面泥沙形态计算结果与原型观测结果做比较从而率定泥沙参数;然后在后续28d的汛期,采用该模型对同河段进行数值模拟,得到W2和W5典型断面的水流水位、纵向水面线水位、河床泥沙淤积形态结果并与实测结果进行对比分析。结果表明,该模型计算的水流水位和河床冲淤形态与原型观测资料吻合较好,由此提取河床形变结果,通过模拟计算汛期河床冲淤深度及位置,可为该河段日后建立拦河枢纽工程及河道整治提供参考依据。     

椒江河口挟沙能力经验公式在其河床冲淤预测中的应用

为计算椒江河口的挟沙能力,依据近年来的水文泥沙实测资料,从"背景含沙量"概念入手,结合水流紊动作用与泥沙重力作用的对比关系,得出了适用于椒江河口的挟沙能力经验式。运用该式预测了短期内河床的冲淤趋势,并将预测结果与实测及数模计算数据进行了比较。结果表明,椒江河口背景含沙量的形成是由最大浑浊带的存在、潮波作用以及悬、底沙在径、潮流作用下频繁交换等几个因素引起;引入"背景含沙量"的挟沙能力经验式可较好地计算椒江河口的挟沙能力,可用于预测河床冲淤趋势,计算结果与实测情况基本一致。研究成果可用于椒江河口的河床冲淤估算,并为类似河口的闸下淤积预估提供了参考。     

中小洪水调度对三峡水库泥沙淤积的长期影响

当前中小洪水调度对三峡水库淤积的影响尚局限在短期过程,且年内各种调度方式影响叠加,很难单独区分中小洪水调度的影响。为了解长期实行中小洪水调度对三峡库区泥沙淤积的影响,基于一维水沙数学模型,计算分析了有、无中小洪水调度情况下三峡库区泥沙淤积过程、分布特征及防洪库容保留状况。结果表明,长期实施中小洪水调度情况下,三峡水库泥沙淤积增加,影响集中在变动回水区下段及常年回水区,淤积三角洲向坝前推进较无中小洪水调度情况慢;水库达到初步淤积平衡的时间推迟约50年,平衡淤积量增加约19%,防洪库容损失约3%。     

黄河龙门河段揭河底洪水探析

通过统计、分析、计算相关水文资料,得出黄河中游龙门河段发生大面积揭河底的条件为:吴龙区间发生高含沙洪水,龙门洪峰径流量在6亿m3以上,输沙量在2.6亿t以上;龙门流量大于5 000 m3/s且持续时间大于5 h,含沙量大于400 kg/m3且持续时间大于3 h;龙门断面平均河床高程达到380.0 m以上。黄河龙门"揭河底"洪水对河床具有强烈的冲刷作用,冲刷深度较大,对河道形态调整同样具有很大影响。     

塔什米里克弯道式引水枢纽平面二维水沙数值模拟

针对新疆盖孜河塔什米里克弯道式引水枢纽工程上下游泥沙淤积及冲沙过程中大量推移质泥沙磨蚀建筑物的问题,运用CCHE2D软件构建了塔什米里克引水枢纽工程平面二维水沙运动模型,据此研究了泥沙输移情况及其颗粒分布规律,并对模型进行了验证。模拟结果表明,河床推移质自上而下输移过程粒径分布呈上粗下细的分布规律、推移质单宽输沙率与上游来流量呈正相关性;同时针对引水口的泥沙淤积问题,计算并提出"间歇冲沙"的闸门优化运行方式,有效降低了河床泥沙淤积量,为解决类似引水枢纽工程泥沙问题提供了参考。     

白石水库泥沙淤积影响因子计算分析

为分析白石水库泥沙淤积影响因子并准确计算各因子的影响程度,定性分析了白石水库水沙情况,获取了泥沙淤积的主要影响因子;再依据2001～2008年白石水库水沙资料,采用偏最小二乘法建立模型,定量计算各影响因子对水库泥沙淤积的影响程度,采用灰色关联度法验证了计算结果。结果表明,影响白石水库泥沙淤积的主要因子及其影响程度为平均流量35.26%、汛期降水量30.66%、入库水量15.31%、出库水量12.52%、平均输沙率3.55%、最大流量2.65%和平均含沙量0.05%。     

含沙量对分离鳃的水沙分离影响试验

为研究含沙量对分离鳃水沙分离效果的影响,通过对分离鳃与普通管进行9组不同含沙量的静水沉降试验,运用粘性颗粒的沉降特性分析了含沙量与沉速的关系。结果表明,含沙量对泥沙沉速影响很大,含沙量越大,泥沙下沉相同距离时所需的沉降时间越长,泥沙的沉速越小;在同一含沙量下分离鳃的沉速始终大于普通管沉速,当含沙量为10~80 kg/m3时,分离鳃沉速更大,水沙分离效果最佳。     

