不同特征水位对水电站库尾淤积分布模拟研究

以澜沧江流域某电站为例，针对初步拟定的不同正常蓄水位和汛期运行控制水位，采用数学模型和物理模型相互印证相互结合的方法，计算分析建库后不同特征水位对库尾淤积分布的影响。研究发现，库区淤积量随汛期控制水位和正常蓄水位的升高而增加，且汛期控制水位的影响程度相对较大；库尾淤积分布较天然情况表现为滩面淤积略有增加。研究成果可为水库特征水位选择兼顾生态保护提供依据。     

目标生态需求下的梯级水库生态衔接水位指标构建及运用方式初探

以金沙江中游梯级水库为研究对象，利用许多水生生物对流量和水位均有较高要求这一特征，提出一种在水库坝下生态控制断面处设置生态衔接水位，利用相邻水库的部分衔接关系，形成生态衔接水位与生态流量联动响应机制，以满足目标生态需求的方法。该方法以生态控制断面的水位满足生态衔接水位为目标，通过上下游梯级水库联合调控，可实现生态流量的控制从固定值转变为动态调整。根据金沙江鱼类产卵特性及对水生生境的特定需求，选取金中河段分布于各梯级库尾的鱼类作为目标鱼类，以其生存繁殖所需的水深、流速、水温为目标生态需求。根据目标鱼类产卵期所需水深条件，构建尾水河段的适宜淹没水深和坝下生态衔接水位指标。以鱼类可产卵河段长度最大、适宜区间距坝下最近两种典型情形为例，分别计算了满足适宜淹没水深的河段长度、起点终点。此外，结合目标鱼类产卵的流速和水温需求，进行生态调度模拟，确定了最适宜开展生态调度的时机为6月下旬，在该时段开展生态调度可更好地发挥梯级水库群的生态效益，最后论证了在相邻梯级间不同位置处灵活运用该方法的可行性。     

三峡水库减淤调度方案探讨

三峡水库蓄水运行以来虽然入库沙量与设计论证阶段相比明显减小,库区泥沙淤积大为减轻,但近几年三峡水库进行了大量的优化调度与实践,导致变动回水区泥沙淤积有所加大,加之随着库水位的逐步升高,库尾一些重点河段局部出现累积性淤积,影响航行安全,泥沙问题仍是社会广泛关注的焦点。因此,在分析三峡水库蓄水运用以来泥沙淤积和水库运用特性基础上,初步提出了汛期开展沙峰排沙调度、蓄水期优化水库蓄水进程、消落期开展库尾减淤调度的三峡水库减淤调度方案,为优化三峡水库调度运行方式,有效控制水库淤积,延长水库使用寿命提供参考。     

浅谈用库尾控制水位反推水库坝前汛期控制蓄水位

水酿塘水电站水库用库尾横江桥为控制点,反推坝前汛期控制蓄水位,经计算机推求出坝前汛期控制蓄水位为３１１．４０ｍ。以此推求的水库回水淹没线进行淹没实物指标调查统计和移民安置,收到了明显的经济效益和社会效益,对中小型水电站水库工程设计和运用有一定的参考价值。     

黄河三湖河口-昭君坟河段水沙特性及冲淤变化分析

以黄河上游三湖河口-昭君坟河段为典型,分析发现该河段50多年来水沙特性发生很大变化,具有明显的时间阶段性,这种变化引起河床冲淤相应发生时段性的变化。影响该河段冲淤变化的因素中,天然来水情况和水库的调蓄方式决定河道来水量及水量的年内分配,孔兑的入汇决定了区间的来沙量和粒径组成。汛期水量的减小、中小水作用时间的增长使内蒙三湖河口-昭君坟河段逐年淤积萎缩,当干流小水遇到孔兑高含沙洪水时,水沙关系的不协调加重了河道的淤积,使造床流量变小,主槽严重萎缩。     

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。     

狮子滩水库防洪调度控制指标的复核分析

在通过GPS技术对狮子滩水库水下地形进行测量的基础上，给出了新的水位～库容关系曲线。并利用所建立的水库运行调度模型，研究了该水库淤积变化对其防洪控制的影响。结果表明：1956～2002年，虽然狮子滩水库淤积了4656m^3，但主要是淤积在多年平均库水位340．0m以下，对其在汛限水位346．5m以上的防洪调度影响不大。并且，在现有防洪调度方案和水位～库容关系情况下，水库能满足其防洪对象的防洪安全要求。     

