滩坑水库建成后下游河道水温的预测

滩坑水电站下游为国家一级保护水生动物鼋的保护区．采用剖面二维水温模型对滩坑水库下泄水温进行了模拟,然后采用一维非恒定水流水温数学模型对建库后滩坑电站下游鼋保护区内水温变化情况进行了预测,对比分析了平水年条件下,不同电站开机组数和不同电站取水口高程条件下水库下泄水温对坝下游河道鼋自然保护区鼋的影响．分析表明可抬高电站取水口高程使下泄水温与天然水温较为接近,以尽量减小由于发电而给下游河道生态造成的不利影响．     

淠河西源响洪甸水库坝下暴雨洪水分析

文章分析响洪甸水库坝下"05.9"暴雨特征和重现期,利用水文实测流量和水库泄洪资料推求区间流域的实测洪水过程,采用瞬时单位线法推导该洪水过程,并利用实测过程进行了检验.     

基于优化组合方案的梯级水库泄洪闸门数字化及其应用

水库防洪优化调度不仅能减少洪水灾害,而且还能实现洪水资源化,提高水库的运行效率。但是以往的流域梯级水库的联合防洪调度研究往往只计算水库泄洪流量过程,没有考虑泄洪闸门的具体操作情况。根据闸门运行要求,总结水电站的闸门启闭条件,并制定泄洪闸门数字化表格。闸门数字化表格用来解决闸门泄流的约束问题,数字化表格过程需要计算若干个子单元,每个单元为计算在给定的水位下,由特定的流量范围内的闸门组合组成,每个单元里面有多种不同类型的组合方式,每种组合方式下有多个代表性闸门组合。应用数字化表格可依据水电站的期望下泄流量,采用二分法搜寻闸门组合方案,选取闸门开度离差平方和最小和闸门开度变化个数最少作为目标函数,并对闸门下泄流量与多步骤逐步优化算法计算的流量间的误差进行修正,进行水电站泄流量实时分配,更快速准确地对闸门开度进行调整。结合某流域下游梯级水库洪水优化调度进行了实例计算,考虑闸门运行的防洪优化调度的下泄流量较原电站实际运行的下泄流量均匀,并且通过对相邻两时段闸门开度的比较和优化,减少了电站闸门开启次数,获得的优化调度闸门运行优于实际调度情况,结果表明泄洪闸门数字化表格方法正确。     

水库调度对溪洛渡电站下游水温的影响

溪洛渡电站运行后将在春季下泄低温水,影响下游鱼类繁殖。研究通过改变水库调度方式来减免下泄低温水的影响。设计了3种水库调度方式,并采用立面二维k–ε温度模型预测溪洛渡电站库区水温及下泄水温。结果显示在1～6月升温期加大泄流量,降低库水位,会导致库区表层水温升高,斜温层下移,使引水口得到更多的表层温水,从而提高下游河道的水温。水库调度能一定程度上降低电站下泄低温水对鱼类产卵的影响。     

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。     

滩坑水库建成后下游河道水温的预测

滩坑水电站下游为国家一级保护水生动物鼋的保护区.采用剖面二维水温模型对滩坑水库下泄水温进行了模拟,然后采用一维非恒定水流水温数学模型对建库后滩坑电站下游鼋保护区内水温变化情况进行了预测,对比分析了平水年条件下,不同电站开机组数和不同电站取水口高程条件下水库下泄水温对坝下游河道鼋自然保护区鼋的影响.分析表明可抬高电站取水口高程使下泄水温与天然水温较为接近,以尽量减小由于发电而给下游河道生态造成的不利影响.     

HEC-RAS软件在松荫溪干流水面曲线分析中的应用

为充分开发松阳松荫溪干流水力资源,在松阳县境内松荫溪河段上拟建4级水电站.修建水电站后,将改变松荫溪河道的水面曲线,从而影响河道行洪和公路交通,各电站的出力也与电站间水面曲线有关.为此,利用HRC-RAS软件对松荫溪梯级水电站建坝前后的水面曲线进行计算分析,为工程设计提供了依据.     

浔江防洪堤对西江中下游洪水的归槽影响

基于河道洪水演算原理,建立符合河流水力特性及其变化规律的边滩滞洪水库调节法流量演算模型、校正因数法水位演算模型,利用实测洪水和防洪堤资料进行归槽或还原演算,综合分析防洪堤对洪水归槽的影响。保护区滞洪容积占次洪水总量9．50％的浔江防洪堤对西江中下游洪水过程的归槽影响大于对洪峰的归槽影响,而且洪水类型和干支流组合不同,影响的程度也不相同：对流量过程、洪峰流量影响的最大归槽流量、最大归槽流量比重分别为3680m^3／s、9．63％,2700m^3／s、5．90％,对水位过程、洪峰水位影响的最大变幅为0．60、0．22m。浔江防洪堤造成的洪水归槽并未显著改变西江中下游洪水特性,干支流洪水遭遇、区间降雨和雨洪重叠仍然是形成西江中下游大洪水的主要因素,西江中下游洪涝频繁是气候和流域环境变化综合影响的结果。     

