三峡工程地下电站引水区泥沙冲淤变化研究

水电站引水区的河床演变特点和水沙运动规律,对电站引水发电具有重要影响。根据三峡工程蓄水初期2006年4月至2011年8月地下电站引水区3次实测地形资料和模型试验成果,分析了地下电站引水区泥沙冲淤变化特点和电站排沙孔开启后的排沙效果。认为三峡工程运用后地下电站引水区受河段边界条件和水流运动特性的影响,河床泥沙呈累积性淤积,地下电站排沙孔的作用主要是形成冲刷漏斗保持电站厂前门前清,而对整个引水区的排沙作用有限。为此,建议进一步开展三峡工程地下电站排沙孔排沙效果试验研究,优化排沙措施,以保证地下电站引水安全。     

螺旋流排沙

如何有效地防止泥沙淤积是泥沙研究中的一个重要课题。螺旋流排沙,是水库减淤免淤的有效途径之一。 螺旋流排沙机理 螺旋流排沙是采用沿长度方向开口的圆形管槽与排沙洞口连接,并和来流方向成45°～60°夹角,利用边界条件在管槽中形成旋流。旋流可改变原河床断面的流速分布,加大底层流速,增加底层水流的紊动强度,使落淤过程中的泥沙随着主流向前推移。同时管槽旋流又加大了压差,增加了泄量,避免了高含沙水流在管中的淤积,水流将泥沙运至管口而排出。     

我国水库泥沙淤积研究综述

我国江河大多泥沙量大,所建水库淤积严重,由此带来了一系列问题:库容损失影响水库效益的发挥;淤积上延影响上游地区的生态环境;水库变动回水区的冲淤对航运带来不利影响;坝前泥沙淤积影响枢纽的安全运行;水库下泄清水对下游河道河床的冲刷以及附着在泥沙上的污染物对水库水质的影响等。本文对我国水库泥沙淤积研究的状况和成果进行了全面的综述。内容包括水库淤积观测资料和分析、悬移质不平衡输沙理论、水库异重流、高含沙水流、水库淤积形态、水库排沙及运行方式、变动回水区的冲淤、下游河道的冲淤变形,以及水库淤积数学模型等方面的研究成果和进展情况。     

临沂柳青河岳坞橡胶坝冲排沙系统设计探讨

根据所新建的临沂柳青河岳坞橡胶坝坝基地质条件进行了橡胶坝冲排沙系统设计,主要包括橡胶坝冲排沙系统的构成、性能试验及冲排沙系统优势分析,并在此基础上进行了冲排沙系统参数如河床侵占系数、含沙量与水流流速、河道束窄段水流流速、橡胶坝坝高、弯道半径、转角及泄槽宽度的标定处理。分析结果表明,该橡胶坝建成运行后各项指标均符合设计及相关规范要求,且河流中80%的泥沙淤积在凸岸位置,其余泥沙均沉积在沉沙池内,河道内泥沙量骤减,冲沙排沙效果优良,实现了防止河道淤积的目的。     

浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟

橡胶坝是一种低水头轻性薄壳柔体挡水建筑物,结构简单、施工方便且造价低廉,修建橡胶坝拦水造湖可形成景观水面,但立坝运行会造成库区床面的泥沙淤积,因此遵循河床演变规律,合理运行橡胶坝,可保持库区长期可利用库容。采用MIKE软件模拟桃花潭库区10年水沙条件下的河床演变,综合考察桃花潭河段水流流场、床面淤积厚度、河床比降以及纵断面形态的变化。结果表明:桃花潭河段的冲淤平衡年限约为7年,平衡后主河道淤积较为严重;冲淤平衡后河床纵断面在展宽段呈向上凸起的河床形态;基于桃花潭河段的几何特性、来水来沙条件和由宽入窄的壅水作用,进入该河段的含沙水流会因河道突然展宽,水流挟沙力与水流动能减小,导致泥沙更易淤积,造成床面抬升和洪水位的抬高。     

钱塘江河口泥沙特性及河床冲淤研究

简要介绍了钱塘江河口含沙量、泥沙粒径的分布特性,建立了钱塘江河口泥沙起动流速和挟沙能力公式,分析了河床大冲大淤、大冲以后大淤、上游段洪冲潮淤、下游段洪淤潮冲等河床演变特性,研究了河床冲淤对洪水和潮汐的巨大反作用.分析研究表明,涌潮到达时,水流激烈冲刷河床,引起含沙量剧增,大多在涌潮过后的20 min内达到极值,形成大含沙量区.在平水期和枯水期,涨潮输沙量明显大于落潮,加剧了河口上游的淤积,涌潮是钱塘江河口大冲大淤的机理之一.     

