白石水库库区交汇河段不同遭遇洪水淤积试验

以辽宁白石水库库区大凌河与牤牛河交汇流河段为例,基于模型试验,研究了干支流不同遭遇洪水所产生淤积量与淤积分布.结果表明,受到水库蓄水、支流牤牛河来沙量较大等因素影响,库区交汇河段发生淤积,而干支流洪水不同遭遇对淤积量及其分布影响十分显著:干支流洪水同时发生时交汇区淤积量最小,淤积主要集中在支流河段,淤积厚度沿程减小;干流洪水先于支流发生时交汇区淤积量最大,淤积厚度沿程先增大后减小;干流洪水晚于支流发生时,淤积发生在干流河道与交汇区内,表现出淤积范围大但厚度较小的特点.     

岷江都江堰河段交汇区水流运动特性数值模拟

明渠河流交汇常形成复杂的水流结构,从而影响该区域的水沙运动及河床变形。采用实测资料验证的平面2维数学模型,对白沙河支流与岷江干流交汇区的水流运动进行了模拟分析。结果表明:干支来流变化将形成不同的壅水低速区、干支流掺混区、挤压高速区和水流分离区。随着汇流比(支流白沙河流量与岷江干流流量比值)的增大,入汇口干流上游受到支流顶托作用增强,产生的壅水低速区水位偏高;掺混区内,干支来流相互顶冲作用增强,流速降低,挤压高速区内支流对干流的挤压也增强,最高流速出现的位置越靠右岸,高速带越窄。直角入汇的白沙河支流受到干流的挤压作用,入汇后流向发生显著改变,而白沙河的弧形左岸使支流沿岸线流动的同时不断调整流向,降低了支流脱壁流动的可能性,可有效抑制分离区的形成。在支流白沙河流量不变,岷江干流流量改变的情况下,干支流量差越大,干流对支流的顶托作用越强,即干流向支流上游顶冲的距离越长,产生的壅水范围越大。通过揭示白沙河入汇岷江时干支流相互顶托、挤压和掺混的水流运动特征,可为都江堰河段的防洪及河道整治等提供理论依据。     

考虑干支流倒回灌的小浪底水库异重流模拟

小浪底水库支流众多,支流库容占总库容的41.3 %,干支流倒回灌对干流洪水演进和库区淤积过程有重大影响,为此本文提出了考虑干支流倒回灌影响的水库一维明流及异重流耦合模型。推导了不同类型倒回灌引起的水沙控制方程附加项,并提出了相应的水沙耦合形式的浑水明流与异重流控制方程。针对不同的倒回灌形式提出相应的倒回灌流量计算方法：对于干流水位涨落引起的干支流倒回灌,提出了零维水库法在使用有限体积法的数学模型中的实现方法;对于异重流向支流的倒灌,采用考虑支流底坡影响的异重流倒灌流量公式计算。将这两种方法与已建立的水库一维明流与异重流耦合模型结合,模拟了2006年小浪底水库调水调沙实验的完整过程,对库区内水位下降、上游段冲刷及人工异重流形成与发展均做出了较为准确地模拟。模拟结果显示,干支流倒回灌过程对于异重流厚度变化过程和调水调沙出库沙量有显著影响,对于汛前泄水阶段库区水位下降速度也有一定影响,支流淤积在一次异重流过程淤积总量中可达43.5%。相对于简化干支流倒回灌过程的计算方法,该模型对异重流排沙比的预测效果更好,证明其有助于实现更加科学合理的调水调沙方案设计。     

黄河上游高含沙支流入汇与交汇区淤积形态试验研究

黄河上游支流十大孔兑高含沙洪水入汇干流、在交汇区形成沙坝淤堵黄河是一种特殊的干支流交汇现象。通过模型试验对孔兑高含沙洪水入汇过程和交汇区沙坝淤积形态进行了初步研究。结果表明：相较于一般水流入汇,高含沙水流入汇造成的交汇口上游壅水程度更高,下游回流区范围更大;壅水区发生强烈的高含沙水流逆行扩散和异重流潜入运动,异重流运行长度是干流流量和干支流动量比的函数。壅水区形成具有倒坡降的楔形淤积体,回流区形成带状淤积体,水流偏转区和高流速带形成凹坑。支流总来沙量是影响淤积规模的重要因素,各部分淤积体几何特征与支流来沙量有很好的正相关关系。     

