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.     

小浪底水库异重流排沙期下游洪峰增值特性分析

结合历年黄河下游小浪底、花园口站水沙过程实测资料,重点分析了历史上"04.8"、"05.7"、"06.8"、"07.7"、"08.7"、"10.7"几场洪峰增值典型洪水的演进特征,总结了小浪底水库异重流排沙期高含沙洪水在黄河下游演进过程出现洪峰增值的内在特性。结果表明,减小异重流排沙前期基流条件和减缓出库含沙量的变化梯度,黄河下游河道的洪峰增值量将会得到明显减小。黄河下游洪峰增值最大增值发生在花园口站附近或其上游河段,花园口以下未再发生洪峰增值现象。     

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.     

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。     

小浪底水库浮泥层水动力学特性初探

小浪底水库在近库底形成浮泥层后不仅涉及本次洪水泥沙输移,而且对后期洪水泥沙输移产生影响。目前人们对水库浮泥层水动力学特性从未开展过研究,因此对该问题进行深入分析,对水库淤积及排沙具有重要意义。本文采用理论分析和试验相结合,重点研究小浪底水库浮泥的形成过程、流变特性、平衡坡度以及起动特性。结果表明：小浪底水库浮泥是接近水库底部的一层高含沙水体,它与上层水体间有明显的界面,且具有很大的流动性;其宾汉极限剪应力、刚度系数、平衡坡度都与容重有着密切的关系;在水库坝前排沙底孔打开的情况下,后期洪水产生的能量足够大时,可将浮泥层重新起动并排沙出库。     

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。     

小浪底水库异重流潜入条件研究

针对水库异重流的运动特性,对近年小浪底水库潜入特征进行总结,探讨了模型试验和原型中流态组合与异重流潜入条件关系,总结了异重流潜入临界水沙条件,并得到了悬移质含沙量对异重流潜入的影响初步关系式,研究成果在后期生产实践中得到了广泛应用。     

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。 。     

水库排沙影响因素的初步研究

根据规划建设中水库的模型试验,发现了水库排沙的规律性。同时,通过模型试验中对不同铺沙高程、不同流量时冲沙量的分析,总结出影响冲沙的因素为:水位、流量、淤积高程、开启孔数、泥沙颗粒大小、淤积时间长短。并对水位、流量、淤积高程、开启孔数几个重要因素影响排沙特性进行了深入分析,为今后水库排沙提供依据。     

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。     

水库自动调洪演算预报系统建立

三门峡水库不断调整运用方式，原有的在UCDOS运用环境下的BASIC预报程序，已不能适用变化了的河道特性、水库运用的情况以及水文情报预报现代化的要求。在对水库运用方式、河道变化特性研究的基础上，研制开发用VB语言和Access数据库信息管理系统在Windows运行环境下的三门峡水库自动调洪演算预报系统，对于三门峡水库、小浪底水库的防洪调度运用以及目前黄河调水调沙试验、下游的防汛都具有重要作用。     

洪水潮水联合优化调度模型与应用——以深圳市布吉河流域为例

下游防洪控制点位于感潮河段的水库防洪调度,本质上是洪水与潮水的联合优化调度。以深圳市布吉河流域为背景,基于控制点水位与下泄流量和潮水位的相关关系,建立了综合考虑下泄流量与潮水位的洪水与潮水联合优化调度的动态规划模型。通过该模型与常规优化调度模型计算结果的比较表明:联合优化调度模型根据潮水位的周期性变化,在低潮位及落潮时加大泄流,充分利用下游河道泄洪能力,高潮位及涨潮时则控制泄流,防止洪潮遭遇,实现了水库最高水位和河道最高水位均较低的理想调度结果。     

一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型研究与应用

提出采用一维非饱和不平衡输沙异重流数学模型于水库泥沙淤积计算,模型考虑每一断面不一定刚好等于其水流挟沙力、不一定处于饱和状态,以及冲淤过程中悬移质粒配河床粒配的变化。用此数学模型对黄河潼关到三门峡水库泥沙冲淤进行了计算,通过分析可知该模型是可靠的。     

大水位变幅下库区取水泵站水泵机组变频调速研究

【目的】解决库区取水泵站在上游水库大水位变幅下与下级泵站之间流量不匹配的问题,【方法】基于水泵变频调速原理和某梯级提水设计系统模型,采用定性相似分析,定量计算的方法研究分析了取水泵站在水库不同水位下,水泵工况、变频运行范围及运行工况参数,针对取水泵站在大水位变幅下与下级泵站间的流量匹配计算提出了建议。【结果】在上游水库不同库水位下,采用变频运行方式进行泵站供水量和下级泵站需求流量之间的匹配调节完全可行;定性相似分析计算法也为流量匹配结果提供了验证。【结论】水泵变频技术和定性相似分析计算法可用于库区取水泵站的水泵机组在大水位变幅下变频运行时额定工况点的确定。     

水库汛限水位动态模糊控制方式研究

以降雨预报条件下如何实施水库汛限水位的动态控制为研究对象。首先利用预泄能力约束法计算水库汛限水位动态控制范围,在此基础上结合降雨预报信息和水库当前水情信息,利用模糊控制原理确定汛限水位动态控制值。结果表明模糊控制方式可提高水库的蓄水效益,且不会降低水库的防洪标准。     

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。     

导流兼泄洪洞泄流能力计算

泄洪系统是水库电站建筑物的重要组成部分,承担泄洪任务,一般由表孔及底孔组成,其最小结构尺寸由泄洪时的特征水位及所需要下泄的流量确定。本文针对有压导流兼泄洪洞（即底孔）进行水力学计算,有压洞泄流量由出口工作弧门控制,采用有压洞泄流公式计算确定出满足最大泄流要求所需要的最小结构尺寸,在此基础上,当出口工作弧门局部开启时,同时采用闸孔出流公式及有压洞泄流公式分别进行计算不同水位、开度及所对应的流量值,并将其与物理模型试验结果进行对比。分析表明在弧门局部开启时采用闸孔出流公式计算出的结果与模型试验结果一致性较好,其结果可以为类似工程水力学计算提供实践参考。     

桐坝水利枢纽消力池的优化模型试验研究

中低水头的水闸在小流量,单孔或少孔开启时,过闸下泄水流可能形成远驱水跃,直接冲刷河床,严重威胁闸室的安全;在大流量时,由于上下游水位差小,水流佛氏数低,难以形成水跃,消能效率低,通过消力池的水流仍具有较大能量,可能对下游河床和河岸形成不利冲刷.因此其消能防冲存在着相当的难度,一般通过消力池或辅助消能工消散水能.通过桐坝水利枢纽的水工模型试验,研究了消力池及辅助消能工的结构及布置,提出了优化方案.     

三角洲型感潮河口泥沙输移规律研究

采用了数值模拟的方法对三角洲型河口在不同来流流量、不同来沙中值粒径的条件下泥沙输移规律进行了研究。结论表明:三角洲型感潮河口在丰水期、中水期和枯水期的变化规律基本相似,中值粒径对水位影响较小,潮水位影响较大,起主导作用。在丰水期,三角洲两侧为冲刷区,三角洲洲头、洲尾部形成淤积区;在中水期,三角洲两侧和三角洲尾部正中形成冲刷区,在洲头和尾部两端形成淤积区;在枯水期,进水口至洲头区域形成冲刷区域,出口两端是淤积区。