刘家峡水电站泥沙问题的解决措施与运用实践

刘家峡水电站运行近二十年来,泥沙问题给电站的安全发电和渡汛带来了极其严重危害,经对电站泥沙问题的研究与运用实践认为;从发电与解决泥沙危害综合考虑,电站采用高水位运行,异重流排沙,必要的降低水位运行和低水位拉沙可有效解决刘家峡电站近期泥沙问题。     

两相流水沙分离鳃机理研究

使用粒子图像测速(Particle image velocimetry,简称PIV)技术,对新型环保的水沙分离装置"垂向异重流式水沙分离鳃"进行了高精度测量。通过处理,得到了"分离鳃"内部泥沙在水沙分离过程中的流速矢量分布图及流速云图。分析表明,由于鳃片的存在,"分离鳃"内部形成了垂向异重流和横向环流现象,大大加速了泥沙的下沉,进一步探明了"分离鳃"的水沙分离机理。     

小浪底水库异重流传播时间的计算

提出了均匀流的异重流流速与单宽流量、含沙量及库底坡降之间的关系式,该关系式考虑了重力修正系数及交界面对异重流运动水力半径计算的影响,并给出了异重流传播速度的计算方法,建立了异重流传播时间计算公式.同时,利用小浪底库区近期异重流实测资料对相关参数进行了率定.     

浑水异重流潜入理论模型及影响因素研究

现有关于异重流潜入现象物理机制的研究较少,所建立的理论模型普遍只考虑流量和含沙量,事实上,异重流的潜入受多个水力因素共同作用.本文从异重流潜入过渡区的动量方程和能量方程出发,建立理论模型,并结合水槽试验予以模型参数的率定及模型的验证.该理论模型包含流量、含沙量、坡度、阻力系数、断面宽深比等多个水力因素,经分析发现:含沙量增大、流量减小、坡度增大、阻力系数增大、宽深比增大,更易形成异重流.随着含沙量减小,坡度的影响更明显,而阻力系数和宽深比的影响会减弱.     

小浪底水库浮泥对后期异重流运行响应的研究

小浪底水库在近库底形成浮泥层后不仅影响当次洪水泥沙输移,而且对后期洪水泥沙输移产生影响。人们对水库浮泥层从未开展过研究,还无统一的认识,因此对该问题进行深入分析,对水库减淤及排沙具有重要意义。采用理论分析和试验模拟相结合的方法,重点研究了小浪底水库浮泥的形成条件、流变特性、平衡坡度以及对后期异重流运行的响应。结果表明:小浪底水库浮泥是接近水库底部的一层高含沙水体,它与上层水体间有明显的界面,且具有很强的流动性;其宾汉极限剪应力、刚度系数、平衡坡度都与容重有着密切的关系;后期洪水产生的异重流能量足够大时,可推动前期水库浮泥并排沙出库。     

水库蓄清排浑的初步探讨

本文通过头屯河水库2002年以来蓄清排浑技术取得的成果,总结了蓄清排浑技术的特点。通过蓄清排浑技术的运用,打破了水库使用年限的概念,提出了蓄清排浑技术新的理论体系,为今后相似水库的排沙运用提供了重要的理论依据。     

刘家峡水库泥沙淤积形态分析

对刘家峡水库运行初期、低水位运行期和高水位运行期以及1968—2005年洮河库段、黄3—黄9-1库段及坝前黄0—黄3库段的淤积形态进行了分析,结果表明:①影响洮河库区淤积的主要因素是汛期水位的高低,与来沙量的关系不大,控制汛期水位是减少该库段淤积和降低沙坎淤积高程的关键;②黄3—黄9-1库段淤积形态也受汛期平均水位和最低水位的较大影响,与洮河来沙量的关系不大;③坝前库段泥沙的冲淤主要取决于水库异重流排沙的效果,解决坝前库段泥沙淤积问题的有效途径是坚持异重流排沙。     

黄河干流水库联合调度塑造异重流

阐述了黄河干流水库联合调度塑造异重流的设计思想,指出追求小浪底水库异重流的较高排沙比,是黄河汛前调水调沙极其重要的目标.同时,对入库水沙动力、动力作用时机、库区地形条件等影响小浪底水库异重流排沙比的主要因素进行了分析,建立了排沙比与小浪底水库入库平均输沙率、三门峡水库泄流增峰助力、动力作用时机及库区地形条件的关系式.实践表明:增大小浪底水库的入库水沙动力、把握好动力作用时机、尽可能创造有利的库区地形条件,可以有效地增大小浪底水库异重流的排沙比,实现"1+1＞2"的水库减淤效果.     

渤中凹陷埕岛东坡东三段沉积物重力流类型及沉积模式

基于岩心、薄片、粒度分析、测井、录井、地震等资料,研究渤中凹陷埕岛东坡东三段沉积物重力流类型及沉积特征,总结重力流砂体分布规律,建立具有沟谷和坡折的斜坡带重力流沉积模式。结果表明:研究区东三段发育异重流、砂质碎屑流和浊流3种沉积物重力流。异重流沉积占比最大,广泛分布于研究区中北部第一坡折带、第二坡折带、洼陷带和东南部沟谷等各个构造单元,水道位置发育反递变-正递变复合粒序层理、正递变粒序层垂向叠置及层内侵蚀面,朵体部分发育块状层理、平行层理、爬升波纹层理和波状层理,沉积物中多见炭屑。砂质碎屑流分布于沟谷和坡折带下方,发育块状层理、面状结构、漂浮泥砾、细砂岩中的粗砂团块等沉积构造。浊流分布于洼陷带,发育鲍马序列,多为粉砂岩与湖相泥岩薄互层。重力流砂体发育受沟谷和坡折控制,砂体顺沟谷呈带状分布,在坡折下方集中尖灭,形成一系列连续性较差的独立砂体,对油气勘探具有重要意义。     

双侧堰辐流式二沉池出水存在的问题及其机制分析

针对合肥市望塘污水处理厂辐流式二沉池集水渠附近有大量小絮凝体出现的情况,对集水渠附近的流速及沿池径方向SS指标进行了监测,分析了沉淀池的运行状况。结果表明,在辐流式二沉池的水面上,SS浓度最低的位置在距离池壁3.0～4.0 m之间;辐流式沉淀池进水流速较大,湍动能较大,不利于污泥沉降;沉淀池内存在明显的异重流,导致池壁处的上升流速较大,易将小絮凝体夹带至出水渠附近,导致出水效果不理想。