截污箱涵系统水力冲淤可行性试验研究

分析截流式合流制、完全分流制排水体制的适应性和优缺点，为论证广州某城市截污箱涵系统设置水力冲淤设施的必要性和可行性，开展截污箱涵沿线淤积物厚度测量、样本取样、泥沙组分和淤积成因分析。建立截污箱涵水力冲淤物理模型，合理模拟水力冲洗设施边界条件和淤积物，测量截污箱涵不同泄流条件下的水动力参数，论证利用水力冲洗设施调蓄旱季、初小雨污水，实施“突然开闸、接力冲淤”辅助清淤措施的适用性和可行性。截污箱涵蓄水闸高度仅1.0 m，水力坡降0.10%，冲淤蓄水量有限，箱涵沿线清水动床物理模型试验成果表明：截污箱涵内部蓄水冲淤水沙动力条件不足，水力冲淤效果相对较差，建议取消该箱涵系统中尚未安装的水力冲洗设施，推荐采用“人工+机械”清淤方案。应根据截污箱涵工程特点，制定具有适应性、经济性的防淤、减淤和清淤对策，研究提出的为防淤和清淤策略可为类似截污箱涵工程提供技术参考。     

近40年洞庭湖澧水洪道冲淤演变分析

基于澧水洪道实测水文资料、不同年代水下地形资料、断面测绘资料及现有相关研究成果,系统分析研究了澧水洪道及七里湖槽蓄量变化、洪道重点部位冲淤变化特征、纵断面及典型横断面冲淤演变规律等。结果表明1995年来澧水洪道平面调整不大,但河槽冲刷较明显,滩地存在淤积,洪道整体表现为冲刷。七里湖槽蓄量1995-2003年间略有减小,2003-2011年槽蓄量增长较快。随着上游水库的运用,2003年后河道深泓下切速率加快,洲滩普遍存在泥沙淤积,新河口、柳林咀河段存在较强的演变趋势,需要加强观测并采取必要的稳定河势措施。     

黄河沙坡头连续弯道环流运动与冲淤特性实测数据分析

利用声学多普勒流速剖面仪、回声测深仪等测量仪器,对黄河沙坡头段连续弯道中10个典型断面的流速、水深、河床高程等进行了实测.通过分析各断面流速等值线、平面流场和近几年河床高程的变化情况.结果表明,弯道断面流场的主流分布与河床底部泥沙冲淤分布基本相一致,满足弯道水流的一般规律:凹岸冲刷,凸岸淤积.     

新疆卡拉贝利水库泥沙二维数学模型坝前冲刷计算初探研究

新疆南疆地区水库由于建库初期蓄水运行,库容快速淤损,虽然改变了运用方式,库区仍淤积严重。结合实际工程以水流运动方程及经过作者修正的泥沙运动方程为基础,同时引入与实测资料相符合的水流协沙力、动床阻力、泥沙级配等计算公式作为补充方程,构造出新疆卡拉贝利水库泥沙淤积二维数学模型,运用该模型对卡拉贝利水库进行坝前冲刷计算初探研究,并进行了模型验证,以达到模拟水库泥沙淤积的目的。     

霞浦海堤工程对福宁湾潮流泥沙的影响分析

基于FVCOM三维水动力模型,模拟霞浦县海堤工程建设前后福宁湾海域潮流场及冲淤环境的变化,分析结果表明:工程实施后,由于岸线改变,在工程海域流向发生逆时针偏转,新流向大致保持与岸线平行;工程的实施对工程海域的流速带来局部影响,涨潮时在岸线南侧流速明显增加,增幅可达0.024 m/s,落潮时在岸线东南拐角处流速增幅可达0.025 m/s;部分海域存在轻微冲刷以及轻微淤积,强度均小于0.012 m/a,海堤工程的建设对该工程区外海大范围海域的潮流场和冲淤环境影响甚微。     

长江福山倒套河床演变分析

运用大量实测水下地形及岸线利用资料,对福山倒套成因,演变及发展趋势做了计算分析。结果表明,福山倒套上段和倒套中下段均处于淤积阶段。其中倒套下段河床近徐六泾节点主槽,河道较深且具有使河床处冲淤平衡状态的水流条件;倒套中上段河道较浅,水流滞缓,淤涨较快。利用平面二维水流模型模拟预测结果表明,倒套落潮水动力场受其上部串沟支配,上部串沟的淤涨,使倒套上段流速进一步减小,淤积加快。此外,提出了相应的整治措施,以保证福山倒套河势稳定。     

