彭水电站下泄水流对下游航运的影响及对策

彭水水电站是重庆电力系统中最大的调峰、调频骨干电站,电站调峰过程中下泄的非恒定水流将对航运产生一定的影响.彭水水电站库区渠化航道约100～110 km,淹没主要滩险约70余个,提高航深、减小水面比降和流速,改善航运条件;在坝下游,由于汛期削减洪峰流量,枯水期增大平均流量,将提高航道通过能力和通航保证率.但是在电站调峰过程中,发电流量随负荷逐时变化,引起下游河道水流不稳定,将对航运产生一定的影响,通过非恒定流演算,对电站的日调节方式进行了分析,提出了解决方案,满足了航运对下游水流流态的要求.     

景洪水电站对下游近坝河段通航条件的影响

在模型比尺为1∶100的正态物理模型基础上,对考虑橄榄坝修建前后澜沧江景洪水电站8个日调节工况方案进行了模拟,通过在坝址下游约6.4 km河段内影响通航水流条件的关键河段布设测站,实测非恒定流水流特征参数,分析影响船舶安全航行和靠泊的重要非恒定流特征参数,研究景洪水电站各个日调节工况对坝址下游近坝河段通航水流条件的影响.研究结果表明,电站运行工况的流量最大日变幅以及小时变幅是影响下游水位变化特征参数的重要因素,所有工况下景洪水电站下游河段水位日最大变幅、小时最大变幅及20分钟最大变幅均呈沿程递减的趋势.     

反调节枢纽对河道通航水流条件的影响分析

利用一维非恒定流数学模型,计算了建反调节枢纽前后、不同电站运行工况下沅水清水塘枢纽至大洑潭枢纽间河段的水力要素,并对各工况下航道流速、比降、水位变幅等通航水力指标进行了分析与比较.在此基础上,探讨了建反调节枢纽前后两坝间非恒定的水流运动及其控制影响因素.结果表明,建反调节枢纽可明显改善通航水流条件;但如果反调节枢纽为低水头枢纽.一些情况下仅通过调整反调节枢纽坝前水位,上游枢纽近坝段每小时水位变幅仍不能满足航运的要求,必须同时调节上游电站的出流过程以改善枢纽问航道内的通航条件.     

电站日调节非恒定流对航道整治效果的影响

我国大部分河流的中上游相继修建了水电枢纽,在恒定流条件下进行的航道整治方案能否适应电站运行后的水流条件变化,这是坝下航道整治必须回答的问题.通过向家坝电站下游近坝段和尚岩滩群航道整治物理模型试验与同比尺船模试验,研究了电站日调节非恒定泄流对坝下航道设计水位、航道流速、消滩与船舶航行情况进行了研究.结果表明:向家坝电站瞬时下泄流量不小于设计最小通航流量,日调节期间坝下各滩险的航道水深满足要求;电站日调节的涨水流速一般稍大于落水期同流量下的流速,并使得航道最大流速稍有增加;电站日调节将引起个别滩段、部分时段的消滩水力指标不能满足要求;电站日调节时船舶上下行的操舵范围与漂角、对岸航速极值范围较恒定流时增大、且涨水期间的操舵范围大于落水期间.     

三峡电站调峰试验两坝间非恒定流原型观测分析

峡电站调峰试验两坝间非恒定流出现顺涨波和逆涨波的双峰现象,传播时间约30 min;波峰与波谷流量均以狮子垴为最小,向上游和向下游递增;水流平均流速约0.5 m/s,平均波速达18 m/s;调峰期水位变幅在0.7 m以内并呈增加趋势,小时变率在0.3 m以内;水位-流量关系为不规则的逆时针绳套曲线;局部瞬时水面比降小于0.01%,石牌至葛洲坝段存在负比降现象;水田角及喜滩河段存在明显的波浪,最大波高达0.43 m;葛洲坝三江上引航道存在往复流,流量为-337～641 m3/s.     

