三门峡水库淤积及潼关高程的滞后响应

研究了三门峡水库淤积和潼关高程随坝前水位和来水条件变化的响应规律，分析了库区河床演变的滞后现象。发现水库的累计淤积量和潼关高程，不仅受当年水沙条件和坝前水位的影响。而且通过前期边界条件，还受过去若干年内的水沙条件和坝前水位的影响。表现在潼关高程的升降变化较库区泥沙淤积滞后大约2年，库区累计淤积量与5年叠加坝前水位关系密切，潼关高程与6年叠加入库水量之间具有较好的相关关系，以及潼坫段比降与7年移动平均坝前水位之间的关系最好。     

河道型水库库区淤积形态数值模拟研究

阿尔塔什水库是新疆叶尔羌河流域重点规划的河道型水库,具有防洪、灌溉、发电等综合功能,但库沙比86.06,小于标准制定100年,泥沙淤积情况较为严重。为研究其泥沙淤积特性,通过MIKE 21软件建立二维输沙模型,对阿尔塔什水库坝后区域水位、横纵剖面淤积形态变化、水库淤积量及库容变化进行研究。结果表明:河流横纵断面的水位变化情况与运行工况设定要求基本吻合。纵剖面淤积形态变化显示河床泥沙淤积情况并不严重,坝后河床最终淤积高程尚未达到排沙洞的底板高程;坝址处出现冲刷漏斗,断面淤积后的河底高程与深泓线上的淤积高程基本相同;随运行年份的增加泥沙淤积量越来越大,但最终泥沙淤积高度并未达到死水位1770m,兴利库容并未减少。     

水库泥沙淤积及其对工程运用的影响

为分析泥沙淤积对白水水库库容及死水位选择的影响,对水库来水来沙和淤积形态进行计算分析,设计水库淤积形态,从而确定坝前淤积高程、死水位和水库淤积后有效库容。为了工程更安全的兴利运用,采用锥体淤积形态设计。根据设计成果,白水水库运用50a后,库区淤积泥沙187.78万m~3,坝前淤积高程为1 218 m,正常蓄水位下有效库容约1 094万m~3。综合考虑泥沙淤积、灌溉效益、库区淹没影响及工程投资等主要因素,确定水库死水位为1 226 m,为工程规模论证提供依据。     

丹江口水库库区的泥沙冲淤和河床演变

本文根据丹江口水库建库21年来的实测资料,对库区沿程的泥沙冲淤和河床演变特点进行了分析研究,得出库区沿程泥沙冲淤的三个特点,即:(1)库尾卵石库段在枯水期尚无明显的淤积现象;(2)中上段的沙质推移质淤积区内的滩险河段的航道条件有明显改善;(3)常年回水区悬移质泥沙淤积区内沉降固结,使有效库容的使用年限明显增长。本文还总结了库区沿程纵、横剖面的淤积塑造持点。从汉江库区的河床演变特点看出,建库后是一个淤积重新塑造河床过程,它是在建库前的山区性河谷条件下,入库水沙按照水库调度运用的控制条件,遵循不平衡输沙的淤积规律重新塑造河床。水库淤积重新塑造的河床河型简单,具有单一河槽的倾向性。     

嘉陵江亭子口水库泥沙淤积研究

利用一维不平衡输沙原理对嘉陵江亭子口水库正常蓄水位458 m运用方案进行了库区泥沙冲淤计算分析.计算结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积,水库运用20 a,库区三角洲淤积体的顶点在距坝80 km左右,水库运用50 a三角洲淤积顶点下延至距坝60 km左右;当枢纽运用至100 a末时,库区泥沙淤积量为21.81亿m 3,水库泥沙淤积大部分集中在常年回水区;当枢纽运用至20 a末时,遇不同频率洪水时,受库区泥沙淤积影响,昭化以下41.9 km河段及昭化以上10 km左右河段水位抬高1.05～2.53 m.     

水库泥沙淤积的现象和规律

在河流上修建水库,将破坏天然河流水沙条件与河床形态的相对平衡状态,使水沙条件和河床重新调整。库区水位壅高,水深增大,水面比降减缓,流速减小,水流的推力和挟沙能力显著降低,促使泥沙在库内下沉淤积。水库淤积从纵剖面形态上可分为:三角洲淤积,锥体淤积和带状淤积。决定不同泥沙淤积形态的因素主要有:①水库特性,包括水     

小浪底坝前泥沙淤积对大坝基础渗流影响分析

分析了小浪底水库坝前基础渗压计的观测数据,结果表明水库蓄水初期坝前泥沙快速淤积,垂直防渗效果明显;坝前三角区淤积完成后,淤积铺盖对坝基的防渗效果随库水位的升高而减小、库水位的降低而增加;随着长时间的高水位运行,淤积铺盖削减了大坝工作水头的一半以上,有效地利用了坝前淤积泥沙形成的天然防渗铺盖来减少大坝基础渗漏.     

