港口湾水库对下游河道水文情势的影响

为分析港口湾水库对下游河道水文情势的影响,以港口湾站和宣城站为研究站点、河沥溪站为对照站,从流量和水位过程两方面说明水库对水阳江的水文影响,并采用IHA法计算分析了港口湾水库修建前后港口湾站和宣城站水文特征值的变化以说明港口湾水库对流量的影响,计算了水位脉冲的频率、大小、历时等水文参数以说明港口湾水库日调节对水阳江干支流水位过程的影响。结果表明,港口湾水库修建后,下游径流量年内分配更趋均匀;经港口湾水库的调节,河流的天然特征发生了改变,下游水位总体趋于稳定。     

陡槽溢洪道上孔板消能特性的试验研究

运用孔板消能工能有效改善低水头、大流量陡槽溢洪道中的水流流态,显著降低陡槽溢洪道中的水流流速和提高消能率。在此采用物理模型试验的方法,结合龙屯水库陡槽溢洪道除险加固工程,通过分析水流流态、水流速度的分布及消能率,对设置在陡槽溢洪道上的孔板的消能特性进行了研究。结果表明,孔板改善了上游弯曲段形成的折冲水流的不良流态,使水流流速明显减小,孔板的消能率达到50%以上,消能效果显著。     

基于日调节非恒定流影响的长江叙渝段最不利通航水位数值模拟

长江上游金沙江、岷江上梯级电站的日调节作用对其下游河道水流运动产生影响,两江水流在宜宾交汇、叠加,两股非恒定水流的耦合使下游河道水流运动规律变得更为复杂。为确定长江干流叙渝段在上游干、支流梯级水库日调节影响作用下的最不利通航的水流条件,建立了兼顾计算精度、效率、稳定性的二维非恒定流数学模型,在确定岷江、金沙江非恒定流代表工况的基础上,数值模拟了下游河道水流参数变化规律。结果表明,洪水传播过程中存在明显的坦化现象,沿程李庄、泸州、朱沱测站水位变幅渐次降低,水流非恒定参数也呈沿程减小的趋势,下游河道水流的非恒定性主要受基流及流量变幅都较大的金沙江向家坝日调节过程影响;进而确定了金沙江、岷江最不利来流条件组合工况。     

益洪道陡槽弯道设置导流墙对挑流消能的影响

为验证溢洪道陡槽弯道设置导流墙对挑流消能效果的影响,以某水库为例,对弯曲溢洪道进行水工模型试验,对比了溢洪道陡槽弯道设置导流墙前后挑流流态、冲坑淘刷形态和消能率,评价了导流墙对挑流消能效果的优化作用.试验结果表明,溢洪道陡槽弯道设置导流墙使水流流态分布均匀、冲刷坑面积及深度减小且对称分布,消能效果更好.     

凤凰水库溢洪道泄槽弯道水流试验研究

受地形条件限制,凤凰水库溢洪道泄水陡槽中设置了弯道段,由于冲击波的影响,弯道内水流横断面水深分布极不均匀,水流紊乱.为改善水流条件,提出了在陡槽弯道段底板布置斜底槛以消减冲击波的方案,通过水工模型试验表明,设计斜底槛能有效改善弯遣水流流态.     

局地暴雨对南水北调中线水位流量的影响

为准确分析短历时强暴雨对渠道水位流量的影响,以南水北调中线北拒马河节制闸区域为例,建立考虑降雨过程的一维非恒定流仿真模型,设定不同的雨区覆盖范围,模拟了降雨频率P=1%、降雨历时120min典型设计暴雨下渠道的响应过程。仿真表明,暴雨使雨区上游流量减小,距离雨区越近,减幅越大;使雨区内渠道的流量增大,且距离雨区中心越近,增幅越大。暴雨过程中,无论雨区范围大小,最大水位升幅均出现在北拒马河节制闸闸前,幅度与暴雨强度相关,降雨频率P=1%、降雨历时120min暴雨条件下为0.09m。暴雨结束后,随雨区覆盖范围的差异,北拒马河节制闸的闸前水位分别呈现下降、不变或上升趋势。当雨区范围达76km时,水位开始上升;当雨区范围达180km时,水位历时48h升至预警水位。     

河流生态径流计算的流量频率区间比例法

以最小生态径流和适宜生态径流为基础,提出了河流生态径流计算的流量频率区间比例方法,即考虑径流情势的年内及年际变化特征,以逐月流量资料分别计算各月的生态径流,将各月的流量系列按25%和75%保证率为分界点划分为丰、平、枯三个区间,各区间保障不同级别的生态径流,维护了径流情势的完整性,有利于河流生态系统的保护。在额尔齐斯河中游的应用表明,该方法可为水库生态调度提供调控目标,从而为河流生态系统的保护提供了参考。     