电站泄流对坝下航道影响研究进展

水电枢纽建设改善了库区航运条件,但电站泄流会对坝下游航道产生影响,需要对此研究以实现水电开发与航运建设的协调发展.在分析大量研究文献与资料的基础上,总结了电站下游流量、泥沙、水位在电站建设前后变化与沿程变化的特性,归纳了电站泄流对坝下游设计最低通航水位、通航水流条件(沿程流速、流向与比降)、河床演变的影响,以及提出了应对策略与措施等研究成果,最后指出了有待进一步研究的问题,以期推动本领域研究的深入开展.     

金沙江梯级水库下游水沙过程非恒定变化及其对通航条件的影响

随着金沙江下游梯级水库陆续建设和投入运用,坝下游的水沙过程明显改变并影响通航条件。本文提出了水沙过程非恒定变化分析方法,分析了向家坝枢纽坝下水位、流量和含沙量非恒定变化特性及其对通航条件的影响。结果表明,向家坝枢纽运用后坝下水沙变化的非恒定强度较大,水位变化的变异系数可以达到0.10～0.12,流量变化变异系数可以达到0.20～0.40,虽然出库含沙量显著减小,但含沙量变异系数最大可以达到约1.0。向家坝水文站标准化年平均水位和流量约为1.0左右,向家坝枢纽坝下山区河道的通航条件总体上是稳定的,水库运用削减洪峰和增大枯水流量有利于改善坝下河道的通航条件,但水电站日调节和水库蓄水,以及泄洪增大流量和水位的非恒定性,对坝下河道的通航条件有一定不利影响。     

高山峡谷河段枢纽运行对下游水位变幅影响研究——以金沙江乌东德水电站为例

由于高山峡谷河段具有弯曲狭窄、滩险众多、岸坡高陡等地形特点,电站调峰运行往往在下游河道产生强非恒定流,对航运的影响远大于平原或普通山区河流.以金沙江乌东德水电站为例,采用一维非恒定流数学模型模拟了电站下游河段的水位变化规律,划分了适航区域,并初步提出了水位变幅的控制措施.研究结果表明:① 高山峡谷河段水电枢纽运行对下游...     

安康枢纽下游非恒定流数学模型研究

由于安康电站未设置满足航运设计流量要求的小型发电机组,无法保证常年带系统基荷运行,导致安康下游枯水期通航受到严重破坏.为兼顾发电与航运利益,尽可能发挥有限水资源综合利用的最佳效益,对安康电站日调节泄流过程进行科学调度.采用有限元方法,将流量和水位相耦合,采用水位修正算法计算水位,建立了一维非恒定流数学模型,该模型放宽了时间步长的限制,数值稳定性好,计算速度快.将模型应用到汉江安康电站坝下至白河160 km河段的恒定流与非恒定流计算和验证,结果表明该模型准确、可靠,可以进行实际应用.     

黄河下游游荡性河道双岸整治对窄河段冲淤影响

通过研究黄河下游及渭河、北洛河等主要支流实测高含沙洪水的输沙特性与冲淤特性,发现:河道比降沿程虽然变缓,但是河宽会相应变窄,流速沿程增加,认为这是冲积河流保持洪水输沙准平衡的边界条件;底沙的运动速度比洪水波传播速度慢,是造成河道长距离冲刷的根本原因;洪水非恒定性是造成冲积河道输沙与冲淤特性的主要控制因素,由于作用在床面上的剪力(或功率)在涨水期迅速增加,落水期减小,因此必然造成涨水期河床强烈冲刷与落水时迅速淤积。通过分析动床阻力与输沙特性间的关系,发现当床面形态进入高输沙动平整状态后,河道输沙呈现多来多排状态。在实测比降相差10倍的条件下主槽均会发生强烈冲刷,因此认为比降在实测变化范围内对洪水造床、输沙作用影响不明显。黄河下游游荡性河道经双岸整治后将形成有利于排洪输沙的窄深、归顺、稳定的通道,进入下游窄河段的洪水造床和输沙作用增强,洪水对河道仍会产生冲刷作用。     