三峡135 m库水位运用初期坝前泥沙淤积分析

三峡水库135 m库水位蓄水运用,坝前水位抬升近70 m,由于过水面积的显著增加,使水流流速降低,挟沙能力降低,泥沙大幅在库区落淤.在实测资料基础上分析了水库135 m运行初期坝前水沙特性及淤积分布特点,探讨了坝前泥沙淤积的机理.利用水库淤积平衡理论,经计算坝前不同水面宽的保留面积,其结果远小于目前的实测保留面积.目前,坝前泥沙远未达到淤积平衡,理论分析坝前淤积应发生在过水面积较大和水面较宽的库段,这与实际情况是吻合的.坝前水流泥沙粒径极细,孔隙率较大,水下休止角亦很小,因而泥沙在横断面上呈水平直线形态淤积分布,这也是坝前泥沙平淤深槽特征的重要原因.     

中国水科院十多年来泥沙研究综述

为适应我国大规模水利水电建设的需要，早在５０年代水科院成立时，就设立了泥沙研究所（后改名为“河渠研究所”），主要任务是从事我国大江大河治理开发中的泥沙问题的研究，广泛开展了水库淤积、异重流、河床演变与河道整治、渠首和渠系泥沙问题等方面的研究，并先后开展了官厅水库淤积、永定河下游河床演变、三门峡水库淤积、黄河下游河床演变及河道整治的研究，以及荆江河段及南运河的河床演变研究，以后又将研究工作扩展到黄河上游的刘家峡水库、盐锅峡水库、西南的映秀湾水电站、龚咀水库、渔子溪水电站及以礼河水电站等泥沙问题的研…     

长江三峡工程水文泥沙原型观测

三峡工程运行后,大量泥沙将在水库内淤积,下游河床将发生冲刷,其泥沙问题是三峡工程建设中的关键性技术问题之一.我国高度重视三峡工程泥沙问题,投入了大量的人力、物力和财力,在开展泥沙问题研究的同时,更加注重水文泥沙原型观测工作,收集了大量的水位、流量、悬移质泥沙、推移质泥沙、水库淤积、坝下游冲刷和重点河段河道演变原型观测资料,目前已取得显著成效,并且推动了对长江水文泥沙规律的认识和泥沙研究的发展.介绍了长达70 a的工程论证过程以及建设过程中的三峡工程水文泥沙原型观测及其进展情况.     

冲积河流河床演变的滞后响应模型-Ⅰ模型建立

滞后响应是冲积河流河床演变中的一种普遍现象,也是研究冲积河流河床演变规律的关键因素之一。本文基于冲积河流自动调整的基本原理,根据河床在受到外部扰动后的调整速率与河床当前状态和平衡状态之间的差值成正比的基本规律,首先建立了河床演变滞后响应的基本模型,进而建立了适用于不同条件的计算模式,包括通用积分模式、单步解析模式和多步递推模式等。建立的滞后响应模型和计算模式既能描述滞后响应现象又能反映前期累计影响,为定量描述河床特征变量随时间的响应过程提供了理论基础和计算方法。     

水动力学条件下潘家口水库富营养化的控制

通过分析2002年潘家口水库运行调度和水体营养盐的变化情况,确定总磷是水库富营养化限制性因子。采用沃伦维德模型和迪隆模型计算了潘家口水库总磷年平均质量浓度,预测正常蓄水位下,水库富营养化临界状态单位面积允许磷负荷量为2.66 g/(m2.a),入库总磷控制量为173 t/(m2.a)。     

多沙河流水库自适应控制运用

在对现有水库运用模式进行比较分析的基础上,提出了多沙河流水库自适应控制运用的概念,建立了相应的运用模式。该运用模式不仅基于历史的水沙条件,而且兼顾了当前的来水来沙条件、水库地形条件、水库泄流能力、水库的功能等方面的综合影响,并通过多目标优化方法确定坝前运行水位和下泄流量,较现有的运用模式更能体现实际变化规律。为检验该模式的合理性,通过河工模型进行了不同运用方案的排沙试验,并进行了数学模型计算,其结果表明,水库的排沙主要集中于洪峰,水库在运用过程中若能在峰期合理控制,则可以达到既能大量排沙又能增大蓄水的目标,论证了本文建立的水库的自适应控制运用模式的合理性和可行性。     