西藏扎拉水电站水库泥沙对电站运行影响试验研究

为了分析西藏玉曲河扎拉水电站运行后水库泥沙对电站取水发电产生的影响,基于扎拉电站整体河工模型试验成果,对扎拉电站运用50 a水库泥沙淤积过程,泄水建筑物及电站引水口前泥沙淤积分布、淤积高程,电站过机泥沙特性进行了试验研究。结果表明:水库运用50 a末,库区泥沙基本达到冲淤平衡,水库淤积总量约占总库容的66.45%;坝前泥沙淤积高程基本与底孔进口底高程齐平,对底孔泄流排沙影响不大;电站引水口前形成较明显的冲刷漏斗,引水渠淤积对电站正常引水影响不明显;电站过机泥沙,在水库运用初期没有0.1 mm的粗沙,在水库运用50 a末,遇常年含沙量洪水,过机泥沙中粒径0.1 mm的粗沙占过机总沙量的3.2%。建议下阶段进行优化水库调度,提高水库排沙效率的研究,进一步减少水库泥沙淤积,减轻泥沙对机组的磨损。     

三峡工程大江及明渠截流期间坝区河演分析

三峡工程1997年大江截流和2002年导流明渠截流,均引起了坝区河势及水流泥沙条件的改变.依据两次截流间(1997～2002年)的河床演变原型观测资料,分析了三峡坝区来水来沙、河势及河床冲淤变化情况.三峡工程坝区河段在两次截流期间,冲淤变化较大.1998年大洪水冲刷坝区河床泥沙达1 413.7万m3.之后的1999～2002年,坝区河床一直处于回淤状态,4 a总计淤积了1 046.14万m3,仍未达到大江截流前的冲淤平衡状况.     

艾利河段泥沙输移特性及不淤临界含沙量探讨

对艾山—利津河段泥沙输移特性进行的分析表明：①艾山以下窄河段的河床演变具有“大水冲、小水淤”及“细沙冲、粗沙淤”的基本特点,并且淤积主要集中在非汛期,粗沙、中沙及细沙均发生淤积;汛期除粗沙淤积外,细沙及中沙均发生冲刷。②艾山—利津河段河道冲淤主要与流量大小有关。同时,根据1960～2002年的洪水资料,分析了粗沙、中沙、细沙冲淤的临界流量,建立了艾山—利津河段不同粒径组泥沙排沙比与流量间的关系;考虑到洪水演进及区间引水引沙等因素,初步建立了在洪水期艾山—利津河段不发生淤积的条件下艾山站临界含沙量与流量间的关系式。     

小浪底工程2018年高含沙水流泄洪排沙运用实践

小浪底工程2018年度进行了低水位、大流量、高含沙量泄洪排沙运用,库区泥沙淤积三角洲顶点向坝前推移了8.65 km,顶点高程降低了8.49 m,排沙比达238%,减少了库区泥沙淤积、调整淤积形态。同时在泄洪排沙运用中,出现了泥沙淤积造成闸门启闭困难、高含沙水流对闸门及流道磨蚀严重、泥沙在线监测设施不足、发电运行方式调整等问题。针对低水位高含沙水流泄洪排沙运用,需进一步完善泥沙监测应急预案,提高泥沙淤积的预测预判能力;进一步优化孔洞运用方式,完善闸门操作规程,减少高含沙水流对闸门淤堵及磨蚀的影响;开展高含沙水流相关问题的研究,加强设施设备维护保养力度,确保枢纽安全稳定运行;小浪底水库进入拦沙后期第一阶段,水库排沙比增加,水库坝前淤积增加,需进一步加强小浪底水库高含沙水流运动研究,分析水库泄洪建筑物排沙机理,为水库安全生产提供技术支持。     

老口航运枢纽泄水闸坝消能防冲设计

老口航运枢纽工程是一座以航运、防洪为主,结合发电,兼顾为改善南宁市水环境创造条件的综合性枢纽.泄水闸坝的消能防冲设计应满足船闸下引航道和电站正常运用的要求,减轻对下游河床的冲刷.通过水工模型试验的验证,泄水闸坝的闸下消力池消能效果基本满足设计要求.     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化

通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站--宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

