水库异重流潜入运动数值模拟及影响因素

针对水库异重流的运动特性,采用变密度流方程结合RNGk-ε紊流数学模型建立了剖面二维湍浮力流模型,并对入库水沙条件对异重流潜入的影响进行分析.结果表明,模型能较好地模拟异重流的下潜过程,反映泥沙浓度场与流场的强烈耦合.引入的进口密度弗汝德数较好地反映了入库进口水沙条件,异重流潜入的特征参数潜入点水深、异重流厚度、无量纲潜行时间参数均随着进口密度弗汝德数的增大而增加,计算结果能为水库水沙调度提供定性参考.     

二维水库浊流控制模型开发

提出预测水库水温和浊度的二维水质模型.利用日本下小鸟水库和下小鸟电站尾水渠道的实测数据确定模型参数,计算结果与实测数据吻合较好.应用控制模型对快速泄流、分层取水、栏栅以及栏栅和分层取水联合应用模式进行计算.结果表明,分层取水是减少浊流排放较为有效的方式.     

荆江-洞庭湖水沙关系及调整

系统分析了洞庭湖复杂的来水来沙条件和湖区淤积情况 ,荆江 -洞庭湖水沙关系 ,洞庭湖出流对荆江各河段不同的顶托作用 ,以及荆江裁弯后江湖水沙关系的变化和调整 ;研究了江湖水沙关系的变化对荆江各河段以及洞庭湖水沙条件和河床演变的不同影响 .认为荆江裁弯后 ,三口入湖水沙减少 ,减缓了洞庭湖的淤积和防洪压力 ,但同时荆江泄流量加大 ,局部河段防洪形势更为严峻 ,对洞庭湖出流顶托作用加强     

MIKE3在小浪底坝区水沙运动模拟中的应用

水库库区局部水沙运动具有较强的三维性,且水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程十分复杂。为研究水库坝前水沙运动特性及库区冲淤过程,以小浪底坝区为研究对象,采用MIKE3软件建立了小浪底三维水沙数学模型,并利用小浪底水库2013年6月至8月坝前4.5 km内实测冲淤地形及水沙资料对所建模型的适用性与正确性进行了验证。计算结果表明:坝区水位及地形冲淤变化的计算值与实测值基本吻合,因此可认为,采用MIKE3软件模拟小浪底水库坝区的水沙运动及地形冲淤变化是可行的。     

水库坝区冲刷漏斗的形成机理

为阐明水库冲刷漏斗的形成机理,开展坝区泥沙淤积的三维数值模拟研究.三维水沙数学模型使用平面非结构、垂向sigma网格和θ半隐、欧拉-拉格朗日追踪等数值方法,具有良好的复杂边界适应能力和计算稳定性.根据一、三维数学模型对比计算分析,确定三维数学模型的参数;在此基础上,采用三维数学模型模拟完整的水库坝区泥沙淤积过程.模拟Karot水库坝区20a的泥沙输移与淤积过程,得到了坝区水沙因子和河床冲於分布.结果表明:水库中泥沙主要沿着主流通道输运和淤积,与此同时,在该通道两侧、出流孔前平面环流的作用下折射挟沙水流形成集中淤积;随着水库运行年限增加,库区的高滩深槽逐步向水库出口推进,在坝区两侧集中淤积体之间、出流孔口前逐渐形成冲刷漏斗.     

