水庫壩前及泄水底孔內(nèi)泥沙淤積形態(tài)斷面模型試驗

為了指導(dǎo)電站運(yùn)行調(diào)度，龔嘴發(fā)電廠與有關(guān)單位開展了大量的泥沙觀測工作，以壩區(qū)泥沙實測資料為基礎(chǔ)，分析研究了壩前泥沙淤積過程中含沙量及顆粒級配沿垂線的分布規(guī)律；底孔開啟時機(jī)及排沙效果。研究表明，庫區(qū)懸移質(zhì)淤積洲頭在達(dá)到壩址之前，壩前含沙量分布較均勻，底孔排沙作用不大，為減少底孔的沖刷和氣蝕，少開底孔的意見是正確的。當(dāng)淤積洲頭推至壩前后，入庫懸移質(zhì)大量出庫，掌握時機(jī)開啟底孔排沙對減少鄰近機(jī)組過機(jī)含沙量，特別是粗顆粒泥沙及降低壩前局部區(qū)域淤積高程效果明顯。實際運(yùn)行經(jīng)驗表明：底孔開啟時機(jī)最好與壩前降低水位排沙同步，有利于粗沙出庫。

根據(jù)三峽工程蓄水初期2003年6月-2006年10月壩區(qū)河段實測水文及地形資料,對三峽壩區(qū)泥沙模型進(jìn)行了泥沙淤積驗證,分析了模型試驗成果與原形實測資料間產(chǎn)生偏差的原因,認(rèn)為三峽壩區(qū)泥沙模型的試驗結(jié)果與原型實測資料基本一致,模型的泥沙淤積規(guī)律和淤積分布與原型基本相同,定量預(yù)報具有一定精度;造成原型與模型淤積偏差的主要原因是,模型沙的相似性、模型含沙量比尺和沖淤時間比尺的適應(yīng)性、模型異重流運(yùn)動的相似性。在此基礎(chǔ)上,提出了進(jìn)一步開展三峽壩區(qū)泥沙問題研究和適當(dāng)調(diào)整模型部分比尺的建議。

在隧洞輸水過程中,由于來水含沙量大,容易產(chǎn)生泥沙淤積對工程運(yùn)行造成威脅。文中對于中部引黃工程泵站出水池各種可能工況進(jìn)行了模型試驗,根據(jù)模型試驗的結(jié)果對出水池設(shè)計體型進(jìn)行了驗證。試驗結(jié)果表明,出水池能起到一定的沉沙池作用,但無論何種工況,如果不能將出水池中泥沙清除,都將在一定時間內(nèi)淤積至沖淤平衡狀態(tài),使入池泥沙基本送入隧洞中。所取得的試驗成果對工程設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。

瓦斯河龍洞水電站是以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)的引水式電站,隨著時間推移電站需經(jīng)歷近期到遠(yuǎn)期兩種不同庫水位運(yùn)行條件,因此,電站設(shè)計階段,其取水防沙措施必須兼顧攔沙、拉沙、導(dǎo)沙等設(shè)施的近期和遠(yuǎn)期兩種運(yùn)行條件,并能節(jié)省投資和方便未來施工改造,這在一定程度上增加了優(yōu)化設(shè)計和模型試驗的難度。通過水工模型試驗研究,開展了該電站不同時期引水防沙的研究,并對樞紐導(dǎo)沙、防沙設(shè)施布置及結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化,從而較好解決了電站的引水防沙問題,也為以后類似的需分期運(yùn)行的電站如何處理好不同時期的泥沙問題提供一定的參考。

針對深溪溝水電站泥沙淤積問題進(jìn)行了相應(yīng)的物理模型試驗研究。在驗證廠前導(dǎo)沙坎攔沙效果的基礎(chǔ)上,分別研究了在電站正常運(yùn)行結(jié)合泄洪沖沙以及關(guān)閉電站敞泄拉沙2種樞紐調(diào)度方式下的庫區(qū)泥沙淤積物的沖刷效果。試驗結(jié)果表明:關(guān)閉電站敞泄拉沙時庫區(qū)泥沙淤積物被大量沖刷,河床高程明顯降低,尤以來流量6290m3/s和3300m3/s2個級別的沖刷效果最好。

