温州浅滩二期围涂促淤方案数值模拟研究

利用数值模拟方法研究围涂促淤方案,能为工程的科学决策提供有力的技术支撑。本文采用了考虑波浪及其破碎作用的波浪辐射应力、波流底切应力、波流挟沙力、破波切应力描述泥沙运动机制,构建了多因素数学模型,对温州浅滩二期围涂促淤方案进行了数值模拟研究。研究表明：1）促淤方案实施后,不会大范围改变周边海域的潮流动力特征,仅在拟建促淤堤附近水域潮流变化明显,不会明显改变南、北口涨落潮流量而影响其分流比,对周边水域基本上没有影响;2）促淤区内流速普遍减小,流速减小有利于泥沙的落淤,促淤区普遍淤积,方案1、方案2平均淤积厚度分别为0.59m、0.51m,就泥沙的落淤环境与促淤效果而言,不留缺口的方案1略优于预留1km缺口的方案2。建议围涂开发先期启动促淤工程建设,以改变围涂水域的泥沙淤积环境,加快围涂区淤涨。     

温州浅滩二期围涂开发对瓯江河口演变的影响分析

围涂开发势必改变河口水域的潮流动力条件,系统分析围涂开发对河口冲淤演变的影响,能为工程的科学决策提供有力的技术支撑.本文介绍了温州浅滩泥沙淤积环境特性,分析了温州浅滩二期围涂开发对瓯江河口冲淤演变的影响.研究表明:温州浅滩的走向与瓯江南、北口潮流的主方向基本一致,围涂开发将局部改变河口的潮流动力,不会强制改变瓯江河口潮流的动力轴线,不会引起其潮流结构的总体调整,围涂开发符合河口自身演变规律;同时,温州浅滩二期围涂区域总体呈冲淤动态平衡状态,开发应采取必要的工程促淤措施,防止局部冲刷的不利影响.     

遮蔽式阴型河口泥沙冲淤演变研究--以瓯江为例北大核心CSCD

瓯江口为典型强潮河口,其河口泥沙淤积体系却有其特殊性。为研究其规律,本文统计分析了该海区动力条件、地貌布局及其历史与现代演变过程,并进行了定量计算。结果表明,平行于海岸线的丘陵带对其河口泥沙沉积起地形遮蔽作用,从而形成了相对特殊的地貌特征。近几十年其地貌的自然发育主要表现为以拦门沙淤积为主导的连锁变化。人类活动对周边冲淤环境的影响已有数百年历史,且随着人口与技术水平的提升逐渐增大,在局部海区演化中已成为关键或主导因素。因此在掌握相应自然规律的前提下可以用工程措施对河口地貌演变进行部分甚至全面引导。     

基于最优控制理论的水库排沙调度优化研究

我国各类水库面临的泥沙淤积问题十分严重,泥沙淤积不仅减少水库的兴利库容、缩短水库使用寿命,还会带来其它一系列包括生态、环境等在内的问题,处于多沙河流上的水库,这一问题尤为突出.因此,对于增强水库排沙减淤的调度运行方式的研究具有重要意义.本文利用最优控制理论,研究了多沙河流水库排沙减淤的优化调度运行方式,并通过实测水沙资料进行计算.由计算结果可以看出,经最优控制理论优化后的水库调度运行,其排沙比大幅度提高,减淤效果明显,可以作为水库排沙优化调度的一种有效手段.     

变化环境下黄河下游治理模式对河床冲淤的影响

针对近年来入黄水沙量减小的形势,结合黄河下游滩区治理的新思路,利用一维水沙数学模型开展了长历时尺度的下游河道模拟研究。采用2013年汛前实测大断面作为初始地形,针对年均来沙3亿t、6亿t和8亿t三组水沙情景,分别模拟了现状宽河治理模式和防护堤窄河治理模式下下游河道未来50年的冲淤演变趋势,重点关注了累计冲淤量、沿程冲淤分布、滩槽冲淤分布和平滩流量等要素的变化趋势。结果表明:三种水沙情景下窄河模式整体均较宽河模式表现为减淤,其中在来沙3亿t的情景下,窄河治理模式的减淤效果在沿程各河段均有体现;在来沙6亿t和8亿t的情景下,窄河治理模式在游荡型和弯曲型河段有所减淤,但在过渡河段增淤,可导致驼峰淤积现象,河床冲淤规律相对复杂,对治理模式的影响需要进一步研究。     

水沙条件变化对三峡水库泥沙淤积的影响

三峡水库上游来水来沙变化必然影响水库淤积发展过程,进而影响航运状况。本文运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了上游水沙条件变化对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,一维计算结果表明,90年代相对于60年代来沙变少变细后,三峡水库的淤积发展过程将明显减慢,淤积部位偏下,并且平衡淤积量也相对于60年代水沙情况下减小;上游建库的综合作用将延缓三峡水库的淤积发展过程,上游建库情况下,变动回水区河段在三峡水库运用40年内不会出现泥沙淤积问题;重庆河段整体呈现冲的趋势,100年内基本不发生淤积。二维计算结果表明,相对于上游无库情况下,上游干流建库后,重庆河段长江干流泥沙淤积量及淤积厚度明显减少,甚至出现冲刷,航运条件明显改善;金沙碛河段受上游干流建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治。     