山区多沙河流漂石河段洲滩发育特征试验研究

山区多沙河流漂石河段受水沙条件影响,洲滩发育丰富,改变了漂石河段的水沙运动规律及洲滩演变特征。基于野外调查与室内物理模型试验,探讨了漂石对多沙河段水动力特征及洲滩发育过程的影响。通过都江堰市岷江支流白沙河与龙溪河的野外调查,分析了典型漂石河段床沙组成及漂石河床形态特征。由于山区河流暴雨洪水及挟带的泥沙及河道地形多变等因素,大量上游来沙在漂石河段落淤,河床内洲滩的大量发育。通过系列室内物理模型试验,分析不同泥沙补给条件下漂石河床的洲滩形成过程及河床形态变化与水位响应过程。研究结果表明：暴雨山洪产生丰富的泥沙补给,导致白沙河与龙溪河的粗颗粒平均粒径粗大,存在大量漂石,形成漂石河段。漂石河段水力要素多变,河床形态剧烈调整。当上游泥沙补给时,受漂石周围水流变化影响,漂石河床局部以横向带状溯源淤积为主,下游段两侧淤积突出,极易形成漂石洲滩,从而增大局部河床比降,减缓河道下切。上游来沙不均匀过程显著改变了漂石河床局部水位及泥沙淤积规模。因此,通过野外调查与室内物理模型试验,揭示了水沙条件下的漂石河床形态变化特征,山区河流上游来沙与漂石共同影响洲滩发育过程,表明漂石对山区多沙河流的水沙运动产生突出影响。     

不同来水来沙条件下山区河流的河床响应试验研究

山区河流受季节性水文条件及产沙过程的影响,水沙条件变化频繁。尤其是暴雨山洪频繁挟带大量泥沙进入河道,从而引起河床急剧调整。本文以龙溪河典型河段为研究对象,通过调查天然河道的地形、床沙组成及来水来沙特性,开展了系列水沙模型试验,突出分析了来水来沙条件变化的河床响应。试验包括不同流量下清水冲刷和恒定流量下改变泥沙补给条件两种对比方案。以泥沙起动条件的沙莫夫公式判定方法,分析比较了不同工况条件下的断面泥沙起动流速和水流运动平均流速的关系,揭示了不同断面间泥沙冲淤特性及河床变形特点。在此基础上,探讨了河道沿程水位变化及致灾范围,对比分析表明,龙溪河在清水来流条件下,即使通过最大流量300m3/s,洪水位也未超过龙池镇堤防高程,即清水来流条件一般不会影响龙池镇的防洪安全。若大量泥沙下泄至主河道,龙池镇段由于河床比降变缓与河道展宽等床面形态的变化,水流平均流速显著降低,携沙能力减小,引起大量泥沙淤积,致使水位陡增,甚至出现漫滩现象,存在显著的防洪安全隐患。随着泥沙补给量的不断增加,河床不同区域输沙动力的调整制约了泥沙的输移距离,从而引起局部区域河床的淤堵,并导致洪水位的增加,甚至产生漫滩洪水并诱发洪水灾害。研究表明,山区河流泥沙补给对河床响应及水沙灾害具有重大的影响,来水来沙变化下的水沙运动致灾机理急需深入研究。     

电站取水河段长时段的泥沙淤积特性研究

针对现有2维水沙模型在计算长时段泥沙运动方面存在的计算效率较低和精度不足的问题,采用隐式与显式结合方式建立可用于长时段计算的2维水沙模型。采用基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)的隐式格式对水流方程进行初步求解,然后采用显式迭代修正流场与水位,最后根据流场采用TVD格式求解泥沙模块。将该模型应用于昭化电站取水河段水沙模拟并对该河段多年后的河床冲淤情况进行预测。结果表明:水流模型计算不同频率洪水下取水口的水位和流速与物理模型结果基本一致;泥沙冲淤与模型试验结果宏观上较为吻合;随着电站运行年限的增加,取水口附近河床有一定泥沙淤积主要集中在左岸与中部;昭化水电站在"拉沙"方案下运行可有效降低取水口附近的泥沙淤积高程。     

涉水工程泥浆排放输移扩散数值模拟

以含沙水流为研究对象,采用一般曲线坐标系下平面二维水沙输移数学模型对长江武汉河段岸边高浓度泥浆排放所形成的浓度场进行了数值模拟.模型重点考虑了高浓度泥浆在输移扩散过程中与河床的交换以及泥沙级配、河床变形对水沙运动的影响,计算结果能为工程单位决策提供科学依据.     

平面二维全沙数值模拟方法及其应用

采用有限体积法对正交曲线坐标系下的平面二维水沙微分方程进行了离散,建立了平面二维全沙数学模型.在一概化的单边突然扩宽河道中对河床冲淤过程中悬移质含沙量及其级配、推移质输沙率及其级配、床沙级配等沿时空变化特性进行了计算分析,并模拟出了由河床冲刷引起的床沙粗化、抗冲层的形成过程以及河床淤积过程等泥沙特性的变化.数值计算结果表明,该模型在定性上能正确地模拟水流以及河床的冲刷、淤积过程.     

