水沙因子对小浪底水库异重流排沙影响分析

2004-2010年黄河干流汛前水库群联合调度、人工异重流塑造进行了7次,小浪底水库各年份异重流排沙比相差很大,排沙效果并不理想。通过深入分析,得出小浪底水库入库水沙、悬沙细颗粒含量、河堤站水沙变化以及三门峡水库调度与潼关来水组成等因素对水库异重流排沙的影响。结果表明:①入库水沙对小浪底水库异重流塑造起着关键作用;②在异重流塑造期间,入库沙量中细颗粒泥沙含量越高,异重流排沙比就会越大。随着异重流排沙比的增加,分组沙的排沙比也在增大,细颗粒泥沙增加幅度最大;③三门峡水库在下泄大流量清水的过程中,河堤以上河段是冲刷的;在敞泄排沙的过程中,河堤以上河段有冲有淤,在实际操作时可适当控制三门峡出库高含沙水流,来减少河堤以上河段的淤积,提高小浪底水库异重流排沙效果。     

水库异重流研究进展

在水库运用初期,水库具有较大的蓄水体,大多时段会发生异重流,即使有水库运用后期,只要条件允许,也可发生异重流,利用异重流排沙是一项效率较高的排沙措施.水库的河床比降陡,底部流速大,异重流沿途扩散损失少,加之泄水洞进口位置低,所以能大量排泄入库泥沙,减少水库淤积.因这种排沙不需要降低库水位供水排沙,能大量减少水库排沙用水,提高水库灌溉,城市供水,发电和调水调沙能力.介绍了水库异重流排沙研究存在的问题和对未来工作的展望.     

黄河汛前调水调沙小浪底水库减淤影响因素分析

针对小浪底库区顶坡段冲刷形成的异重流和三门峡水库排沙形成的异重流这两个不同成因的异重流,通过水库边界条件、入库水沙条件、水库调度等因素分析,探讨了其各自的形成及其能达到小浪底水库减淤作用的条件和机理。结果表明:三门峡水库前期蓄水量及清水大流量泄放过程对小浪底水库异重流前锋形成及排沙起着关键作用;对接水位接近或低于小浪底水库淤积三角洲顶点高程,与三门峡水库大流量下泄过程相对应时,可提高冲刷型异重流的排沙效果;三门峡水库从加大泄量开始到基本泄空期间,尽可能降低小浪底水库库水位。     

有关悬移质级配垂向分布计算方法的改进

在渠系浑水输移过程中,悬移质垂向分布特性对渠系节点分配沙量具有重要意义。为研究悬移质含沙量及颗粒级配垂向分布问题,基于泥沙颗粒在水体悬浮过程中受力平衡,推求水深临界粒径关系。在此基础上,论述粗、细泥沙颗粒垂向分布规律的特殊性,对已有垂向分布公式进行修正,进而得到各水深处悬移质含沙量及颗粒级配关系式。结果表明,泥沙颗粒垂向分布特征与颗粒大小和水体紊动强度有关。当代表粒径为参考点悬沙级配d15~d30时,含沙量及颗粒级配实测值与计算结果吻合良好。     

水电站排沙漏斗水沙运动规律

以燕子崖水电站为例,采用流体体积模型(VOF)方法耦合、雷诺应力模型(RSM)、离散控制方程、五阶Runge-Kutta变步长积分法模拟排沙漏斗水沙运动规律,并通过物理模型试验论证数学模型计算合理性.结果表明:排沙漏斗切向流速总体呈现中间小、两头大的特点,在排沙底孔位置产生空气漏斗,空气漏斗周围产生强迫涡流;径向流速随径向位置半径增大而先小后大,方向由内到外,在漏斗排沙底孔位置存在向内的、较大的径向流速;轴向速度值随径向位置半径增大作上下波动而波幅逐渐减小,轴向流速波动变化较为强烈并形成一个势涡;含沙量垂向分布为上小、下大分布,含泥沙量在近底部附近较高,底部附近形成较高含泥沙水流;在漏斗圆形边壁的约束下水体产生一个强迫涡流,强迫涡流具有高排沙能力,将漏斗排沙底孔附近的泥沙快速带入排沙底孔,通过与排沙底孔连接的排沙廊道排走泥沙.切向、轴向、径向流速以及含泥量的模型试验值与数学模型计算值相差较小.     