洪枯季内伶仃洋河口湾径潮动力作用规律解析及冲淤响应

基于内伶仃洋水域4座浮标站洪、枯季半月时长实测水文气象数据,应用主潮通量断面算法和二元线性回归法探讨了内伶仃洋河口湾潮汐动力、径流动力及其他动力对潮周期平均流速的作用规律。研究显示,内伶仃洋水域半月洪、枯季水深平均流速在25～45 cm/s之间,除西滩水域水深平均流速洪季显著大于枯季,其他水域洪、枯季相差不大。潮汐动力作用系数a始终为正显示其是伶仃洋河口湾潮流往复运动的主要驱动力;径流动力作用系数b在洪季涨潮阶段为负、落潮阶段为正显示洪季东四口门进入伶仃洋河口湾的洪水具有较大初始动量,枯季涨潮和落潮阶段b均为负值,显示枯季径流动力弱并以随潮运动为主;其他动力因子作用系数c在洪、枯季的差异主要与季风和咸潮入侵引起的密度斜压梯度力等有关,与径流动力作用系数b存在较好的线性负相关,且洪季较枯季更明显。应用伶仃洋河口湾泥沙启动流速,结合二元线性回归法得到的潮周期平均流速拟合公式,提出了临界径流量的概念,揭示了当前伶仃洋水域存在的“滩冲槽淤”现象;枯季,伶仃洋水域整体处于淤积状态,涨潮阶段更显著。     

川渝河段梯级水库联合防洪调度风险评价

金沙江下游四座梯级水库联合调度防洪风险评价能科学地衡量其防洪风险性,为长江中下游川渝河段的防洪安全提供保障。针对防洪调度中的风险问题,基于联合防洪调度方案,通过建立以削峰幅度、防洪风险率、水位变幅和下泄流量超标风险率为指标的风险评价体系,并采用蒙特卡罗法进行风险模拟,构建了基于灾害学的防洪调度风险评价模型,评估了不同来水频率和水库起调水位下的防洪风险。研究表明：在可行起调方案集下,乌东德、白鹤滩两库的削峰幅度随两库起调水位升高呈下降趋势,溪洛渡、向家坝两库削峰幅度在7%以下,金沙江下游梯级水库的入库洪水危险性小;各水库未出现最高库水位超出相应频率防洪高水位（乌东德975 m,白鹤滩825 m,溪洛渡600 m,向家坝380 m）的情况,水库的水位变幅均未超过安全变幅范围,库区整体防洪风险低,川渝河段的防洪风险在可控范围内;当发生较小洪水时下游防护对象的承灾能力较好,保护区控制站的下泄流量低于防洪安全标准值,下游防护对象的防洪风险低,但发生干支流恶劣洪水遭遇（如2012年型1%洪水）时,其遭遇破坏的可能性大,风险超出防洪标准,保障防洪安全需要支流水库配合干流水库联合防洪。模型可有效评估川...     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

钱塘江河口过江隧道河段最大冲刷深度的数值模拟

针对钱塘江河口水流泥沙运动及河床冲淤变化的实际情况,从平面二维非恒定水流运动方程、不平衡泥沙输移方程及河床变形方程出发,建立了钱塘江河口平面二维动床数学模型。以钱塘江河口的典型实测水流、泥沙及河床冲淤的实测资料对模型的潮位、流速、含沙量及河床冲淤变形进行了率定和验证计算。在此基础上开展了钱塘江河口过江隧道河段在极端洪水作用下河床最大冲刷深度的数值模拟,预测结果与动床物理模型及地质详勘的成果基本一致,进一步表明了动床数学模型的可靠性,预测成果可为过江隧道的合理埋设提供参考依据。     

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。     

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。     

枯季西江中游梯级水库调度对梧州流量影响初探

枯季梧州控制断面径流过程对西江中下游生态、供水及珠江河口三角洲抑制咸潮入侵具有指标性意义。以该控制断面的生态基流和河口抑咸所需流量为控制指标,选取近年来典型枯季水文过程,应用建立的西江中游河网及梯级水库数学模型,对利用龙滩和岩滩正常蓄水位与汛限水位间的库容开展枯季调度过程进行模拟计算和分析。结果显示采用龙滩单库调度或龙滩与岩滩联合调度方案可以显著提高枯季梧州控制断面的径流量,岩滩单库调度则作用不明显。分析显示,在西江中游梯级水库以防洪、供水或生态等为目的的调度中,若能充分发挥上游龙滩水库的主导作用和下游梯级水库的辅助中转水库的作用,可以有效缩短对下游需求的反应时间并提高效率,同时也证实了采用以龙滩为主的大型水库汛前弃水开展各种目的的调度具有相当的可行性。