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。     

黄河“02．9”洪水期下游引水对河道冲淤的影响

在系统分析黄河小浪底水库2002年9月异重流小流量排沙期水沙演进、河床冲淤与沿程引水引沙情况的基础上,采用非恒定流准二维水沙数学模型,计算分析了下游沿程引水对河道演变的影响．计算结果表明,虽然异重流排出的悬沙组成很细,但由于流量不大,水流仍处于超饱和输沙状态;洪水期两岸的引水量占与水库下泄水量的比例很大,大量泥沙被引到堤外,与不引水相比较,河道淤积减少．     

黄河“02.9”洪水期下游引水对河道冲淤的影响

在系统分析黄河小浪底水库2002年9月异重流小流量排沙期水沙演进、河床冲淤与沿程引水引沙情况的基础上,采用非恒定流准二维水沙数学模型,计算分析了下游沿程引水对河道演变的影响.计算结果表明,虽然异重流排出的悬沙组成很细,但由于流量不大,水流仍处于超饱和输沙状态;洪水期两岸的引水量占水库下泄水量的比例很大,大量泥沙被引到堤外,与不引水相比较,河道淤积减少.     

河道冲淤变化对分流分沙比的影响

主要针对干流河床冲淤变化对支流分流分沙的影响进行初步研究,充分考虑了分流口口门附近的环流结构和含沙量沿垂线分布的特性,建立了干流河床冲淤变化后支流分流分沙比的计算公式,用荆江裁弯后分流分沙的变化对公式进行了验证,并根据公式预测三峡建坝后对荆江三口分流分沙的影响.     

山区河流植被洲滩河段水沙运动特性试验研究

山区河流受水沙条件和河流形态影响,植被洲滩发育丰富,显著改变局部河段的水沙运动及其演变特征。基于室内洲滩模型自然生长植被的水沙试验,探讨了植被与泥沙补给对洲滩河段水流结构及冲淤变形的影响。试验结果表明：植被茎叶加大对水流扰动,减缓水流流速,上游补给泥沙在植被周围形成小型沙丘,以波状输移为主;大量来沙条件下,泥沙多落淤洲头及洲尾,促使洲滩的快速发育;淹没植被枯萎,茎叶凋落,加剧洲头及洲滩两侧坡脚冲刷;植被与上游来沙显著影响洲滩汊道分流特性,加沙和植被茎叶部分促使左汊分流比降低。因此,山区河流植被与上游泥沙补给调整洲滩汊道过流能力及发育过程,对植被洲滩河段的水沙运动产生较大影响。     

水利电子沙盘研究与应用

针对水利工程领域中存在的多源数据资源难以有效融合和应用系统可视化效果欠佳等问题,将沙盘引入到水利工程领域,构建水利电子沙盘(Hydro-EST),基于水利电子沙盘开发水利业务应用,为决策服务。首先,提出了水利电子沙盘的概念,设计了Hydro-EST的开发流程和5层体系结构。其次,基于Hydro-EST开发了防汛预警监视、水库移民可视化仿真、突发水污染事件模拟和最严格水资源管理等水利主题服务。结果表明:Hydro-EST在保留传统沙盘较好可视化效果的同时,解决了水利业务应用中多源数据资源融合、业务应用开发复杂等问题,组件化开发避免了系统异构和重复开发的弊端,体现了绿色发展的主旨。     