复式断面长河道洪水演进计算方法

为了更好地描述洪水波在长达1000km以上河道上演进的水力特性，对洪水演进计算方法进行了改进，建立了干支流同时演进的数学模型，实现了支流在时间过程上的同步汇入，并采用零流量水面线和描述精度更高的起点距－高程方法，计算基流时可选用更小的流量。模型验证表明，计算结果与实测资料吻合较好，应用本模型一水力参数复杂的超长天然河道的洪水演算具有精度高，收敛性好，工程应用简便，适用范围广的特点。     

洞庭湖城陵矶流量逐日预报研究

运用BP网络建立了洞庭湖城陵矶流量预报模型,模型以长江干流来水、洞庭湖区水位以及下游顶托等影响因子作为模型输入向量.模型计算结果与实测资料比较表明模型基本合理可靠,模型不仅能为该干流河段洪水演进计算提供可靠的入汇流量数据,而且也能为分析城陵矶站流量变化规律提供依据.     

民国以前嫩江、松花江的水患与堤防工程

民国以前,嫩江、松花江发生多次大洪水,其中１７９４ 年嫩江洪水是黑龙江省调查到的最久远的历史大洪水。辽代在嫩江支流绰尔河,清代在嫩江干流齐齐哈尔江段修筑多处堤防。清末松花江干流哈尔滨、依兰江段始建江堤     

基于径向基函数神经网络的洪水预报方法

为了便于快速而又相对准确预测山区流域洪水,通过构造源于高斯函数、指数函数、一次函数、余弦函数的4种径向基函数,采用正交最小二乘法确定径向基函数的中心,基于伪逆规则求解权值,选择崇阳溪流域建阳水文站1959—1998年36场洪水流量过程及上游支流武夷山水文站、麻沙水文站相应洪水流量过程资料,同时考虑建阳水文站洪水流量自回归的影响,分别建立4种径向基函数神经网络洪水预报模型。采用建阳站1999—2012年的8场洪水资料对模型进行验证。结果表明:4种径向基函数神经网络洪水预报模型的确定性系数均在0.95以上,模型有效性合乎要求;相对来说,本次构造的余弦函数所建立的神经网络模型,8场洪水过程预测值与实测值的平均相对误差最大值为9.8%,其洪峰流量预测值与实测值相对误差最大值为9.7%,模型预测精度最好。最终选择余弦函数作为建阳站神经网络洪水预报模型的径向基函数。     

暴雨山洪灾害预警指标计算方法比较研究

山区河流受地形地貌及降雨过程影响，洪水具有显著的陡涨陡落过程，这种短历时陡涨过程极大缩短了沿河居民的有效安全转移时间，给山洪灾害防治带来了极大困难。山洪预警预报是山洪灾害防治非工程措施的重要组成部分，一般分为水位预警和雨量预警。由于山区洪水历时短且监测站不足，水位预警在国内应用较少，传统流量反推法常以雨洪同频计算预警雨量，预警结果多出现漏警，不能满足防御山洪灾害的实际需求。为提高暴雨山洪的预警精度及预警时长，提出了基于洪水上涨率判定法和实时累积雨量法两种计算预警指标的新方法。以四川省金沙江支流中都河流域“8.16”山洪灾害为例，根据预警准确性及预警时长对三种预警方法的效果，探讨了与传统水位流量反推法的差异。结果表明：传统水位流量反推法的预警精度较低，难以达到预期的预警效果；洪水上涨率判定法的预警精度较高，但该方法的预警时长受洪水涨退特性影响，对延长预警时长有一定影响；采用基于小流域场次洪水与降雨过程变化关系的实时累积雨量法其结果均未出现漏警，且有效延长了预警时长，若以山洪灾害技术要求的30分钟为准，提出的新方法延长预警时长基本超过30%，满足预警要求。因此，建议在设定累积雨量阈值的基础上结合洪水上涨率进行灾害预警，以便更为有效地提高山洪灾害的预警准确率。     

