水沙模型華洲水庫工程泥沙淤積及回水計算

營盤河為廟林電站大壩上游左岸的一條支流,距壩址約4280m處匯入洛澤河。由于泥沙淤積,河道嚴(yán)重阻塞。通過對設(shè)計可研報告回水分析和現(xiàn)場實勘情況比較,分析水庫回水對營盤河支流泥沙淤積的影響。

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%。

水庫壩前及泄水底孔內(nèi)泥沙淤積形態(tài)斷面模型試驗——通過斷面泥沙模型試驗，對某水庫泄水底孔壓力段內(nèi)泥沙淤積形態(tài)和壩前泥沙淤積高程進(jìn)行了分析研究,試驗結(jié)果表明，在泄水底孔關(guān)閉運(yùn)用的前兩個月（10月和11月）壩前泥沙淤積速率較高，這兩個月的泥沙淤積厚度達(dá)...

本文采用《遼寧省中小河流（無資料地區(qū)）設(shè)計暴雨洪水計算方法》,對花古水庫壩址處洪水進(jìn)行分析計算,采用圖表法與面積比法對洪水計算進(jìn)行比較,并對泥沙淤積情況進(jìn)行分析,計算的成果可為花古水庫的運(yùn)行管理提供參考數(shù)據(jù)。

一、劉家峽水庫概況劉家峽水庫由黃河干流、洮河及大夏河支流組成,水庫正常高水位1735m,相應(yīng)設(shè)計庫容57億m~3,其中黃河、大夏河、洮河庫區(qū)各占94%、4%、2%.有效庫容41.5億m~3,死水位1694m,相應(yīng)死庫容15.5億m~3.劉家峽水庫自1968年10月蓄水至1992年10月,24年全庫共淤積泥沙13.16億m~3,其中黃河干流庫區(qū)淤積12.00億m~3,洮河庫區(qū)淤積0.72億m~3,大夏河庫區(qū)淤積0.44億m~3,各庫區(qū)相應(yīng)庫容百分?jǐn)?shù),全庫占23%、黃河占22%、洮河占63%、大夏河占19.3%.

水庫工程泥沙淤積直接影響了水利樞紐工程的安全有效運(yùn)行。本文以北盤江水系某小型水庫為研究對象,以水庫水文資料、庫區(qū)原河道比降和淤沙平衡比降等信息為基礎(chǔ),計算不同高程水位下的淤沙體積,建立泥沙淤積頂點高程與泥沙淤積年限的關(guān)系,研究結(jié)果表明供水管道進(jìn)口在水庫正常運(yùn)用期內(nèi)(30年)不會被泥沙淤積堵塞。

為分析泥沙淤積對白水水庫庫容及死水位選擇的影響,對水庫來水來沙和淤積形態(tài)進(jìn)行計算分析,設(shè)計水庫淤積形態(tài),從而確定壩前淤積高程、死水位和水庫淤積后有效庫容.為了工程更安全的興利運(yùn)用,采用錐體淤積形態(tài)設(shè)計.根據(jù)設(shè)計成果,白水水庫運(yùn)用50a后,庫區(qū)淤積泥沙187.78萬m3,壩前淤積高程為1218m,正常蓄水位下有效庫容約1094萬m3.綜合考慮泥沙淤積、灌溉效益、庫區(qū)淹沒影響及工程投資等主要因素,確定水庫死水位為1226m,為工程規(guī)模論證提供依據(jù).

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。

義氣河屬山區(qū)性河流,流域植被較好,河床穩(wěn)定,河底由礫石和卵石組成。團(tuán)山子水庫建成后,由于改變了天然河道的泥沙輸移特性,河流中的泥沙將部分淤積在水庫中。通過對團(tuán)山子水庫工程進(jìn)行淤積分析認(rèn)為,工程建成后,水庫泥沙淤積對工程及其運(yùn)行的影響不大。為了更好的發(fā)揮工程的正常效益,建議采取在壩址設(shè)置泥沙觀測站,加強(qiáng)水庫上游流域水土保持、科學(xué)合理調(diào)度水庫等措施,使泥沙淤積對團(tuán)山子水庫工程的影響降到最低程度。

一統(tǒng)河屬山區(qū)性河流,流域內(nèi)植被良好,河床比較穩(wěn)定,河底由淤泥和細(xì)沙及鵝卵石組成。大迫子水庫建成后,由于改變了天然河道的泥沙輸移特性,河流中的泥沙將有一部分淤積在水庫中。通過實測資料對大迫子水庫工程進(jìn)行淤積分析計算認(rèn)為,工程建成后,水庫泥沙淤積對工程及未來運(yùn)行的影響較小。

三峽工程按175m方案蓄水后,隨著水庫運(yùn)行時間的增長,重慶主城區(qū)河段的泥沙淤積將成累積性增加,邊灘加高加寬,河床發(fā)生一定的演變,泥沙淤積將會對該河段的港口、航道和沿江市政基礎(chǔ)設(shè)施和生態(tài)環(huán)境等造成一定的負(fù)面影響。綜合各方面的研究成果,進(jìn)一步加大長江上游的水土保持力度、采取建庫攔沙及蓄水攻沙、根據(jù)泥沙淤積情況規(guī)劃調(diào)整河道岸線,實施港口改造和航道整治等綜合措施,是減少重慶河段的泥沙淤積,降低其負(fù)面影響的有效途徑。