生态水力学法在河段最小生态需水量计算中的应用

以雅砻江锦屏二级水电站建成后造成坝后119 km的减水河段为例,用生态水力学法计算了减水河道最小生态流量,得出为满足减水河段鱼类的生存及繁衍,枯水季节猫猫滩闸址处必须保证下泄45 m3/s流量,在该流量下,锦屏二级水电站减水河段中95%左右河段水深、流速、水面宽、湿周率、过水断面面积、水面面积等水力因子可满足河道内鱼类的生存繁衍;水温的变化不会影响河道内鱼类的产卵;鱼类适应的缓流、急流、浅滩、深潭等水力形态的位置发生变化,数量保持不变。总的来说,水生生物的生物量将随着河道流量的减小而减少,但种群数量将保持不变。该实例为生态水力学法计算河道最小生态需水量做了一些探索性的研究工作。     

水库防洪错峰调度风险分析方法及应用

水库防洪错峰调度是一种利用下游区间洪水预报信息的防洪预报调度方式,能有效减小水库防洪库容,提高洪水资源利用率,但受区间洪水预报、水库下泄洪水传播时间、调度滞时等不确定因素的影响,水库下游防洪风险的可能性将增加。综合考虑多个不确定因子,采用蒙特卡洛法、风险标准法等,提出了基于错峰调度规则的拟定、风险的定义、风险因子的识别与量化、风险率计算、方案决策过程的水库防洪错峰调度风险分析的流程与方法,并将上述方法应用于海河流域的密云水库。研究结果表明:通过采用提出的防洪错峰调度方案,密云水库能抬高汛限水位2.0 m,减小防洪库容3.09亿m3;而承担的水库防洪错峰调度风险率仅为11%;延长错峰时间能显著降低防洪错峰调度的风险。     

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。     

黑龙江凌汛最高水位及冰坝预报模型

根据黑龙江上游漠河、开库康等4站的多年水文观测资料,通过对凌汛最高水位及冰坝发生机理的研究,引进了流域最大释放水量、水位上涨加速度、冰盖相对强度等诸多因子,采用多种影响因子分析法建立了其预报模型.该模型准确率较高,物理成因概念明确,凌汛最高水位模型其精度都在90%左右.冰坝模型精度达到了80%.     

大坝原址重建施工导流风险特性研究

随着中国后水电开发时代的到来,大坝重建工程逐渐增多。大坝重建工程导流系统一般由原工程建筑物和新建导流建筑物联合组成,导流系统的组成和功能的丰富化使导流系统约束和导流风险因素更加复杂,导流风险呈现显著的特异性。本文旨在探索大坝重建工程施工导流风险计算方法及其变化规律。在大坝重建工程导流系统分析的基础上,归纳主要致险因素和致险模式,研究建立上游水位、下泄流量、下游水位等致险模式的数学表达,综合建立大坝重建工程导流多维风险判别式。针对系统中的洪水不确定性,利用Gumbel-Hougaard Copula函数描述洪水峰量联合分布,同时考虑原工程控泄规则和导流泄水建筑物的运用规则,利用Monte-Carlo方法模拟导流度汛过程并计算水力要素,结合风险判别式建立大坝重建工程施工导流多维风险计算模型。定性风险分析说明,建筑物的功能和设计标准差异决定了大坝重建工程导流系统的多种致险模式并不完全相关,导流系统风险呈显著多维分布特征。由于风险特性与导流系统配置有关,针对将原大坝作为上游围堰,占用原工程泄流建筑物出口的典型重建工程导流系统,进行了导流风险计算。定量风险特性分析说明：导流风险存在从下游漫顶致险模式向原坝泄水致险模式的转移点,主导致险模式转移的驱动因素是导流系统的泄流量,转移点对应下游围堰可防范的风险上限。研究成果为大坝重建工程导流风险评价和方案优化提供了重要支撑。     

洪水演进中支流倒回灌研究

在处理洪水演进过程中支流与干流洪水的相互影响时,以前的模型仅将支流流量迭加到干流同时刻的流量上,事实上,支流对干流洪水有调蓄作用,对陡涨陡落的溃坝洪水而言,这是不可忽视的重要因素。依据水量平衡原理及水流连续性条件,建立了支流蓄泄库容关系和支流倒回灌数学模型,将该模型应用于历史上某次垮山堵江溃决洪水,得到的计算结果与实测资料和洪痕数据相吻合。研究结果表明在干支流交汇口,干流流量变化速率越大,支流倒灌     

南水北调工程规划调度决策模型研究

提出了南水北调工程规划调度决策的自优化模拟模型及其求解技术、大系统多层次分解协调模型和方法以及多维确定型动态规划与多维随机型动态规划模型与方法；给出了应用模型所确定的南水北调东线一期工程和中线工程的调水规模（包括可凋水量、供水范围、蓄水设施布局、梯级泵站级配和输水总干渠设计流量等）与工程调度规则等．     

永定桥碾压混凝土重力坝孔口应力三维有限元分析

应用ANSYS软件对永定桥碾压混凝土重力坝4#坝段进行拟静力计算,分析了泄洪中孔在正常蓄水位和校核洪水位工况下的应力分布情况,重点分析了在地震作用下的应力分布情况,得出泄洪中孔在地震作用下的应力分布规律基本上与正常蓄水位的应力分布规律一致,量值略大,为泄洪中孔的配筋及结构优化提供了依据.     