本文以恒河華洲水庫工程長系列的水沙資料進(jìn)行分析，由于沙量資料僅有1958年-1992年共35年系列，為此，水沙系列采用1958年1月～1992年12月的水沙系列進(jìn)行分析計算，計算表明：恒河華洲水庫淤積形態(tài)為三角洲淤積，并得出該水庫不同運(yùn)行年限的淤積量、淤積庫容曲線以及壩前淤積高程。為確定供水建筑物進(jìn)水口最低高程提供基礎(chǔ)參數(shù)，以便更合理的確定水工樞紐工程的總體布置。

本文通過分析克孜爾水庫流域的整體現(xiàn)狀,對水庫上游泥沙沉積率高、淤積過量的情況,提出建立人工輔助排沙動床模型。通過試驗方案布置,對方案的試驗效果進(jìn)行分析,得出丁壩+導(dǎo)流順壩+排沙渠相結(jié)合方案效果較理想,方案實施后水庫運(yùn)行數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果對比,證明水庫原型實施效果與試驗結(jié)果吻合。

本文介紹了百龍灘水電站初設(shè)階段壩區(qū)泥沙模型的設(shè)計與試驗情況。對原樞紐的防沙、排沙措施進(jìn)行修改。

尼那水電站是一座日調(diào)節(jié)的中型水電站，庫容較小而來沙較多。為研究水庫的減淤防淤措施和合理的運(yùn)行方式，進(jìn)行了壩區(qū)泥沙模型試驗研究。通過對三個不同的樞紐布置方案進(jìn)行對比試驗，預(yù)估了各方案在不同來水來沙和運(yùn)行水位情況下的庫區(qū)沖淤地形；研究了樞紐不同布置方案的排沙情況，探求了最大限度減少水庫泥沙淤積，使水庫長期保持有效庫容的工程措施，優(yōu)選了樞紐布置方案，為該工程的設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)，也可供類似工程設(shè)計時參考。

坎爾其水庫壩面溢洪道模型試驗——對坎爾其水庫壩面溢洪道進(jìn)行水工模型試驗，測得在陡槽段0+058樁號附近有局部負(fù)壓出現(xiàn)，為了使設(shè)計更加合理，在陡槽段0+058樁號處設(shè)置了摻氣槽，減小局部負(fù)壓，設(shè)置摻氣槽后堰上游和陡槽段流態(tài)平穩(wěn)，水面無大的波動，可以滿足泄...

大龍?zhí)端畮旆潘卓讬z修門擋水水頭較高,同時被上游泥沙淤積嚴(yán)重。文章根據(jù)工程加固的現(xiàn)狀條件,對閘門采用了新型的圓錐形結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,便于閘門在泥沙淤積條件下順利開啟,同時在結(jié)構(gòu)上采用了新型的充水平壓措施,有效降低了啟閉機(jī)的啟門力。

針對浯溪口水利樞紐進(jìn)口流態(tài)、下游河道消能防沖、電站進(jìn)口泥沙淤積等問題進(jìn)行了試驗研究,通過縮短電站與低孔上游導(dǎo)墻,將其頭部改為半圓形,以及表孔段與左壩段之間的連接擋墻采用扭曲面平順銜接、表孔消力池內(nèi)設(shè)置消力墩等措施,取得了較好的效果.

針對雜木寺水電站樞紐布置、泄水建筑物進(jìn)口及消能工的體型優(yōu)化、庫區(qū)拉沙以及下游河道的消能防沖等問題進(jìn)行了41個方案的試驗研究和論證分析,通過在電站進(jìn)口加設(shè)導(dǎo)沙坎、在泄洪沖沙閘末端加設(shè)小挑坎以及在消力池右邊墻出口段加設(shè)導(dǎo)流墩等措施,較好地解決了庫區(qū)拉沙問題及樞紐的泄洪消能問題。提出的推薦方案具有體型簡單,易于施工,操作靈活、工程量小、下游河道沖刷較淺等優(yōu)點,達(dá)到了泄洪消能試驗的目的,滿足了設(shè)計要求,并被應(yīng)用于工程設(shè)計中。

泥沙的淤積,是水庫、電站非常關(guān)心的問題。根據(jù)實測泥沙資料,按沙量平衡原理計算麻石庫區(qū)的泥沙淤積情況,現(xiàn)介紹如下。麻石電站位于都柳江和潯江的匯合口下游26.8公里處的融江河段上(見圖1),以發(fā)電為主。總庫容2.7億米~3,有效庫容0.6億米~3,庫區(qū)集水面積19940平方公里,水庫上下游均設(shè)有水文站。一、水文站分布情況(一)入庫站:1.涌尾站位于都柳江下游,集水面

博斯坦水庫工程水工模型試驗按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計.根據(jù)試驗任務(wù)要求,水工試驗?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型.通過試驗,改進(jìn)原設(shè)計方案的表孔溢洪洞設(shè)計,取消隔墻,加長收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程.