支流入汇对汉江中下游的影响

在实测资料和前人研究的基础上研究了支流入汇对汉江中下游水沙条件、河床演变以及河流功能维持的影响. 支流的沿程汇入改变了干流的水沙条件,包括流量、流量过程、含沙量及来沙过程. 支流入汇和河岸、河底侵蚀一起,是影响下游河床演变、维持河道功能的重要因素. 南水北调中线工程实施后,支流入汇对汉江中下游的重要性更趋凸现,配合南水北调工程对支流进行适当的综合规划治理可兴利除害.     

受支流入汇作用主河推移质运动演化特征试验研究

天然河流中存在着大量的主支交汇河流,在主支流相汇处,由于河相关系的变化,主支河流原有的水沙平衡状态被打破。通过一系列的水槽试验研究了交汇角为30°时支流来水、来沙对主流输沙特性的影响,获得了在支流有无来水、来沙时不同主支汇流比下的主河输沙率和累积输沙量随时间演化过程。试验表明:单一主河推移质呈“波”状输移,具有时空不连续性;支流仅来水时,由于无泥沙补给,交汇口及其下游会形成冲刷深槽,主流输沙率和输沙量强度在初始阶段很大,随着时间的推移,其值逐步衰减并趋于稳定;支流来水又来沙时,主河输沙特性与主支汇流比密切相关。     

基于拉格朗日粒子追踪的河流-洪泛区水流交互关系研究

为了获得洪水期主槽-洪泛滩地系统内水流交互关系,以美国内华达州塔基河迈卡伦河段为研究对象,采用拉格朗日粒子示踪方法获得了在强、弱2种漫滩条件之下,粒子的运动轨迹、停留时间分布及空间维度上的交换频率等特点.分析结果表明,高流量有效促进了主槽水流向侧向滩地传播的范围,并且流量越大,水流在系统内的平均停留时间越短,且参与系统内水流交换的水量占总过流量的比重越大;此外,流量对不同水体间粒子发生单次交换所需行走的纵向距离影响显著,大洪水时不同水体整体交换更强烈,但局部交换相对而言弱于小洪水情况,本研究方法和结论可以为河流系统的改造和修复提供参考.     

不同引渠形式下深式短管进口泄流能力的试验研究

为研究红岩河水库导流泄洪洞深式短管进口引渠形式由明渠改成涵洞后对其泄洪能力的影响,对其在明渠和涵洞两种形式下分别做水工模型试验,验证其水力特性。结果表明,较明渠形式,涵洞形式下的导流泄洪洞同水位下泄流量有不同程度的减小,下泄流量减小在导流泄洪洞进口为压力流状态时表现明显,且减小值随水位的升高而变大;大坝度汛期100年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.35%;运行期100年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.51%;运行期2 000年一遇洪水时,试验下泄流量较设计下泄流量约小6.95%。建议在将红岩河水库导流泄洪洞深式短管进口引渠由明渠改成涵洞形式后,需关注导流泄洪洞的下泄流量减小问题,避免由于水库下泄流量不足引起的大坝安全问题。     

水利工程对分水江水面线影响分析

利用典型洪水资料分析了洪水的地区组成,采用伯努利方程二分法计算了分水江水库不同下泄流量下毕浦电站建坝前后分水江区间河段洪水水面线．表明随分水江水库下泄流量增加,相邻两条水面线间水位差和上下游水位变幅变小;毕浦电站建坝后,对区间河段水面线影响较大,坝址附近水位大幅抬升,越向上游抬升幅度越小．该结论可为区域防洪减灾、河道整治、交通水利工程规划设计等提供参考．     