洞庭湖河湖疏浚工程数值模拟分析研究

针对洞庭湖区的洪水组成、水流泥沙演变、河道湖泊水系分布特点以及河道湖泊疏浚工程布局情况,利用GIS技术模拟洞庭湖地形变化,采用有限体积法建立了湖泊二维水力学计算模型预测疏浚工程实施后的水位、流量、流速流场变化,为河道、航道港口整治、河道疏浚清淤等工程决策与实施提供了可靠理论依据。     

小浪底库区抽沙输沙试验工程布置研究

小浪底水利枢纽工程运行后,库区淤积物以细泥沙为主,而通过现有技术很难将其排出库外,对小浪底水库长期有效库容的损失影响极大,因此研究高含沙水流远距离管道输配技术尤为重要,而抽沙输沙试验工程位置的布设是研究高含沙水流远距离管道输配技术的重要组成部分。对此,提出邻近三角洲淤积顶点,淤积相对稳定河段、库区上游三个试验方案,采用现场观测及收集资料的方法对三个方案条件下小浪底水库不同位置泥沙淤积分布特点及河道特点进行对比分析。结果表明,三个方案均满足抽沙试验的要求,综合比较后最终选取方案2确定的位置为试验区域。     

地形变化对异重流运动规律影响的数值模拟

研究库区受地形影响的泥沙异重流运动规律对水库调水排沙具有重要意义。通过建立三维水动力学和泥沙耦合模型,并采用紫坪铺原型观测资料对其进行验证,利用模型分析紫坪铺水库地形变化对异重流运动规律的影响。结果表明,汛期水库来流入库后形成异重流,在流经突扩断面时,异重流含沙量、流速及前锋厚度均变小;而流经突缩断面时均变大。当异重流遇到障碍物时产生雍水,流速和含沙量先减小,再增大,最后减小;厚度先明显减小,在障碍物底部又增大。此外,异重流淤积集中在滑坡体上游河段,淤积最严重区域为库区入口至寿溪河汇口处。研究成果可为库区调水调沙计划制定提供参考。     

入汇角60°时入汇口泥沙淤积试验研究

通过水槽试验研究了山区大比降河流入汇口淤积情况,探讨了入汇角为60°时泥沙淤积的形态及泥沙淤积与水流、输沙率的关系.试验结果表明,泥沙的淤积位置与淤积体高点随汇流比的变化而变化,泥沙淤积抬高入汇口上游的水位且随汇流比增大抬升越明显,亦增加了河道推移质输沙率.     

新店油田葡萄花油层边水治理实践

介绍并分析了新店油田葡萄花油层边水推进快,含水上升率增大,从而影响油田开发效果的现状。采取了有针对性的边水治理措施,即合理控制生产压差和采油速度,完善注采关系。治理后,葡萄花油层水侵系数由0.0624×104m3/（月·MPa）下降到0.0489×104m3/（月·MPa）,水侵速度由0.4659×104m3/月下降到0.3921×104m3/月,油田综合含水上升率由1.92%下降到1.75%。     

三峡水库运行初期库区糙率特性分析

为得到三峡水库实际运行后库区泥沙的淤积糙率,基于三峡水库运行10余年库区实测淤积资料、日均来流量与水位序列,采用一维水流模型推算了三峡水库正常蓄水运行以来库区沿程的综合糙率。结果表明,常年回水区峡谷段淤积较少,糙率随流量、运行时间变化较小,糙率相对较大;常年回水区宽谷段泥沙在主槽落淤后床面阻力减小,糙率逐年降低;常年回水区弯曲分汊段泥沙淤积严重,糙率逐年减小;变动回水段天然河道特性起控制作用,糙率相对稳定。同一洪水流量情况下,随运行时间推移和淤积发展,糙率总体减小。常年回水区糙率的降低值明显大于变动回水区糙率的降低值。三峡水库淤积过渡期糙率与河道部位、断面形态、河道形态等参数均存在一定关系。研究成果为三峡水库淤积与糙率的关系研究奠定了基础。     

基于三阶段逐步优化算法的三峡水库水沙联合优化调度研究

针对水沙联合优化调度多目标、高维、难以求解以及泥沙淤积计算具有后效性的问题,以泥沙淤积量为基本目标、发电量为约束目标,利用约束法将多目标水沙联合优化调度模型转化为单目标模型,并采用三阶段逐步优化算法进行求解。以三峡水库水沙联合优化调度为例,获得了满意的水库发电与泥沙淤积的非劣解集及水库非劣运用过程,验证了所建立模型及提出的求解方法的合理性和有效性。