长江沙市段断面面积对水沙变异的滞后响应研究

通过长江中游沙市站的实测水沙、断面资料的分析表明,沙市站河槽形态的调整对水沙变异存在一定滞后性。为了研究沙市河段河床演变的滞后响应规律,从3个方面对适用于黄河流域的河床演变滞后响应模型进行改进:①以沙市站多年平均枯水位下的断面面积作为滞后响应模型的特征变量;②引入“年组合流量”概念;③在模型迭代公式中使用分段函数,从而得到适用于沙市河段的河床演变滞后响应模型。利用模型迭代公式进行计算,结果表明改进后的河床演变滞后响应模型计算精度R²处于0.7~0.8之间,可以很好地描述沙市站河槽形态的调整规律。     

云南某水电站水库泥沙淤积数值模拟研究

水库泥沙淤积引起库区水位抬高,侵占调节库容,造成库容损失,且有害粒径对水轮机造成磨损,从而引起水轮机运行效率下降、出力和年发电量减小、检修间隔缩短和费用增大。以云南某水电站水库为例,利用非恒定一维模型对库区泥沙淤积形态、泥沙冲淤、过机含沙量等变化进行数值模拟。结果表明:水库泥沙淤积形态为三角洲淤积,泥沙淤积对调节库容的影响较大;通过水轮机水流的含沙量较小、粒径较细,泥沙对水轮机的影响较小;泥沙淤积数值模拟与实测资料相符,因此采用非恒定一维模型进行泥沙淤积数值模拟是可行的,可有效地解决云南地区泥沙淤积数值模拟的难题。     

冲积河流河床演变的滞后响应模型-Ⅱ模型应用

采用三门峡库区累计淤积量、潼关高程、黄河下游高村站平滩面积和利津站平滩流量、科罗拉多河建库后的下游河床冲刷、密苏里河建库后的下游河道展宽以及图尔特北叉河在圣海伦火山爆发后的河床升降资料,对前文建立的滞后响应模型的三种计算模式,包括通用积分模式、单步解析模式和多步递推模式的合理性和适用性进行了检验。三种计算模式的计算结果与实测值均吻合较好,表明滞后响应模型能够很好地描述河床演变中存在的滞后响应现象和前期累计影响,对定量研究冲积河流河床演变的滞后响应具有重要的理论意义和实际价值。     

大型分层水库翻库特性及溶解氧响应研究

翻库对分层水库的水生态环境具有重要意义。通过在大型深水水库潘家口水库的原位监测结合垂向二维水动力-水质-水生态模型对翻库特性及溶解氧(DO)响应进行研究,分别对2018和2020年的水环境过程进行模拟。结果显示,水温分层导致了DO垂向分层,表层DO与气温相关性强,底层DO在分层后持续下降至0,秋季翻转是底层复氧的主要途径。2018年平均运行水位较2020年高14.2 m,表层温水层最大厚度2018年比2020年增加了近10 m,水库翻库从库尾逐渐向坝前推进。在库尾到坝前的距离约30 km的水域,2018年翻库的历经时间比2020年缩短40 d,坝前DO的垂向均匀时间滞后于水温7~10 d。水库水位较低时,翻库产生的表层水体DO下降幅度更大,降幅为3~4 mg/L。分别对水库不同断面可用势能指数(APE)对分层稳定性的过程进行分析,水库在不同年份和不同位置断面的翻库日期与夏季混合循环期的平均APE指数大小具有较好的相关关系。研究为探求大型深水分层水库水环境演变规律,科学合理进行调度提供理论基础。     

基于滞后响应模型的三门峡水库冲淤计算方法

基于水库冲淤平衡纵剖面几何关系和机理分析,得到了潼关高程和库区累计淤积量平衡值的计算公式。进而考虑河道调整速率随冲淤状态及水沙条件变化,采用滞后响应模型单步模式建立了潼关高程和累计淤积量计算方法。结果表明,潼关高程计算值与实测值的决定系数R²在1975—2002年和2003—2018年分别为0.80和0.75,累计淤积量计算值与实测值的决定系数R²在1967—2002年和2003—2018年分别为0.95和0.84。利用准平衡时间与调整速率参数的关系,计算了潼关高程和累计淤积量达到准平衡态所需时间,结果显示,潼关高程达到准平衡态的时间约为10.2年,累计淤积量达到准平衡态的时间约为6.7年,表明潼关高程的变化滞后于累计淤积量的变化。此外,潼关高程和累计淤积量逐时段以平衡值为目标的调整过程体现了河床演变的自动调整与滞后响应特性。     

水库流域年均径流模型的灰色神经网络分析

水库流域年均径流量受诸多因素影响，而年均径流量对水库流域水资源经济开发利用作用显著。利用改进后的灰色模型对某水库流域实测数据的年均径流模型进行了相关影响因子的建模分析，将预测值与实测值作为神经网络的训练样本，对网络进行训练并分别进行识别，同时进行误差分析对比。结果表明，灰色神经网络能对水库流域年均径流模型进行预测分析，精度较高，所得结果与实际观测数据基本相符。