鄂尔多斯盆地吴堡地区长6段浊积特征及其石油地质意义

在介绍鄂尔多斯盆地吴堡地区延长组长6段沉积特征的基础上,探讨了该储层物性特征、浊积岩特征、浊积岩分布规律及其对油藏的影响,明确了浊流沉积的石油地质意义。结果表明:鄂尔多斯盆地吴堡地区长6段以发育长石砂岩为主,填隙物成分有方解石、绿泥石、白云母以及少量的石英加大、长石加大等,砂岩储集层孔隙结构具有很强的非均质性; 吴堡地区长6期湖盆沉降趋于稳定,是三角洲的高建设时期; 多水系、多物源的三角洲前缘沉积为深湖浊积扇沉积提供了充足的物质基础; 在吴堡地区东北部三角洲前缘水下分流河道前端发育深湖浊积扇沉积,可区分出中心微相和边缘微相两个沉积微相带,其中浊积扇中心微相以细砂岩、粉砂岩与暗色泥岩呈砂泥互层; 从平面上看,浊积岩砂体非均质性在侧向上逐渐变弱,砂体底部发育厚度较大、成熟度较高的暗色湖相沉积的烃源岩,深湖相的暗色泥岩含有丰富的烃源岩,而浊积岩砂体是由深湖相的暗色泥岩构成,孔渗物性好的区域易于形成良好的上倾尖灭的透镜状岩性油藏。     

Effects of water level fluctuation on sedimentary characteristics and reservoir architecture of a lake,river dominated delta

The hydrodynamic conditions present in a river delta's formation are a highly important factor in the variation between its sedimentary regulation and characteristics. In the case of the lacustrine basin river-dominated delta, water level fluctuations and fluviation, are both important controlling factors of the sedimentary characteristics and reservoir architecture. To discuss the effects of water level fluctuation on sediment characteristics and reservoir architecture of this delta, the Fangniugou section in the east of the Songliao Basin was selected for study. Based on an outcrop investigation of the lacustrine basin river-dominated delta, combining with an analysis of the major and trace chemical elements in the sediments to determine the relative water depth, through architecture bounding surfaces and lithofacies division, sedimentary microfacies recognition and architectural element research, this work illustrated the effects of water level fluctuation on the reservoir architecture and established sedimentary models for the lacustrine basin river-dominated delta under various water level conditions. The results show that there are 8 lithofacies in the Fangniugou section. The fan delta front, which is the main object of this study, develops four sedimentary microfacies that include the underwater distributary channel, river mouth bar, sheet sand and interdistributary bay. The effects of water level fluctuation on different orders geographic architecture elements are respectively reflected in the vertical combination of the composite sand bodies, the plane combination of the single sand bodies, the particle size changes in the vertical of hyperplasia in the single sand body, the coset and lamina. In the case of the sand body development of the petroliferous basin, varying water level conditions and research locations resulted in significant variation in the distribution and combination of the sand bodies in the lacustrine basin.     

基于模糊聚类分析的北二西葡一组流动单元划分及其应用

为识别复合河道砂体内的单一河道,提高该类油层的聚驱开发效果,利用模糊聚类分析方法,结合储层类型和开发实践,将大庆油田北二西葡一组6个沉积单元划分为4类流动单元;根据流动单元划分结果,结合油水井动态反映,进行聚合物驱开发后期措施调整和剩余油分布分析.结果表明:Ⅰ类流动单元渗流和存储能力最好.Ⅱ类流动单元渗流能力强到中等.Ⅲ类流动单元渗流能力一般,根据微相位置分为Ⅲa型和Ⅲb型2个亚类,Ⅲa型主要发育于河道边部和不同河道切割叠置处,层内相对均质,最终开发效果较好;Ⅲb型主要发育于河间砂及三角洲内前缘相分流间砂体,开发效果较差.Ⅳ类流动单元为低孔、低渗储层.该方法能够确定油层水淹状况和剩余油分布,为聚合物驱后期开发提供依据.     

Modeling sediment transport in the lower Yellow River and dynamic equilibrium threshold value

1IntroductionTheYellowRiverbasin,knownasthecradleoftheChineseculture,hasalargepopulationandisrichinnaturalresources.ThisregionanditseconomicconditionshavebeenimprovedquicklysinceChina’seconomicreformandopening-up.However,thewaterresourcesandtheirenvironmentalissueshavereceivedlittleattention.Thesedi-mentconcentrationintheYellowRiverissohighthatthedepositionontheriverbedmakestheriverbedelevationhigherthanthegroundoutsidetheriverbanks,whichleadstothefamous“suspendedriver”sceneintheregion.P…