流量过程对罗湖洲河段心滩冲淤影响分析

长江中游罗湖洲河段为典型的鹅头分汊型河道,其以河势变化频繁、浅滩冲淤剧烈为主要演变特征,河道航行安全存在严重隐患.在进口节点群的挑流作用下,罗湖洲河段水动力特性有异于其他分汊河型,进而影响河床年内冲淤分布规律.以三峡水库蓄水前2001~2003年水文系列为例,通过对比不同几届洪、中、枯水期心滩冲淤性质以及冲淤幅度的变化,分析了年内流量过程对心滩冲淤的影响,总结了影响不同心滩部位冲淤的特征流量,可为水库蓄水引起的年内水沙过程改变对河道冲淤特性的影响研究提供参考.     

三峡水库蓄水后关洲河段河势调整对松滋口分流影响

关洲河段属典型的主流年内交替型分汊河道,地处三峡大坝下游,受三峡水库蓄水运用带来的水沙变异影响,河道冲淤响应较早,但因河床组成差异呈现出不同于沙质河床的河势调整规律。松滋口作为分泄长江水沙进入洞庭湖的重要通道,其分流特性变化与上游关洲河段河势调整密切相关,但三峡水库蓄水运用后两者的影响关系研究相对不足。本文基于近10年来的河道实测资料和水文观测数据,分析了三峡水库蓄水运用以来关洲河段的河道演变特点;从关洲河段河道冲淤、左汊发展和左汊主汊的维持时间等三个方面研究了上游河势调整对松滋口分流的影响。研究成果表明：三峡水库蓄水运用以来(2002.10~2013.11),关洲河段河道枯水河槽冲刷幅度较大,冲刷量占总冲刷量的90%,且冲刷主要集中于左侧低滩及左汊,致使左汊中下段深泓高程低于右汊,枯水期同流量下左汊分流比呈现增加的趋势;当上游来流小于20000m₃/s时,同流量下松滋口分流能力下降,但这一影响随着关洲河段河道冲刷的趋于平衡而逐渐削弱;关洲左汊的发展有利于增加较大流量时松滋口的分流比,且这一流量持续的时间越长,即左汊维持主汊地位的时间越长,松滋口年分流比越大。此外,左汊的过度发展可能会引起关洲河段主流不再年内交替,而是将长期稳定在左汊河道,建议有关部门加强对关洲河段左汊河道的监测。     

水库初期蓄水计算中几个问题的研究

针对梯级龙头电站水库,在初期蓄水计算中所遇到的主要问题,如控制下泄流量的拟定、用径流顺序滑动法作初期蓄水计算时,系统保证出力和多年平均发电量的计算方法等进行了研究,并通过对实际水库初期蓄水计算,得到了较满意的结果。     

梯级水电站建设施工导流风险分析

上游电站同步建设改变了待建电站施工洪水的时序分布,使得现行导流风险测度方法不再适用。为此本文基于风险分析理论,考虑导流系统面临的水文不确定性,构建系统风险分析模型。考虑上游电站断面洪水与区间洪水的相关性,采用Copula函数构造两分区洪水的联合分布,通过Monte Carlo方法模拟各分区洪水。在此基础上,耦合溃堰洪水模拟、河道洪水演进、洪水地区组成等环节,计算待建电站的施工洪水,进而求解系统风险率。通过工程实例验证了模型的可行性,并对其他风险要素进行参数敏感性分析,同时探讨了待建电站导流风险对上游电站同步建设的响应趋势,可为梯级电站同步建设条件下施工导流标准的优选提供依据。     

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．     

库区河道河相关系特性与糙率研究

在实测资料的基础上,对水库库区三角洲河道水力几何形态的特征,沙纹、沙垅的消长,水流阻力的变化及水温对水流阻力的影响等进行了初步分析,建立了沙垅阻力、总阻力、冰期阻力与水流强度间的关系.通过对某水库实测河床形态与阻力资料的检验,这些关系得到比较满意的验证.     

长江中游四大家鱼产卵场河段形态与水流特性研究

为了研究长江中游四大家鱼产卵所需的水流环境,采用数值模拟的方法对产卵河段的形态特征和水流特性进行了量化分析.通过统计和对比研究了4类产卵河段的能量坡降、水流流态、动能梯度、能量损失和弗劳德数等水力特性,分析了水力要素在典型断面上的分布特点.研究结果表明:四大家鱼产卵的河床形态比较特殊,能量坡降具有明显的2维特性;水流流态复杂多样;水流流经产卵河段后能量损失较大;河段横断面上的动能梯度和弗劳德数数值较小.以期为四大家鱼产卵场水流环境的保护提供理论基础和技术参考.     