大库盘水库自吸式管道排沙系统研究

大库盘水库是指那些库面宽阔且横向泥沙淤积严重,通过传统的排沙方式不仅费用高,而且只能清除局部淤积泥沙的水库,对于大库盘水库,研究高效、节能的清淤方式非常有意义.通过自吸式管道排沙模型试验,得出了管道含沙量不仅与水库有效水头、泥沙粒径而且和管道长度与管径有关的结论;通过水力计算确定了管道的临界不淤流速和管道的摩阻损失,进而计算了管道排沙系统的年排沙量.从试验和计算结果可以看出管道排沙系统的优越性,高效、节水、耗能低的优点也为管道排沙系统应用于工程实践提供了前期研究基础.     

水电站水库排沙漏斗排沙措施研究

腊寨水电站具有水头较高,水库含沙量较大,冲沙底孔距电站取水口较远,底孔泄流量较小等特点,采用目前常规冲沙底孔排沙措施是不可行的。利用导流洞进口天然地形条件,在大坝上游增设丁坝,导流隧洞改建成泄洪冲沙洞,构成了一个完整的排沙流漏斗。通过排沙漏斗理论计算和模型试验,结果表明:排沙漏斗纵横坡理论计算值与模型试验值基本接近,横向坡度比纵向漏斗坡度陡。丁坝顶部高程大于排沙漏斗顶部高程,丁坝有效地切断上游泥沙。河床上形成直径约为92 m的排沙漏斗,贯穿于库河两岸,左右岸内的泥沙通道被切断,泥沙被直接导入漏斗内,并通过泄洪冲沙洞排放至大坝下游,保持有效库容,保证进水口达到"门前清"和电站正常发电。泄洪冲沙洞前流量、泄水流速、孔前淤积厚度、冲刷漏斗纵坡、横坡等指标均基本处于11个冲刷漏斗的实测资料范围内。     

异重流排沙是解决水库泥沙淤积中

水库泥沙淤积大部分是由汛期浑水造成，本文从浑水运动特征—异重流出发，来分析异重流的发生和持续条件、异重流孔口的出流及排沙，从而总结得出异重流特性，找到利用异重流排沙来减少水库泥沙淤积的途径。     

异重流排沙在解决水库泥沙淤积中的应用

水库泥沙淤积大部分是由汛期浑水造成,从浑水运动特征--异重流出发,分析了异重流的发生和持续条件,异重流孔口的出流及排沙情况,总结得出异重流特性,找到利用异重流排沙来减少水库泥沙淤积的途径.     

黄河河龙区间洪水泥沙关系分析

【目的】深入了解近年来黄河泥沙变化规律,保障引黄工程的安全运行。【方法】对2006—2015年黄河吴堡、龙门水文站洪水特征资料进行了分析研究,【结果】月最大含沙量大于10 kg/m~3时段集中在3月桃花汛和汛期(6—9月),汛期泥沙量远大于3月水平,同期龙门站最大含沙量水平高于吴堡站;洪水过程径流总量与含沙量相关性并不显著;河龙区间上下游泥沙输移过程存在一定相关性,但龙门站较吴堡站更多呈现自然河道属性。【结论】黄河突发增沙原因不只局限于洪水激增,黄河调水调沙等人类活动对水流携沙突增影响不容忽视。不同水文站局部性暴雨所形成的短历时增沙现象的水文系列过程呈现随机性。     

水库异重流潜入点深度预测模型

研究水库异重流的输沙和排沙特性,首先要研究异重流的形成条件,通常是根据异重流潜入点的深度与水库水深的关系判别异重流的形成。通过研究一经过有坡度的浅河道进入水库的悬浮流体,应用连续方程、质量和动量守恒方程以及混掺缓慢变化的动量方程研究异重流潜入现象,根据控制问题的参数建立潜入点深度预测模型,这些预测参数包括密度佛汝德数F0,初始混合率γ,底坡S和全摩擦系数ft。这里提出的潜入点深度模型与实验室异重流和水库异重流观测数据吻合良好。     