不同水沙条件下弯道河床冲淤与漫滩洪水特性研究

我国西南山区山洪灾害频发,严重威胁山区社会发展和人民生命财产安全。由于地形限制,山区常见弯曲河道,而弯曲段时常发生山洪灾害。以往弯曲河道水沙运动及河床演变的研究成果难以有效识别弯曲河道漫滩洪水下凹岸易灾区域范围。基于四川省芦山县王家村弯曲河道漫滩洪水灾害的现场观测,本文设计了弯曲水槽模型,测量了不同水沙条件下弯道水面超高、河床地形、凹岸水位和滩槽纵向流速,探讨了漫滩洪水的致灾机制,识别了漫滩洪水下弯曲河道易灾区范围。结果表明,上游流量是弯道漫滩洪水致灾的关键因素,而上游泥沙补给是次要因素。弯道水面超高随泥沙补给增加而增大,经对比计算,兰运长等的率定参数能较好预测河床冲淤稳定的弯道水面超高。水流不漫滩时,泥沙补给仅造成弯道凸岸轻微淤积,对弯道凹岸水位提升的影响很小。洪水漫滩后,上游流量增大造成凹岸水位和滩地流速显著增加。随着泥沙补给不断增大,弯曲主河道河床整体淤积,但淤积对水位和滩地流速的影响较小。30-60°断面区域是90°弯曲河道的易灾区范围,这是因为该区域内的滩地流速大于主河道流速和上游来流流速,滩地最大流速出现在弯道50°断面,其值可达上游来流流速的1.3倍。从水动力学角度分析,洪水漫滩时,滩地流速显著增大是王家村弯曲河段弯顶附近滩地成灾的原因。     

龙开口水电站的泄洪消能防冲试验

龙开口水电站泄洪流量大且坝址处主河床狭窄,泄水建筑物布置在主河床,电站置于右岸紧靠泄水建筑物．对于此类工程,消能防冲是主要问题．以水工模型试验为手段,通过多个试验方案,研究了溢流坝和泄洪中孔的消能效果、挑射水流消能后与下游河道水流衔接问题、下游河床及两岸的冲刷情况以及电站尾水出口水面波动情况．经对比分析并综合考虑消能防冲与发电相互影响因素,提出最优枢纽布置方案和泄水建筑物结构型式,另外也为岸坡防护提供了一定的依据．研究成果对大流量窄河床条件下的重力坝泄洪消能工程设计和同类型模型试验具有一定的借鉴意义．     

龙开口水电站的泄洪消能防冲试验

龙开口水电站泄洪流量大且坝址处主河床狭窄,泄水建筑物布置在主河床,电站置于右岸紧靠泄水建筑物.对于此类工程,消能防冲是主要问题.以水工模型试验为手段,通过多个试验方案,研究了溢流坝和泄洪中孔的消能效果、挑射水流消能后与下游河道水流衔接问题、下游河床及两岸的冲刷情况以及电站尾水出口水面波动情况.经对比分析并综合考虑消能防冲与发电相互影响因素,提出最优枢纽布置方案和泄水建筑物结构型式,另外也为岸坡防护提供了一定的依据.研究成果对大流量窄河床条件下的重力坝泄洪消能工程设计和同类型模型试验具有一定的借鉴意义.     

复杂汊道汛期水力特性的数值模拟分析

为研究复杂汊道汛期的水力特性,结合工程实例,采用平面二维数学模型模拟多汊河道的水流,从分流比、水位和流速3个方面计算天然和两种工况下的水力特性参数,同时比较分析两工况对河道水力特性的影响。结果表明:副坝的建设可以显著改善上游复杂汊道的散乱流态,减少分汊数目,但由于分流比大大增加,副坝内导流明渠下游断面的水位和流速有明显增加;两工况在副坝段开设汊口均不会对左汊和中汊行洪造成影响,但工况2增设2#汊口可降低导流明渠的水力特性参数,更有利于行洪安全。       

Draining Tangjiashan Barrier Lake after Wenchuan Earthquake and the flood propagation after the dam break

Tangjiashan Barrier Lake is one of the largest barrier lakes caused by the Wenchuan Earthquake. Its risk analysis, emergency plan and effect of the emergency plan are introduced in this paper. The dam height of Tangjiashan Barrier Dam is about 105 m, and the reservoir storage capacity is 3.2×108 m3. When the dam broke the flood peak were estimated to be larger than 48000 m3/s, which might cause a enormous disaster to the downstream cities and residents. A discharge channel with 13 m deep and 8 m wide was dr...