對上海市水源基地的青草沙供水泵站工程進(jìn)行了流道的優(yōu)化水力設(shè)計、水力模型選擇和泵裝置的模型試驗。介紹了模型試驗的試驗系統(tǒng)、試驗準(zhǔn)則和4個水力模型的試驗結(jié)果。試驗結(jié)果表明:全調(diào)節(jié)混流泵模型性能最優(yōu),在設(shè)計揚(yáng)程5.8m時處于高效區(qū),葉片角度-2°時模型效率高于79.5%,原型流量34.6m3/s,在最不利運(yùn)行條件(零揚(yáng)程)下,臨界汽蝕余量小于10m,滿足工程設(shè)計要求,且能安全可靠并高效運(yùn)行,推薦采用。

博斯坦水庫工程水工模型試驗按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)試驗任務(wù)要求,水工試驗?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型。通過試驗,改進(jìn)原設(shè)計方案的表孔溢洪洞設(shè)計,取消隔墻,加長收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程。

新疆南疆地區(qū)水庫由于建庫初期蓄水運(yùn)行,庫容快速淤損,雖然改變了運(yùn)用方式,庫區(qū)仍淤積嚴(yán)重。本文以水流運(yùn)動方程及經(jīng)過作者修正的泥沙運(yùn)動方程為基礎(chǔ),同時引入與實測資料相符合的水流協(xié)沙力、動床阻力、泥沙級配等計算公式作為補(bǔ)充方程,構(gòu)造出新疆卡拉貝利水庫庫區(qū)泥沙淤積一維數(shù)學(xué)模型。然后,采用清華大學(xué)一維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型重新進(jìn)行了模型分析驗證計算。其結(jié)果表明,該模型能很好地模擬新疆南疆地區(qū)河道的輸沙特性及河床變形規(guī)律。

通過對烏魯瓦提水庫近泥沙觀測資料的分析,根據(jù)烏魯瓦提水庫泥沙的淤積特點,分析預(yù)測烏魯瓦提水庫泥沙淤積的發(fā)展趨勢,為研究多泥沙河流山區(qū)型水庫淤積特性和水庫綜合調(diào)度運(yùn)用提供借鑒與參考。

汾河水庫是山西省最大的水庫,也是省城太原市最重要的供水水源。分析水庫淤積特征及原因,可以為進(jìn)一步加強(qiáng)水庫管理提供科學(xué)依據(jù)。對汾河水庫1962~2008年淤積情況分析表明:水庫淤積量總體呈減小趨勢,汛期降水量和來水量是造成水庫淤積的主要原因,水土保持措施的實施對減小水庫淤積具有重要作用。

為分析白石水庫泥沙淤積影響因子并準(zhǔn)確計算各因子的影響程度,定性分析了白石水庫水沙情況,獲取了泥沙淤積的主要影響因子;再依據(jù)2001～2008年白石水庫水沙資料,采用偏最小二乘法建立模型,定量計算各影響因子對水庫泥沙淤積的影響程度,采用灰色關(guān)聯(lián)度法驗證了計算結(jié)果。結(jié)果表明,影響白石水庫泥沙淤積的主要因子及其影響程度為平均流量35.26%、汛期降水量30.66%、入庫水量15.31%、出庫水量12.52%、平均輸沙率3.55%、最大流量2.65%和平均含沙量0.05%。

本文通過對新疆克孜爾水庫1953-2008年近56的年入庫懸移質(zhì)泥沙觀測資料的分析,得出結(jié)論:克孜爾水庫泥沙淤積速度過快是由于近10年來,渭干河出現(xiàn)了豐水、豐沙的水文年景過程,大洪水及特大洪水挾帶大量泥沙是造成水庫泥沙淤積嚴(yán)重的主要原因。同時介紹了克孜爾水庫目前采取的減緩水庫泥沙淤積速度的排沙措施:異重流排沙、低水位渾水排沙的運(yùn)用情況。從而提出了從根本上解決水庫泥沙淤積日趨嚴(yán)重問題的有效措施是:采取人工輔助工程措施進(jìn)行沖淤排沙,可使水庫長期保持一定的防洪庫容、興利庫容,以延長水庫的使用壽命。