水电枢纽下泄非恒定流作用下的航道整治研究

水电枢纽下泄非恒定流具有日水位、流量频繁大幅波动的特点,对下游河道的河床演变与通航条件产生了严重影响。针对枢纽下泄非恒定流作用下河床演变与航道整治的特点,建立了贴体正交曲线坐标系统下的韩江上游二维水沙数学模型;在运用大量水沙实测资料对模型详细验证的基础上,对推荐方案实施后的整治效果与非恒定流对航深的影响进行了计算。     

向家坝水电站切机非恒定流对干流航运影响研究

针对水电站发生切机产生的非恒定流对下游航运造成影响,基于一维水动力学数学模型,分析了向家坝水电站8台机运行发生不同切机台数下的达标补水时间以及对下游航道的影响距离,同时分析了典型工况达标时间补水条件下的非恒定流传播特性。研究可为电站发生切机条件下下游的航运安全调度运行提供技术支撑。     

长江下游近河口段一维水沙数值模拟

长江下游大通以下河道宽阔、支汉众多，同时受径流、潮流双重作用，水沙运动非恒定性强．基于以上特点，建立了长江下游大通至徐六径具有河网特点的一维非恒定流悬沙数学模型．经验证，模型能够反映径流、潮流双重来流、来沙条件下本河段内的冲淤．     

三峡船闸下游引航道通航条件研究

三峡船闸末级闸室泄水和大坝泄洪引起下游引航道水位波动,水流往复运移。这种非恒定流影响船舶在引航道安全航行和停泊。通过物理模型试验介绍了船闸下游引航道非恒定水流特性和通航水流条件,并提出了改善通航水流条件的有效措施。     

挟沙水流的冲刷率及河床惯性的研究

在清水水流河床冲刷率的实验研究基础上，本文进一步研究了挟涉水流来沙率对冲刷率的影响。结果说明挟抄水流的冲刷率随来沙率与水流输沙力欠饱和度之比以负指数律降低。当来水挟抄率与水流饱和输抄率相等时，冲刷率降刊0。河床惯性是河床在非恒定流中一种重要的动力学性质。利用河床惯性与冲刷率的关系测量了各种沙样的河床惯性值。发现河床惯性随床沙颗粒分选系数增大而增大，分选系数很大时趋近于极限值50t／Tn0。利用河床惯性和河床变形方程得出了冲刷过程中水流输沙率沿程和随时间的变化规律，结果说明水流输沙率欠饱和度向下游以负指数律下降，这与冲刷率随实际水流挟沙率与欠饱和度之比以指数率下降的规律有耜同意义。河床惯性愈大，实际水流输沙率增长得愈慢。河床惯性与于容重及摩阻流速之比构成的无困次数A。代表河床变形和水流实际挟沙量对水流挟沙力变化的响应程度。     

三峡流量对航运的影响分析

针对三峡—枝城河道的地形特征，建立一维不稳定流模型。在三峡电站预先给定的航运约束和流量过程下，研究电站下游的不稳定流动对航运的影响，从而为获得实际可行的三峡泄流量提供一种途径。     

三峡工程泄洪对下游通航条件影响的研究

根据水工模型试验成果,分析了三峡工程泄洪时坝 下游引航道和两坝间河段(三峡至葛洲坝)的非恒定波流运动特性,结合遥控自航船模试验对 两坝间的通航水流条件进行了分析评价,并提出了提高通航流量标准、改善通航条件的相应 措施。     

非恒定流清水冲刷输沙规律初步研究

通过波动水流及定常流量的清水冲刷水槽试验,对非恒定流输沙特性进行了研究。分析了洪峰过程中,涨、落水流速、比降、输沙率的变化特性及影响输沙率的主要因素;揭示了加速流和减速流的输沙滞后效应;提出了洪峰输沙量的估算方法以及与洪峰流量输沙等效的当量流量。对人造洪峰设计,河床变形分析计算以及河工模型设计等有一定参考意义。