小浪底水库异重流运动特征分析

小浪底水库蓄水运用后经常出现异重流，而2001年高含沙异重流的测验最为全面。本文以2001年资料为基础，对小浪底水库异重流形成的水沙特征，潜入点的变化及影响因素进行了分析，通过流速、含沙量和泥沙组成的变化，分析了异重流在库区的运动特征，初步推导并建立了小浪底库区异重流输沙能力关系式。     

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.     

小浪底水库人工塑造异重流成因分析

分析了2004—2009年6次基于万家寨、三门峡、小浪底3座水库联合调度人工塑造异重流的运行情况。指出人工塑造的异重流由冲刷性异重流和浑水异重流两部分组成,异重流在小浪底库区演进过程中既有沉积衰减,也存在沿程积聚现象,沉积衰减和沿程积聚的综合作用,决定排沙效果。小浪底水库前期淤积情况和三门峡水库泄放水沙时空分布,决定异重流在前坡段的沿程积聚程度,小浪底水库对接水位高低与沉积衰减和沿程积聚成正比。建议加强异重流观测研究、增大上游来水基流、三门峡水库汛期适当拦蓄一定沙量、合理确定调控指标等,以提高人工塑造异重流排沙效果。     

2006年调水调沙期间小浪底库区异重流分析

分析了2006年调水调沙期间小浪底库区塑造人工异重流的基本情况,指出：①该次异重流具有入库水量较小、潜入点比较靠下、演进速度快和排沙比较大等特点;②在小浪底水库塑造人工异重流至少要有5．5亿m^3入库水量、2000万t入库细泥沙量,库区坝前水位宜低230m,异重流期间入库流量应大于3000m^3／s,下泄流量也宜维持在3700m^3／s左右;③排沙洞应提前开启,以利于提高异重流排沙比。同时建议：①设立小浪底库区异重流观测与研究项目组;②对异重流测验投入必要的设施设备,并积极研发能够满足水库异重流测验要求的新仪器和计算机软件。     

水库异重流调度问题的研究

结合小浪底水库初期运用的实际情况，对小浪底库区形成异重流的条件进行了定性分析和发展预测，为促使小浪底水库异重流现象形成，增强近坝区泥沙淤积铺盖和防渗，针对三门峡水库汛期洪水调度规律与小浪底库区异重流特点进行了研究和设计。根据设计，通过三门峡、小浪底水库实时洪水调度，三门峡水库洪水期间净排沙0．40亿t，三门峡出库流量大于1950m^3/s的洪水过程较入库延长12h；出库洪峰流量较入库增大140m^3/s；出库含沙量峰值较入库增加60kg/m^3；出库含沙量大于240kg/m^3的高含沙洪水过程较入库延长14h,为小浪底库区泥沙输送、异重流形成和天然泥沙淤积铺盖创造了最为有利的条件。为利用上库科学调度，人工影响下库异重流产生、运行，并保持其长期有效库容提供了经验。2001年8月下旬，小浪底水库近坝段达到了理想的淤积厚度，坝前淤积高程接近176m，超过排沙洞进口底坎高程，同水位条件大坝渗漏量减少30％，防渗效果显。     

小浪底水库淤积形态探讨

至2010年10月,小浪底水库干流三角洲顶点推进到距坝18.75km的HH12断面,库区淤积量达到28.23亿m3。本文通过分析小浪底水库运用以来库区干流淤积形态,研究了水库三角洲淤积形态对水沙输移的影响机理与作用,结果表明:三角洲淤积形态与锥体淤积形态相比,相同淤积量与相同蓄水量条件下,前者回水长度明显缩短,坝前蓄水位明显降低;发挥水库拦粗排细减淤效果及优化出库水沙过程等方面,三角洲淤积明显优于锥体淤积。三角洲淤积更有利于塑造异重流,异重流排沙效果优于壅水明流排沙。小浪底水库降水冲刷实体模型试验结果表明,河槽溯源冲刷下切的同时水位下降,两岸尚未固结且处于饱和状态的淤积物失去稳定,在重力及渗透水压力的共同作用下向主槽内滑塌,库容得到恢复。当前在水库运用过程中,若遇洪水入库,通过降低水库坝前水位,可在坝前段及三角洲洲面形成溯源冲刷,从而尽可能延长库区由三角洲淤积转化为锥体淤积的时间。     

对小浪底水库首次人工塑造异重流的探讨

为了有效控制水库泥沙淤积的数量,改善库区泥沙淤积的形态,从而延长水库的使用寿命,小浪底水库于2004年首次进行了人工扰动塑造异重流试验。结果表明:异重流冲沙前后库尾泥沙淤积形态和数量的变化明显,认为利用人工塑造异重流进行水库冲沙是可行的。     

2014年汛期小浪底库区异重流演进规律分析

2014年汛期,通过对万家寨、三门峡、小浪底水库进行水沙联合调度,塑造了小浪底水库异重流,并实测异重流在潜入点区、库内演进区和坝前区的演进数据。分析得出:在潜入点区垂向上,异重流厚度变化与来流量同步,平均流速从上到下逐渐增大;横向上,平均流速与含沙量主流较大,边流较小。在库内演进区,异重流厚度在同1天内沿程增加,靠近坝前出现壅高,平均流速总趋势沿程递减;沿来流方向,由前断面含沙量大于后断面逐渐变为后断面大于前断面;在坝前区横向上,异重流厚度增加;在垂向上,当出水口、排沙洞开启后,平均流速在清水层底部与异重流底部分别出现极值,含沙量在异重流底部也出现极值。通过本次对小浪底水库异重流的运动规律分析,为最优水库调度提供支撑,从而减少库区淤积、延长水库的使用寿命。     

2014年汛期小浪底库区异重流演进规律分析

2014年汛期,通过对万家寨、三门峡、小浪底水库进行水沙联合调度,塑造了小浪底水库异重流,并实测异重流在潜入点区、库内演进区和坝前区的演进数据。分析得出:在潜入点区垂向上,异重流厚度变化与来流量同步,平均流速从上到下逐渐增大;横向上,平均流速与含沙量主流较大,边流较小。在库内演进区,异重流厚度在同1天内沿程增加,靠近坝前出现壅高,平均流速总趋势沿程递减;沿来流方向,由前断面含沙量大于后断面逐渐变为后断面大于前断面;在坝前区横向上,异重流厚度增加;在垂向上,当出水口、排沙洞开启后,平均流速在清水层底部与异重流底部分别出现极值,含沙量在异重流底部也出现极值。通过本次对小浪底水库异重流的运动规律分析,为最优水库调度提供支撑,从而减少库区淤积、延长水库的使用寿命。     

新疆克孜尔水库异重流排沙影响因素研究

异重流排沙是水库"蓄清排浑"的重要排沙方式,针对新疆克孜尔水库这种山区性高含沙大库盘水库,文章根据异重流运动特性和多种经验公式,结合水库历年运行情况和排沙资料,剖析可知库水位、库区地形、入库流量与含沙量等因素,对异重流在库区内运动的影响。结果表明:潜入点随水库运行水位降低向下游偏移,反之向上游。库区底坡坡度越大,异重流前进动力越大,运行速度越快;反之,运行速度慢。来水来沙量越小,异重流初始能量越低,异重流运行的速度越慢;反之,初始能量高,运行速度快。