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。     

水电站水库泥沙淤积的二维数学模型

通过二维数学模型模拟水电站水库泥沙淤积情况,模拟河段起于大坝上游约600 m,止于大坝下游约400 m.计算断面在1∶2 000地形图上剖分20个库区大断面,断面平均间距500 m,并通过模型试验论证数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行性.结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积形态,水库运行历时1 a,三角洲洲头不断地向下游前进,最终到达坝前,坝前泥沙淤积高程达1 347 m,而水库泥沙淤积则向库尾高边滩发展,“翘尾巴”现象明显.水库运行1 a后,排沙比均稳定在90%以上,水库冲淤达到平衡后,采用“蓄清排浑”的运行调度方式冲沙,在泄洪冲沙底孔前形成冲刷漏斗,漏斗为三维形态,漏斗顺水流方向坡降约为1∶5.0~1∶7.0,侧向边坡约为1∶3.5~1∶4.5.取水口基本在冲刷漏斗范围内,能保持取水“门前清”.泥沙淤积的数学模型与模型试验成果基本吻合,数学模型模拟水库泥沙淤积变化可行的.     

镫口扬水灌区输水干渠来沙特性解析

内蒙古镫口扬水灌区是内蒙古自治区的大型灌区,近年来渠道泥沙淤积严重,严重影响灌区灌溉运行。【目的】探明水沙条件与渠道淤积之间的关系,保障灌区的正常运行,提高灌区灌溉水利用效率。【方法】在取水口,通过对灌水期前后测定水位来确定淤积厚度以及对泵站进水口泥沙野外监测及采样分析,并测定了流速及流量,室内分析了泥沙颗粒级配及特性等,综合分析确定了取水口来沙特性。【结果】由于停泵时间长、水流含沙量高,第1和第4灌水期前,泵站进水口前泥沙淤积厚度最厚;同时,由于泵站运行的抽吸作用,进入总干渠的泥沙量也最多,近80%以上为粒径小于50μm的细砂,只有约20%为泥沙粒径大于50μm的粗砂。泵站运行流量越大,停水时取水口淤积厚度越小,进入渠道的泥沙越多。在来水来沙条件不变的情况下,取水口淤积厚度受停泵时间影响,与停泵时长成正比;随着泵站的运行,在一定的含沙量下,存在一定的渠道不冲不淤临界流量。【结论】因此在缓减干渠淤积方面需要有特定的工程和管理措施。     

东深供水工程取水口潮流上溯影响因素研究

针对潮流上溯时石马河溢流可能污染东深供水工程取水口水质的潜在风险,采用数据统计分析并结合数值模拟方法,研究了东江水利枢纽工程下泄流量对取水口断面潮流上溯的影响。结果表明,下泄流量对取水口附近的潮流上溯具有抑制作用,在最不利水文条件下,下泄流量达到1 380 m3/s的临界值时,取水口附近潮流不再上溯;而下泄流量超过1 380 m3/s的情况下,石马河溢流量增加并不会改变取水口潮流流向和影响取水口水质;潮流上溯强度与地形密切相关,如果东江干流河床分别下切2和6 m,则东江水利枢纽工程下泄流量需分别达到1 550和1 660 m3/s才能防止取水口潮流上溯。     

引黄灌渠泥沙迁移特性与渠道挟沙力模型试验研究

【目的】探索灌渠泥沙迁移特性及泥沙级配的沿程变化规律,找出减少渠道泥沙淤积的方法,保障灌区正常运行。【方法】通过对尊村灌区典型干渠高含沙水流实时监测采样,分析了悬移质泥沙沿程含沙量变化及级配特征,并根据实测数据带入4个典型挟沙力公式,筛选出适合尊村灌区的挟沙力公式,进一步改进得到尊村灌区渠道挟沙力计算公式.同时,通过一干渠改造段实测数据,推求出一干渠冲淤平衡比降计算公式。【结果】不同粒径泥沙的输移特性不同,总干渠悬移质含沙量随来水含沙量的增加而增加,渠道淤积主要与粉粒和砂粒量有关,其中砂粒对来水含沙量的变化表现得最为敏感,而黏粒更多的被水流带走,渠道由非平衡输沙经冲刷、淤积达到冲淤平衡输沙的过程比较缓慢。同时沉沙池能有效地减小引水中砂粒量。二干渠末清淤修缮段依旧存在泥沙淤积问题,一干渠剩余未改造部分,在条件允许的情况下,建议增大比降。【结论】含沙量在2 kg/m3内时,一级站来水量在8 m3/s左右,渠道基本实现冲淤平衡。     