小浪底水库拦沙期黄河引水对河道泥沙输移影响机理探讨

影响河道泥沙输移效率的因素众多,如水沙协调性、泥沙组成、引水规模、河道形态等。引水对河道泥沙输移会造成增淤或减淤,其增减淤量随水沙条件、分流比、河道边界等因素而变化,本文从黄河泥沙输移规律出发,探讨了不同水沙和冲淤条件下,引水规模对黄河冲积性河道泥沙冲淤调整的影响,量化了增(减)淤判数与分流比、泥沙输移比之间的关系。成果对黄河引水方案的科学制定及引水工程的运行调度具有参考价值。     

长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型研究

本文以自主研发并经过实测资料验证的三峡水库一维非恒定流水沙数学模型为基础,将溪洛渡及向家坝水库纳入整体计算范围,建立了包括溪洛渡、向家坝和三峡三个水库的长江上游梯级水库联合调度一维非恒定流水沙数学模型。本模型为一基于树状河网的全沙模型,可将溪洛渡水库库尾—三峡坝址的长江干流和部分主要支流作为一个整体进行泥沙冲淤同步联合计算,采用该模型对水库群联合运用条件下各水库泥沙冲淤变化及相互影响进行了研究,初步揭示了长江上游特大型梯级水库群泥沙淤积规律。     

大渡河瀑布沟以下梯级电站发电及水沙联合调度方案研究

大渡河中游控制性水库瀑布沟电站的建成投运为下游电站解决长期以来的泥沙淤积问题提供了新的契机。针对大渡河干流年来水时空分布特点,利用瀑布沟水库对径流的调蓄与拦沙作用,充分发挥流域统一调度的优势,提出了解决下游水库泥沙淤积的联合调度减淤方案。利用扩展一维模型,对实施联合调度后各库减淤变化进行了模拟分析,数据显示联合调度减淤方案有助于改善下游水库长期的淤积问题。     

水沙条件变化对青岩子河段泥沙淤积和河势变化的影响

三峡水库入库水沙条件及蓄水进程的变化必然影响青岩子河段的淤积发展过程.蓄水以来的实测资料与可行性论证阶段的成果对比表明,该河段淤积部位基本相同,但淤积数量和范围有所缩小.应用平面二维水沙数学模型,在利用蓄水后实测资料进行验证的基础上,对小同水沙条件下该河段的泥沙淤积和河势变化进行了模拟,60系列结果与已有研究成果基本一致;90系列山于来沙减少且细,同期淤积数量和范嗣缩小,河型转化时间推迟;上游建库的综合作用将使淤积发展过程进一步减缓,但随着上游来沙量逐渐恢复,河型转化仍将发生.三峡水库蓄水后,水沙条件变化仅改变了该河段的淤积发展速率,主要淤积部化及总体演变趋势末发生明显变化,主支汉易位过程中,仍存在碍航问题.     

黄河下游河道洪水冲淤与水沙搭配关系

本文总结了以往对黄河下游河道冲淤临界条件的研究情况；利用1960～1999年422场洪水资料分析了影响洪水冲淤的各种水沙因素，建立了黄河下游4个河段洪水排沙比与综合水沙系数的关系，该水沙系数包括流量、含沙量、洪峰流量变幅、洪水沿程衰减系数、洪水历时等5个因素；利用4个河段的冲淤临界条件勾画出了4个河段洪水冲淤调整与来水来沙搭配(或组合)之间的关系；该关系可为小浪底水库调度决策以及黄河下游治理提供参考。     

海口港秀英港区航道泥沙淤积特征研究

通过不同时期实测地形资料,对比分析了海口港秀英港区航道总体淤积特征及时空分布特征,探讨了航道淤积的影响因素及主要原因,对航道未来的淤积趋势进行了判断,提出了航道减淤对策分析。主要结论如下：秀英港航道淤积时空分布不均匀,空间分布上表现为由近岸向外海航道淤积由强变弱、航道边线淤积重于航道中线的特征,时间分布上有发生短时强淤的风险;航道淤积的主要原因包括大风浪掀起的底部高含沙水体进入航道、边坡向航道的泥沙转移、边坡坍塌、水体悬沙落淤、人工岛建设等;为减小航道淤积,可采取建设防沙潜堤、放缓航道边坡、增加备淤深度等措施。     

适航水深在台山发电厂港口的应用

台山发电厂港口不仅存在较严重的泥沙回淤现象，而且在台风入侵期间还容易产生船舶碍航的骤淤现象，给其港口运煤船舶的正常航行及靠泊带来较大的影响。为此，介绍了其港口海域的水文气象条件和泥沙回淤实测情况及以往的治理措施，总结了其港口有关适航水深技术研究和应用情况，通过科学利用适航水深技术有效地解决了骤淤情况下船舶及时进港的问题，提高了港口通航能力，适当延长了疏浚周期，降低了企业生产成本，节约了社会资源。     