三峡坝下游河道造床流量与水流挟沙力的变化简

 通过对三峡水库蓄水前后坝下游水沙条件代表站——宜昌水文站的资料进行统计,分析了三峡水库蓄水前后坝下游河道造床流量的变化,并结合水力学计算对水流挟沙能力进行估算,简要分析了坝下游河道水流挟沙能力沿程的变化情况。分析认为三峡水库蓄水后引起的坝下游第一、第二造床流量变化和水流挟沙能力变化反映了坝下游河床以纵向冲刷为主的发展趋势;三峡蓄水前后同流量级条件下沿程水流挟沙能力的变化反映了三峡蓄水以来坝下游河段以中低水冲刷为主、中枯水位下降相对明显及河床沿程变化受节点控制的客观事实。     

非均质河床双排桥墩局部冲刷数值模拟研究

精确模拟山区河流非均匀沙质河床桥墩的局部冲刷对桥梁设计和安全运行具有重要的意义。以黑石渡大桥河床床沙特征为背景,采用Flow3D软件开展非均匀沙质河床上双排圆柱形桥墩冲刷三维数值模拟研究。为考虑河床非均匀泥沙的悬移质运动、泥沙挟带、推移质输运等过程,在数值模拟过程中,根据非均匀沙质河床的颗粒分布曲线,对所筛取的各个级配范围内的颗粒采用其对应的中值粒径来表征。模拟得到了双柱排桥墩局部流场结构、河床的冲淤变化和上下游桥墩周围冲刷坑形态。研究表明:受桥墩阻水作用影响,墩前壅水、墩后跌水现象明显。墩周冲刷坑基本贯通整个墩周区域,受上游墩保护作用影响,下游墩冲刷坑的发育深度和规模小于上游墩。将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析,二者吻合较好。研究成果可为深入开展非均匀沙质河床桥墩局部冲刷研究提供参考。     

基于遗传算法与神经网络的水库水沙联合优化调度模型

针对一维泥沙数学模型维数高、求解耗时长以及水沙联合调度模型多目标难以求解的问题,结合遗传算法与神经网络的特性,以发电量最大和有效库容最大为基本目标,构建了水库水沙联合优化调度模型。利用约束法和权重法,将多目标模型转化为单目标模型,采用加速遗传算法进行求解,其中泥沙冲淤量使用自适应BP神经网络进行拟合预测。三峡水库实例计算结果表明:运行20 a,与原设计运行方式相比,采用该优化调度模型优化运行年均发电量增加7.732%,泥沙淤积量增加0.044%,在淤积量增加很小的情况下能大幅度增加发电量,模型能较好地解决水库水沙联合调度问题,在工程实际中是有效可行的。     

小湾水电站施工导流水力学模型试验研究

根据小湾工程的实际情况、设计资料及导流指标,系统的分析了导流隧洞进出口处的河床堆渣及围堰爆破拆除后的堆渣对导流隧洞过流能力的影响和导流隧洞的冲渣能力;下游围堰坡脚处回流流速分布及对岸坡和坡脚冲刷的特性与程度。通过水力学模型试验研究,制定切实可行的导流方案及相应的保护措施,预测导流过程中可能出现的技术问题,为工程施工导流实施提供科学依据。     

基于CFD的防淘墙河床冲刷模拟方法

基于CFD技术,通过建立冲刷坑底部水流流速与床面颗粒临界起动流速之间的平衡关系,控制数值计算中的冲坑底部边界的变化,探讨了防淘墙周边深覆盖层河床冲刷模拟的方法。采用该方法对丁坝模型进行局部冲刷数值模拟,结果表明该方法可以较好地反映冲刷坑的位置、深度及底部轮廓。更多还原     

顺河跨海大桥工程对河道影响数值分析

为了研究顺河跨海大桥工程对河道产生的不利影响,建立了包含桥梁工程在内的平面二维水动力数值模型,采用实测潮位资料验证了模型的合理性,并进一步分析了工程对河道壅水、流态以及河床冲刷的影响。研究表明:跨海大桥工程的建立会导致河道水位有微弱的升高,最大壅高仅为6cm;桥位附近流态变化较大,在桥墩处会形成许多小涡旋,在人工岛与桥墩的共同作用下会形成一个局部大涡旋,这些影响导致了河床的局部冲刷,河床的最大冲刷深度为0.83m。     

下荆江系统裁弯对城陵矶至武汉河段的影响

本文对下荆江系统裁弯后,长江中游城陵矶至武汉河段在不同水位(高水、平滩、中水、枯水)情况下的河床冲淤进行了计算,得出了本河段冲淤及汊道冲淤的变化规律。其次,着重分析了江湖关系调整所带来的各站水位的变化以及来水来沙的改变对本河段河道冲淤变化的影响:河床泥沙冲刷下移;落淤湖中泥沙骤减,单位水体挟沙剧增,悬沙粒径变粗。