浯溪口水利枢纽动床模型试验研究

河工动床模型为江河治理做出过巨大贡献,它是解决重大工程泥沙问题的主要手段。结合库区泥沙试验,观测不同流量情况下浯溪口水电站取水口附近河道及拦沙坎内的流速流态情况,分析电站进口的引水防沙条件,研究电站取水口防沙设施设计布置的合理性,提出改善电站进口引水防沙条件的工程措施。观测不同流量情况下电站厂房尾水渠的水沙条件,包括尾水渠的流速流态和坝下游河床冲淤形态及对电站尾水出流的影响等。     

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。     

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。     

围填海工程对半封闭海湾水动力环境影响分析——以大鹏湾内围填海工程为例

大鹏湾为一半封闭海湾,湾内围填海工程必将造成大鹏湾水动力环境的变化。采用二维潮流数学模型MIKE 21 Flow Model_FM,在对潮位、潮流实测数据验证的基础上,从潮流、纳潮量和水交换3个方面分析大鹏湾内围填海工程对大鹏湾水动力环境的影响。模拟结果表明:围填海工程对湾内流场的影响仅限于工程水域附近,工程实施后,流速减幅较大的范围主要发生在围填海工程的北侧,流速减幅在0.01～0.10 m/s之间。工程实施将会导致工程及附近海域纳潮量减小,降低了本海域的水体自净能力。此外,工程实施让港区及西部的沙头角海域水体半交换周期增加约27 h。     

二维数学模型在防洪影响评价中的应用

建立了基于有限体积法的平面二维非恒定流数学模型,采用黎曼近似解通量差分裂(FDS)格式计算通过各单元边的水流法向数值通量,并应用相关的悬移质、推移质河床变形计算公式计算冲淤变化。模型应用于浙江省49省道温溪至鹤城段改建工程河道水流状况的模拟,结果表明工程修建后工程段的中间部位以上以及外侧附近水位略有壅高,最大壅高值0.03m;工程区附近流速减缓、靠近河道中央流速略微增大,最大增幅约0.12m/s,河道冲淤幅度在0.3m以内。     

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。     

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。     

影响界牌河段江心洲洲头低滩演变的因素分析

处于自然演变状态的分汊型河道江心洲洲头一般会有洲头低滩的存在,洲头低滩通常是航道边界的重要组成部分。当洲头低滩形态完整时,航道状况往往较好;当低滩低矮分散时,航道条件变差甚至会出现碍航状况。选取界牌河段新淤洲洲头低滩为例,并结合其他河段的资料,分析了洲头低滩的演变特点,影响因素以及决定低滩不同部位冲刷强度的水动力条件指标。结果表明,与江心洲相比,洲头低滩演变更加剧烈,生成到消失的周期更短;来水来沙条件和河道地形条件是影响低滩冲淤演变的首要因素;低滩不同部位的稳定取决于当地水流动力条件与床面泥沙抵抗起动能力之间的对比,当地流速U与床沙起动流速Uc比值的大小决定了冲刷强度的大小。     

土壤侵蚀模拟试验的小型水槽设计

通过设计实例,介绍了用于土壤侵蚀室内模拟试验的小型冲蚀水槽的设计方法。该试验装置可用于土壤侵蚀的填土冲蚀试验、薄层水流的水流特性试验和薄层水流的夹沙输沙试验,并且可以进行绿篱拦挡条件下的浅沟侵蚀试验。试验坡度可在1°、5°、10°、15°、25°调节,冲水流量在0～0.2m3/min可调,泥沙浓度在0～100g/L可调。该试验装置的设计可为土工试验设计大型冲蚀水槽和更小型的冲蚀水槽提供一定的设计思路,从而更好地为土壤侵蚀的室内模拟试验服务。