青松水电站首部枢纽水工泥沙模型试验

通过泥沙模型试验,研究了不同入库水沙条件下进入取水口内水流的含沙量和颗粒级配,通过合理控制水库泥沙淤积和水库泄空冲沙,可保证设计所需长期有效的日调节库容。通过试验表明以水库代替沉沙池是可行的。     

黄河下游游荡段非均匀悬沙输移特点

黄河下游水流含沙量大,河床调整迅速,河道输沙能力变幅大,输沙过程与规律复杂。因此研究黄河下游泥沙输移规律,是研究河床变形过程、预测河道发展趋势的基础,对水沙治理与河道整治规划具有重要的现实意义。本文以黄河下游游荡段为对象,基于1986—2015年游荡段实测水沙资料与地形资料,分析了花园口-夹河滩河段与夹河滩-高村河段的非均匀沙输移特点。研究结果表明：①输沙率经验公式的相关性与泥沙粒径有关,泥沙粒径越小,输沙率经验公式的相关性越好,细沙的相关系数可达0.99。②排沙比与来沙系数、河相系数均呈负相关,且河相系数较大时,排沙比变幅较小。夹河滩-高村河段的中沙排沙比与来沙系数、河相系数的相关关系较其他粒径组泥沙更为密切,花园口-夹河滩河段则分别为细沙和粗沙排沙比。③在同时考虑了水沙条件与断面形态对河段排沙比的影响之后,输沙率经验公式的精度明显提高,相关系数在0.48 ~ 0.65之间。     

长江重庆河段平面二维非恒定水沙数值模拟

本文针对长江重庆河段复杂的水沙运动特点和地形条件，考虑悬移质和推移质运动，采用有限元方法建立了平面二维非恒定水沙数学模型，对重庆河段的水流运动和泥沙冲淤进行了模拟。模型中采用张红武提出的不平衡输沙理论以及引入符合重庆河段水沙特点的悬移质挟沙力公式和推移质输沙率公式，对现有三峡库区数学模型进行了改进，并利用重庆河段正态模型试验和原型观测资料对模型进行了验证。结果表明，模型计算的沿程水位、断面流速分布和河床冲淤变化与资料符合较好。     

提高黄河下游输沙能力的复式河道整治方案探讨

在介绍黄河下游河道整治面临的实际问题和已采取的整治措施基础上,结合近年来下游来水来沙条件的实际变化情况,提出在已有河道整治方案基础上开展基于提高黄河下游输沙能力的复式河道整治方案以应对黄河下游泥沙淤积和不同来水过程产生的河势变化问题.通过分析黄河下游河道的断面特征,提出黄河下游存在二级主槽的新概念,并基于此理论分析确定了新河道整治方案下的主要设计参数,定性分析了输沙能力的变化趋势,为以后进一步开展河道整治提供了新的思路.     

悬移质挟沙能力水槽实验方法探讨

水流挟沙能力是研究悬移质泥沙输移的核心问题之一。对不均匀泥沙,由于细颗粒调整的滞后性,传统循环水槽实验较难获取悬移质与河床泥沙相对应的输沙平衡条件,需要大量精度不高的浓度测量和无法避免细沙在系统中循环影响实验精度。本文通过改进水槽进口加沙和增加出口过滤系统,并采用不平衡淤积方式逼近平衡输沙进行实验和研究挟沙。实验得到从淤积趋近平衡的水沙条件,将实验结果与传统实验测量结果及挟沙能力公式计算结果进行比较,结果初步表明：（1）改进系统能更准确控制进口加沙和得到近似平衡的悬移质泥沙浓度、提高悬移质输沙实验的可靠性;（2）解决了传统水槽实验难以获得平衡泥沙浓度的问题,并避免了频繁而且不准确的浓度测量;（3）初步显示传统实验测量泥沙浓度可能较大地偏大于真实挟沙能力。     

梯级水电站水库水沙联合优化调度研究进展

水沙联合调度由于其多目标特性和求解的复杂性,一直都是水库调度中的难点。文中详细阐述梯级水库水沙联合优化调度的基本理论,并介绍了水库优化调度子系统和水库泥沙冲淤计算子系统,总结了水沙联合调度中多目标的选取、目标函数的建立及约束条件的制定等。探讨梯级水库水沙联合调节计算的常规算法和智能优化计算方法,并对子系统间的耦合机理、水沙的链接方式、多目标的处理方法等水沙联合调度中的关键问题进行了分析,提出了梯级水库水沙联合调度研究中一些有待深入研究的问题。建立水库群水沙联合优化调度模型,来定量地描述梯级水库联合调度运行规则、泥沙输移变化规律,实现兴利、防洪、泥沙输移等的最佳协调,成为有待进一步研究的重点。