龙开口水电站宽尾墩挑流消能断面模型试验

龙开口水电站水库调节库容较小,具有日调节性能,采用坝顶开敞式溢流,下游采取挑流消能方式.坝址处河床狭窄,洪水期泄洪流量大且泄流频率高,是很典型的高坝、大单宽流量泄流枢纽.对于此类工程,消能防冲是需要解决的主要问题.以水工断面模型试验为手段,以堰面流态、水舌形态及冲坑尺寸作为判别标准,通过多个试验方案的分析比较,阐明宽尾墩挑流联合消能方式运用于此工程的优越性,并对宽尾墩的两种体型进行比较,对宽尾墩的具体尺寸进行了适当的优化,提出了消能防冲最优的宽尾墩型式和具体尺寸参数,为设计提供了有力的依据.     

湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性DEM-PFV耦合模拟研究

我国西南地区多为高山峡谷地貌,易发生滑坡堵江事件,形成堰塞湖。堰塞湖水位壅高过程中,堰塞体为常剪应力路径,即剪应力保持不变,孔隙水压力不断增大。但已有的研究主要集中于固结排水剪和固结不排水剪,与堰塞湖水位壅高过程中的实际应力路径有别,因此开展常剪应力路径下堰塞体材料的变形特性研究,是深入分析湖水位壅高过程中堰塞体动态响应的有效途径。鉴于此,本文以2018年10月11日白格堰塞湖为例,以堰塞体的实际高度、漫顶前的最高堰塞湖水位及湖水位壅高过程中的实际应力路径为基础,基于细观尺度的离散元（DEM）—孔隙有限体积法（PFV）流固耦合方法,从敏感性分析的角度出发,开展了不同围压、不同初始应力条件下堰塞体土料的常剪应力剪数值模拟试验,并从材料的应力应变关系（宏观）及内部接触力（微观）的分布规律等角度出发,揭示了湖水位壅高过程中堰塞体不同位置的变形响应及其微观力学机理。研究表明,湖水位壅高条件下堰塞体土料变形特性受到土料位置、强度和湖水位壅高程度的联合影响。处于堰塞体不同位置的土料,围压与初始应力比条件不同,并且在堰塞体漫顶之前所遭遇的最大孔隙水压力也不同,从而导致在堰塞湖水位壅高过程中,不同位置的堰塞体土料呈现出不同的变形特性,一般呈现由里及外变形逐渐增大的规律。在相同围压条件下,靠近堰塞体上游外缘的土料,初始应力比相对较高,且遭遇的最大孔隙水压力也相对较高,从而在堰塞湖水位壅高过程中其应力路径会穿越失稳线,导致颗粒之间的接触力减弱,从而产生较大的变形,且大变形区的厚度与范围受到初始应力比及最高湖水位的限制。堰塞体内部初始应力比相对外缘较少,在湖水位壅高过程中应力状态穿过失稳线的可能性降低,从而变形也相对较小。     

金沙江白格滑坡堰塞坝溃决洪水灾害调查与致灾浅析

2018年10月10日和11月3日,西藏自治区江达县波罗乡白格村金沙江右岸同一位置先后两次发生滑坡堵江事件并形成了巨大的堰塞湖,其堰塞坝在自然泄流和人工开挖泄流槽两种处置方式后溃决。其中,第二次滑坡堰塞坝的溃决洪水给下游西藏、四川和云南3省（自治区）受灾范围内的道路、桥梁、耕地和房屋造成了巨大破坏。为了应对类似的极端、超常规、特大堰塞坝溃决洪水威胁以及相关的基础性研究需要,课题组于2018年12月21日至29日对这次金沙江白格堰塞湖溃坝洪水对下游的受灾情况进行了考察调研。考察以受灾最为严重的巴塘县巴楚河（又称巴曲河）与金沙江的交汇口为起点,直至洪水威胁基本消除的梨园水库库区为终点沿江共计488.6km的受灾河段为主。考察重点为沿岸房屋、道路、桥梁和水利基础设施等受损情况,并对溃坝洪水的最大淹没水位（洪痕）、考察时的河道水位,河道两岸堆积的泥沙及其颗粒级配,桥梁致灾水位等进行了分析,得到了一些有价值的灾情数据与成果,这些成果可为进一步的基础性研究提供一定的数据支撑。