小水电影响下的南方山区河流适宜生态流量

小水电不合理开发、忽视河流生态流量需求等问题给下游河段水文生态带来不利影响，破坏了水生生物的栖息地环境。以广西壮族自治区大环江下湘电站下游河段为例，选择鲤鱼作为目标鱼类，基于鲤鱼流速和水深适宜性曲线，采用生境模拟法模拟分析11个流量工况下研究河段水动力分布特征和鲤鱼质量生境面积分布特征，并运用水文学方法，基于三个评价指标评价最小生态流量的适宜性。结果表明，利用生境模拟法计算的枯水期鲤鱼生存的适宜生态流量为9.38 m³/s、最小生态流量为6.25 m³/s,结果合理、适宜，对于保障小水电下游河流生态环境健康具有重要意义。     

三峡水库运行后鄱阳湖水文情势变化特征

为揭示三峡水库运行后鄱阳湖水文情势的变化特征,选取月平均水位、极端水文条件、极端水文事件发生时间、脉冲频率及历时、水文条件变化情况作为水位指标,对比分析三峡水库运行前后水位指标的变化特征,采用t检验法判定水位指标变化是否显著,并通过比较水位指标变化的百分比绝对值分析变化剧烈的指标。结果表明,在三峡水库、降水变化等因素的综合影响下,鄱阳湖年平均水位及月平均水位、不同历时极端高水位与极端低水位均显著降低,10月落水率显著提高,枯期水位指标变化百分比绝对值总体上较大,鄱阳湖枯期水文情势变化较为显著。     

板桥水库汛限水位动态控制域研究

针对水库汛限水位动态控制域的确定为汛限水位动态控制研究的关键问题之一.结合入库流量信息、降雨预报信息等研究确定了水库泄流量分级情况下面临时刻允许控制的库水位值,根据绘制的面临时刻允许库水位值决策支持表,得出水库各级泄流量下的汛限水位动态控制域.实例应用结果表明,该方法考虑了水库汛限水位实时动态控制阶段下游防洪安全允许的各种泄流及其与区间洪水组合的情况,具有较强的可操作性和实用价值,可用于指导水库的实时防洪调度.     

水文变异下湄公河河道生态流量评估

河流自然的水文情势是生态流量评估的重要参考,然而气候变化和人类活动影响下河流水文序列往往发生变异。因此,重点考虑湄公河径流年内分配变异,结合流量历时曲线移动法面向不同河流环境管理目标的生态流量进行评估。结果表明,湄公河干流清盛、琅勃拉邦站在2008年发生变异,廊开站于2012年发生变异,巴色、上丁站在2006年发生变异。维持最优生态条件管理目标所需生态流量占年均流量的72%～80%,实现保护河流生态系统基本功能目标所需生态流量占年均流量的33%～49%。水文变异后EMC-A、EMC-B等级生态流量满足率具有旱季增加、雨季下降的变化特征,EMC-C～EMC-F等级变化不明显。研究结果对于湄公河流域跨境水资源管理和生态保护具有参考价值。     

江垭—皂市水库联合优化运行规则研究

针对澧水流域常发生强度大、历时短的暴雨洪水问题,结合江垭、皂市水库原有防洪调度规划建立了并联水库优化运行模型,得出了江垭—皂市水库优化运行规则,根据起调水位、预报洪水频率即可得出控泄流量和闸门启闭规则.经各种设计洪水组合模拟计算,理论上可将江垭、皂市水库防洪库容利用率提高到100％,可减小三江口流量13 965 m3/s、降低水位1.69 m,石门以上防洪标准可由17年一遇提高到30年一遇,对澧水流域防洪安全保障具有重要意义.     