新疆渭干河流域?qū)儆诟吆澈恿?。開展泥沙淤積發(fā)展規(guī)律的研究,制定合理的水庫運(yùn)行和排沙方案,恢復(fù)和維持長期有效庫容,將有助于克孜爾水庫合理調(diào)度,緩解灌溉、防洪和發(fā)電的矛盾,對充分發(fā)揮工程的灌溉、防洪、發(fā)電等經(jīng)濟(jì)效益和社會效益有著重要的指導(dǎo)意義。另外,通過對水庫泥沙淤積發(fā)展規(guī)律的研究,還可為流域水土保持、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、水庫可持續(xù)運(yùn)行的有效實施提供重要的研究基礎(chǔ),也可為其他水庫泥沙問題的解決提供參考依據(jù)。

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。

黑山峽河段的開發(fā)方式有大柳樹一級高壩和小觀音高壩加大柳樹低壩兩級2個開發(fā)方案。通過泥沙沖淤計算,對黑山峽河段不同開發(fā)方式的各時期調(diào)節(jié)庫容、攔沙減淤作用、蓄水造峰情況及死庫容等幾方面進(jìn)行了比較:大柳樹高壩有調(diào)節(jié)庫容大、攔沙減淤時間長、蓄水造峰作用強(qiáng)等優(yōu)點,黑山峽一級開發(fā)比二級開發(fā)能更大限度地發(fā)揮水庫的綜合效益。

水庫泥沙淤積計算,作為水庫工程設(shè)計的重要組成部分,直接影響到工程設(shè)計的質(zhì)量。針對不同的適用性,分別介紹了一維恒定不平衡非均勻沙數(shù)學(xué)模型及攔沙效率經(jīng)驗面積減少法的計算原理、計算方法和計算中應(yīng)注意的問題。同時,通過將其在云南省實際工程的計算成果與實測資料進(jìn)行比較,證明這兩種計算方法是合理可行的。

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。

依據(jù)三峽蓄水后變動回水區(qū)的實測資料,初步分析了三峽水庫175m正常蓄水下變動回水區(qū)輸沙過程及該河段沖淤特性,揭示了航道調(diào)整的內(nèi)在機(jī)理,總結(jié)了水沙條件變化和河段沖淤規(guī)律。結(jié)果可為減少變動回水區(qū)的泥沙淤積及淤沙淺灘的治理提供科學(xué)依據(jù)。

在山區(qū)河流修建水電樞紐往往會修建相應(yīng)的輔助設(shè)施,如沉沙池、調(diào)壓井等,然而固增電站則是采用以水庫代替沉沙池的方案,即"以庫代池"。通過水庫泥沙調(diào)度進(jìn)行沉沙和沖沙試驗,起到了傳統(tǒng)的地下沉沙池的效果,為工程節(jié)約了投資并且減少了工程量。該電站通過改變水庫運(yùn)用方式,合理的控制水庫泥沙淤積和排泄水庫中的泥沙,可保證設(shè)計所需長期有效的日調(diào)節(jié)庫容,取得了良好的效果,值得同類型水庫借鑒。

依據(jù)庫區(qū)河床橫斷面測量數(shù)據(jù),用反算法計算來沙量;通過對三角洲淤積體的分析和上游潘口水電站興建后的影響,判斷黃龍灘水庫泥沙淤積趨勢。經(jīng)分析認(rèn)為,淤積泥沙不影響水庫壽命和防洪標(biāo)準(zhǔn)。

采用swat模型,在gis技術(shù)和流域基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫的支持下,對研究區(qū)徑流和泥沙進(jìn)行了模擬研究,利用2006—2009年的日徑流和泥沙監(jiān)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了校準(zhǔn)和驗證,驗證結(jié)果表明swat模型適用于研究區(qū)。結(jié)果表明:區(qū)內(nèi)土壤侵蝕強(qiáng)度以微度為主,年均泥沙量為15.395萬t;不同土地利用方式下的土壤侵蝕模數(shù)不同,耕地土壤侵蝕模數(shù)最大為475.84t/(km2.a),泥沙量占總量的94.4%,且季節(jié)性較強(qiáng),在7月、8月的產(chǎn)沙量占全年總量的67.9%;年均入庫水量和入庫泥沙分別為10.899億m3、8.265萬t,其中渾河流域貢獻(xiàn)率最大,其次為蘇子河流域。本研究揭示了遼寧省主要城市供水水源的大伙房水庫匯水區(qū)水土流失規(guī)律,為水土保持和面源污染防治提供了重要基礎(chǔ)支持。

對克孜爾水庫入庫懸移質(zhì)泥沙資料進(jìn)行插補(bǔ)延長統(tǒng)計,就入庫泥沙年際變化、年內(nèi)變化做了簡要分析。分析認(rèn)為,克孜爾水庫入庫水沙對應(yīng)關(guān)系相當(dāng)一致,豐水年基本對應(yīng)豐沙年,但沙量的變化幅度顯著大于水量的變化幅度,且沙量比水量更集中于汛期。了解和掌握這一水沙特性,可為水庫泥沙淤積規(guī)律和發(fā)展趨勢研究,尋求減緩水庫淤積的措施提供科學(xué)依據(jù)。