水库底坡对异重流运动特性影响分析

在前人所作工作的基础上，运用剖面二维水流泥沙数学模型，分析水库底坡对异重流运动特性的影响。为此拟定八种计算方案，具体的分析底坡对异重流潜入点佛汝德数、潜入点水深、异重流厚度、明流运行时间和异重流到达坝前的时间的影响。结果表明，水库底坡J越大，潜入点佛汝德数 越大；水库底坡J越大，潜入点水深越小，异重流厚度越小；水库底坡J越大，明流运行时间越小，异重流传播到达坝前的时间也越小；这些都表明水库底坡越大，异重流就越容易潜入，反之亦然。此外，本文还对异重流的形成条件进行分析。结果表明，异重流的形成需要一定的流量和含沙量，当进口单宽流量很小但含沙量很大，或是进口单宽流量很大而含沙量很小是都不能形成异重流。 。     

小浪底水库运用后对河南省引黄灌溉引水影响分析

为全面研究小浪底水库调水调沙试验对河南省大中型引黄灌区引水的影响,河南省组织了多个部门联合对这一问题开展了调查,经过近3年的研究,证明小浪底水库运行后黄河主河槽下切,黄河水位下降速度比预期的要快,各引黄灌区引水困难局面已逐渐显露。提出了小浪底水库运用后对河南省引黄灌溉引水影响的对策。     

冬水田机插秧影响因素的试验研究

通过L8(23)正交试验,对筛选的两种泥脚深度的冬水田—田A(21.9cm泥脚深度)和田B(31.6cm泥脚深度)进行水稻品种内香8518的机插秧栽插试验。结合冬水田性状特点,设置插秧机、秧苗和田块这三大试验主体的插秧机浮板类型、秧苗栽插密度和田块泥脚深度为三因素,每个因素设两个水平,在此条件下进行三因素对插秧机行走速度、秧苗栽插质量及水稻实收产量的影响及程度研究。结果显示,在冬水田机插秧作业时:1对插秧机行走速度影响最大的是泥脚深度,影响显著;其次是浮板类型,影响显著;栽插密度看不出影响。2对秧苗漏插率影响最大的是浮板类型,影响特别显著;其次是栽插密度,影响显著;影响最小的是泥脚深度。3三因素对水稻实收产量的影响均特别显著,影响最大的是浮板类型,其次是栽插密度,再是泥脚深度。4最优整体方案是泥脚深度21.9cm、采用改进浮板类型、栽插密度13.95万/hm2。     

陆浑水库分期洪水资源化风险分析

结合陆浑水库实际情况在分析影响水库防洪调度主要不确定性因素的基础上,讨论了风险分析的计算方法,采用蒙特卡罗模拟技术给出了水库防洪调度风险分析的实施程序。采用陆浑水库分期运用方案,对不同频率入库洪水在不同的汛限水位下造成的洪灾风险率进行了估计。结果表明,陆浑水库前、后汛期的汛限水位均可适当抬高以增加水库的兴利库容、实现汛期的洪水资源化,为陆浑水库提供了最优分期汛限水位方案。     

汤河水库分期汛限水位方案效益分析

水库汛期的蓄水担负着城市供水、工农业供水、发电等兴利任务。科学合理地优化水库分期汛限水位,是保障水库供水量和防洪安全的有效手段。以汤河水库为研究对象,提出水库分期汛限水位优化方案,并对调整分期汛限水位后水库增容产生的效益进行分析。     

抬高水库汛限水位的洪水资源化利用研究

以河北洋河水库汛限水位分析为例，采用水库洪水调度多目标动态规划模型，模拟计算了不同频率入库洪水下水库不同汛限水位所对应的蓄、泄洪关系。在此基础上建立了综合考虑入库洪水、水库安全运行、下泄洪水超下游地区防洪标准、下泄洪水减少导致下游生态环境用水破坏等不确定性因素的水库汛限水位抬高风险评估模型与多目标风险决策模型，并对不同汛限水位下洪水资源化利用效益进行了计算，得出了不同频率入库洪水下的水库最优分期汛限水位方案。     

小浪底水库运用对下游引黄灌区的影响

小浪底水利枢纽工程投入运用以来,下游河道的来水来沙条件发生了改变,下游引黄灌区面临着新的形势。分析了小浪底水库建成前后下游河道水沙和边界条件的变化,研究了下游引黄灌区在新条件下所面临的有利与不利因素。研究表明,小浪底枢纽建成后有利于缓解下游水资源供需矛盾,在一定程度上改善了下游生态环境。在水库蓄水拦沙初期,下游灌区引水中的泥沙含量大幅降低,灌区引沙量明显减少。另一方面,由于水库的拦沙作用下游河道来沙量减少,造成边界条件改变,有可能引起灌区引水条件恶化和粗沙入渠加剧淤积的问题。