糙条应用于弯段溢洪道内水力特性试验研究

为研究溢洪道弯段泄槽内布置糙条后的水力特性,选取槽内无糙条方案与布置糙条方案,从水深均匀度、横断面弗劳德数、凹凸岸水位三方面分析糙条对弯道水流的影响。结果表明,在淹没糙条的流量条件下,糙条的置入不仅可改善溢洪道横断面水深分布不均问题,还可缩短下游直线段距离;一定工况下,糙条可将溢洪道流态由急流转变为缓流;糙条对水流的控导作用将弯道底部水流由凸岸强迫导向凹岸,不仅消减水面横比降,还可抑制水流冲击波。     

拟建水库对干旱区巴音河傍河地下水水源地的影响分析

傍河开采地下水是内陆干旱区重要的水资源利用方式之一。由于河流与傍河水源地具有密切的水力联系,因此河流流量的变化将影响傍河水源地的安全开采。以青海省德令哈市拟建蓄集峡水库为例,采用Visual MODFLOW软件建立并验证了研究区的地下水流数值模型,分析了建库前后水库蓄水对下游傍河水源地地下水位的影响及不同开采情况下的傍河水源地地下水水位变化。结果表明,平水年,水库蓄水使工业水源地和生活水源地地下水位降低,且主要集中在7~10月;枯水年,水库蓄水对下游工业水源地和生活水源地地下水位的影响较小。随着水源地开采量的增加,工业水源地和生活水源地地下水位均出现了不同程度的降低。     

短历时生态输水条件下的地下水系统响应

为研究短历时生态输水条件下的湿地生态系统响应,以黄河三角洲为例,分析总结了水文地质概念模型,采用Visual Modflow软件构建了短历时生态补水的地下水流数值模型,从地下水水量和水位两方面分析刁口河尾闾生态核心区补水时的地下水系统响应过程及影响范围.结果表明,短历时生态补水条件下周边地区地下水系统响应显著,为该地区生态输水提供了依据.     

拦河枢纽对水环境不利影响及优化调度研究

为提高枯水期南昌市水环境承载力，构建了赣江尾闾水环境数学模型，研究了不同水文条件的优化调度方案。结果表明，在流量小于1 020 m³/s时，赣江主干河流和下游主、北、中、南四个分支最佳调度水位在最低生态水位和警戒调控水位之间，调度时间在1.11 d以内；在流量大于1 020 m³/s后时，警戒调控水位即为防洪限制水位，主干河流和四个分支的最佳调度水位在最低生态水位和防洪限制水位之间，调度时间在4～7 d内。建议各分支拦河枢纽靠近警戒调控水位运行，既能保证河流控制断面水质达标，又能最大限度的保持南昌市水资源可利用量。     

基于GMS和NCC/GU-WG的晋祠泉水位及流量预测

在综合分析晋祠泉域地质、水文地质资料的基础上,基于GMS建立了泉域三维地质结构模型和分布参数的地下水流数值模型,并结合中国天气发生器(NCC/GU-WG)预测的降雨量数据,模拟了不同岩溶水压采方案下晋祠泉口岩溶水位的变化,并预测了晋祠泉的出流时间和流量。结果表明,从经济和可行性角度来看,逐年压采泉域岩溶水较易实现,且可加快晋祠泉的复流,是较为理想的复流方案。     

三种水库优化调度方案实施模式的对比研究

为研究水库优化调度方案在水位、流量及出力控制模式下的实施效果,以发电量最大为目标建立优化调度模型并求解,选取发电效益、水位越限风险率及弃水量构建评价指标体系,对不同水库运行工况下的调度方案实施过程进行仿真计算,并评价其实施效果。小漩水电站的实例应用结果表明,水位控制模式对应的水位越限风险率最低,但弃水量最大导致其发电效益最差;流量控制模式与出力控制模式对应的水位越限风险率相差不大,但出力控制模式弃水量更少,发电效益更高。因此,出力控制模式可作为调度方案实施过程中的首选模式。     

基于Copula函数和Monte Carlo法的防洪调度风险分析

以黄河万家寨水库为例,采用Copula函数构建洪峰和洪量的联合分布模型,随机抽样模拟洪峰和洪量系列并转化为洪水过程线,同时考虑泥沙淤积和泄流能力不确定性影响,在给定汛限水位和调洪规则下调洪演算模拟洪水.结果表明,水文因素的随机性、库容与水位关系的不确定性是万家寨水库防洪风险的主要影响因素,泄流能力不确定性对水库泄洪影响不明显,并获得了各汛限水位方案下水库的防洪风险率,为万家寨水库前汛期汛限水位选择提供了参考依据.     

Fluent软件在溢洪道泄流中的应用

运用Fluent软件采用标准k-ε紊流模型和VOF法追踪自由表面,模型进流边界按压力进口边界条件,采用UDF函数定义水流进口断面压强分布,对某水库溢洪道泄洪进行了三维数值模拟,得到了溢洪道泄流量、沿程水面线、底板压强及流速分布,计算值与试验值吻合较好。表明采用压力进口边界条件和UDF函数定义水流进口断面压强分布研究溢洪道泄流是可行的,可在泄水建筑物体形优化设计中广泛应用。