水库异重流的三维数值模拟及影响因素分析

不同水沙条件下异重流的潜入位置以及潜入后流速和含沙量的垂向分布规律是研究异重流运动规律的关键要素,对优化水库异重流的排沙调度、提高水库运用效益等至关重要。本文利用SCHISM三维水沙数学模型对水库异重流水槽试验进行了数值模拟,结果表明模型能够得到符合实际情况的垂线流速和含沙量分布,且异重流潜入后的平均厚度、平均流速和平均含沙量均与实测值吻合较好。对异重流模拟结果的分析发现,入口流量和含沙量的增加造成异重流运动速度越快,而入口含沙量的减小和流量的增加会造成异重流厚度增加。异重流垂向流速和含沙量的无量纲化分布受到入口水沙条件的影响,表现在其与断面Froude数的相关性,Froude数越大,则最大流速点与河床的距离越小,最大流速越大;含沙量致密层的厚度越小,对应的含沙量也越大。此外,潜入点位置也受入口水沙条件的影响,表现在潜入水深与入口水深之比随入口Froude数增加而增加的定量关系,由此可以利用入口水沙条件预报异重流潜入的位置。研究结果不仅验证了SCHISM模型用于模拟水库异重流运动的优势,而且丰富和完善了关于异重流潜入点位置及流速和含沙量垂向分布受入口水沙条件影响的变化规律。     

三门峡水库"318"控制运用对潼关高程变化的影响

基于实测资料分析了三门峡水库自2003年采用"318"控制运用以来,入库水沙条件、运用水位及潼关高程的变化特点,发现"318"控制运用以来的年入库水量有所回升,但入库沙量和含沙量大幅减少;水库运用水位除2003年外,平均运用水位存在逐渐抬升的现象;潼关高程从2002年汛末的328. 78 m降低到2012年的最低值327. 38 m,之后又逐渐回升至2016年汛后的327. 94 m,具有先降低、后升高的特点。建立了潼关高程与前期5年入库水沙条件和运用水位的滞后响应计算公式,可以用来定量估算不同汛期水沙条件及运用水位变化对潼关高程的影响。资料分析与计算结果表明,2003年"318"控制运用以来潼关高程的降低,主要与汛期水量增加及含沙量减小有关。     

基于沙量平衡法的黄河下游河道冲淤量计算

在对输沙率资料进行全沙修正的基础上,根据黄河下游"多来多排"泥沙输移公式及1960-2013年实测资料,分别建立了以小浪底实测输沙量为输入条件及以花园口修正和实测输沙量为输入条件的利津年输沙量公式,并计算了相应的小浪底-利津河段和花园口-利津河段的沙量平衡法冲淤量。两个河段分别根据修正和实测输沙量资料计算的年冲淤量和累计冲淤量均能与相应的断面法实测结果相符合,表明建立的冲淤量计算方法能够较好地模拟河道长时期的冲淤过程。