陡坡河段变动回水区推移质运动特性的试验研究

基于物理模型试验,探讨典型河段变动回水区推移质的运动特性,分析在库水位消落及来流增大过程中,淤积体平面形态及淤积体推进轨迹变化等特性。试验结果表明,由于河段比降较大,水库回水尖灭点上下游呈现不同的流态,从急流变为缓流的过程中,输沙能力会陡然下降。在库水位消落过程中,保持上游来流不变,泥沙淤积体输移的距离大致与水库回水尖灭点前行的距离相当,且下游水位降至875 m时,淤积体在河道湾顶附近被水流切割分成上下两部分,两级淤积体间泥沙颗粒级配差异较为明显,反映出水流的分选作用。在来流增大过程中,当推移质来沙量不变时,保持下游库水位不变,增大上游来流量,推移质淤积体向下游推进的幅度相对较小,表明研究河段变动回水区内的推移质运动受下游回水作用影响较大。对于陡坡性变动回水区,在给定上游来沙总量的前提下,泥沙淤积体前沿的推进幅度主要受到库水位降低的影响,而受上游流量的影响相对较小。     

山区河流河床形态与水沙变化下的水位响应机理研究

山区流域暴雨山洪、滑坡、泥石流等灾害频发,大量泥沙以不同方式进入河道,河床形态在极短时间内迅速调整。在宽窄相间河段水流输沙能力差异较大,展宽段常因挟沙能力的降低而淤高河床,致使水位陡增,引发洪水灾害。为探讨山区河流宽窄相间河段与泥沙补给变化下的水位变化致灾机理,以室内物理模型系列试验结果为依据,分析不同流量定床清水时河床形态参数与各水力参数的变化关系,以及泥沙补给变化对河床形态及水流参数的影响。试验表明：上游泥沙补给量及河床形态是影响水流流态、水位变化的重要因素;定床清水条件下,河宽与比降的局部急剧调整影响水流参数变化,水流对河床变化的响应具有滞后性;当上游有泥沙补给时,水深变化较清水来流明显;随着来沙量的增大,大量泥沙淤堵河道且呈现溯源淤积的趋势,并淤高河床;在淤积段顶端,水流发生水跃现象,水位陡增,甚至出现漫滩致灾。由此可见,上游来沙及水流挟沙能力的降低将引起河床不同程度的落淤,造成河床形态改变,特别是在宽窄相间河段泥沙易落淤,水位增幅较大,为洪灾泛滥区,应作为水沙灾害的重点防治区域。     

单株植被河道水力特性影响研究

为研究单株植被对河道水力特性的影响,在分析河道水力特性研究方法有关文献资料的基础上,设计并进行了相关的水槽试验.研究表明,水流流量越大,同一株植被所受的水流阻力越大;流量相同时,阻力随着植被刚度的增大先增大后保持平稳;单株植被在同一流量下,作为挺水植被时比作为淹没植被时对水力特性的影响大.但总体说来,单株植被对水流产生的水力特性改变较小,经验公式的建立还需要进一步的试验才能得出.     

基于OpenGL三维河网地形与数据场的可视化

结合虚拟现实技术在数字流域中的应用,研究了数字高程模型的建立与三维地形实时绘制显示的机制.详细描述水利工程三维模型的构建及可视化仿真,在三维数字河网基础上叠加了实时计算的流场与温度场的数据,实现三维动态流场与温度场可视化.基于OpenGL环境开发的交互式可视化仿真系统形象地描绘流域内的地形场景、水利工程、河网等,对实现三维漫游、空间信息查询、洪水淹没分析和专业成果数据的可视化分析方面具有重要的作用.为分析水利水电工程建设对河道天然径流的影响,尤其是库区上下游水温方面的生态环境影响,提供了一个可视化的分析平台.     

基于贝叶斯网络的梯级水库群漫坝风险分析（特约稿）

为克服现有大坝风险分析方法多针对单库大坝、且不能有效考虑不确定性因素对风险评估结果的影响这一研究局限,本文选取能有效处理不确定性问题的贝叶斯网络理论对梯级水库群展开大坝失效风险研究。基于统计资料,结合专家经验调查法,将超标洪水、上游溃坝洪水和强地震确定为水库漫坝的关键风险因素,建立了三种因素单独、组合作用下的单库、梯级系统漫坝贝叶斯网络风险分析模型,并将其应用到大渡河流域上下相连的猴子岩-长河坝两座干流梯级上。结果表明风险源单独、组合作用下的梯级水库群的漫坝风险的量级都较小,其中猴子岩的上游溃坝洪水所致的漫坝风险量级最小,这与其上游双江口水库为干流控制性梯级的特性有关。两库均被识别为薄弱梯级,对其漫坝风险起主导作用的风险因素分别为超标洪水和强地震,这将作为系统风险防控措施制定的重要考量。通过实例应用,验证了文中所提模型在梯级水库群风险分析中的有效性。求解过程快速、有效,对风险因子间的相关性、系统薄弱梯级的识别直观、清晰,根据结果能及时掌握风险源单独或组合作用下的梯级水库群风险变化并制定相应的风险决策,有利于后续风险管理环节的迅速开展,为水利水电工程风险分析领域的研究提供了新的研究手段。     

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.     

中小型水电站取水防沙的水工与河工综合设计

针对我国中小型水电站首部枢纽取水防沙工程布置及水库运行调度的一些技术问题,通过一个具体的水工泥沙模型的试验实例,研究从河流工程设计和水工建筑物优化布置两方面着手,并综合考虑水库经济合理的泄放规则,使调水调沙紧密结合,以协调河道造床作用、冲沙、发电与防洪等相互之间的矛盾,积极探索有利于库区防洪、闸前防淤、闸下防冲和满足引水发电及枢纽安全要求的措施,最终达到引水冲沙效果好,工程量又最小之目的。     

基于上-下游水电站协商定权的施工导流方案决策模型

基于上游水电站控泄的施工导流方案决策具有多目标性和双边冲突性特点。提出将上游水库汛限水位和下游水电工程施工导流标准的组合作为施工导流方案可行集,在建立方案综合评价指标体系的基础上,考虑水文、水力不确定性,利用Monte-Carlo方法估算各风险效益指标值。基于协商定权理论,将指标权重的分配作为决策过程中上-下游水电站之间冲突和争议的焦点,构筑冲突双方的协商定权局势,并将熵权引入到损失函数计算模型的构建中。工程实例分析表明,模型和方法是可行的、有效的,协商后的指标权重分配更加均衡与全面,反映了双方冲突的协调与解决,决策结果可靠,为上游水电站控泄条件下施工导流方案优选与风险调控提供新的思路和方法。     

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究的现状与展望

三峡—葛洲坝梯级水利枢纽是长江中下游重要的水利工程,三峡—葛洲坝梯级水利枢纽的联合调度不仅是实现长江中下游水资源可持续利用的基础和典范,也是实现整个流域范围内水文补偿、库容补偿、电力补偿、提高系统可靠性及综合利用效益的必要条件,由此,对三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成涉及的水文、调度等问题进行评述以了解现状、展望未来非常必要。在探讨三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究意义的基础上,对涉及的气象水情自动测报系统研究、流域梯级调度、水库汛限水位动态控制研究、大型水库生态调度研究、特大型水电站考核评估等研究现状进行评述,指出了三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成研究亟待解决的问题,对三峡—葛洲坝梯级水利枢纽调度技术集成及类似方面研究与实践有指导作用。     

改善泄洪放空洞挑流消能效果的试验研究

采用水力模拟方法研究了某水库泄洪放空洞泄流状况及下游消能、冲刷、流态等问题.由于该泄洪放空洞属改建,轴向布置与下游河道边界不相适应,挑射水流入河后顶冲下游河道右岸防护堤,引起强烈的涌浪波动,以致壅高水位并造成流态紊乱,直接威胁堤防.通过分析研究,提出了将挑流鼻坎向左转角32°的优化方案,并采用束窄出口及圆弧扭面衔接的技术,调整挑射水流方向,有效保证了下游消能安全,同时避免了主流顶冲右岸堤防;由于消除了拦沙坎,下游出流平顺,边岸涌浪基本消失,大大降低了下游洪水位,削减了边岸回流强度与淘刷,保证了右岸施工营地的安全.     

岷江上游森林对紫坪铺工程与都江堰灌区的影响

本文利用自建的森林流域水文模型分析计算了龙门山地区的森林水文效应规律，并得出该区森林径流效应为正效应和森林洪峰效应为负效应的结论．在此基础上，评价了岷江上游地区森林水文效应对紫坪铺水库和都江堰灌区的影响，认为森林有助于提高工程与灌区的兴利效益与抗洪能力，河工措施与生物措施结合治理岷江势在必行．     

双里水库大坝除险加固方案研究

双里水库建于70年代,由于当时的技术条件和历史原因,水库属“三边”工程,工程建设先天不足,运行近30年,年久失修,大坝出现多条裂缝,危及大坝安全,对其进行除险加固是必要的。经过比选,采用大坝基础帷幕灌浆、大坝上下游压载及上游干砌石、大坝高压旋喷及钻孔灌注桩防渗和充填灌浆的除险加固方案,消除了水库大坝带病运行的安全隐患。