三峡库区细颗粒泥沙淤积及一维数值模拟研究

三峡蓄水后入库水沙条件发生新变化,基于实测资料采用输沙法计算库区细颗粒泥沙淤积量,2003～2012年库区总淤积量为14.37×10~8t,粒径小于0.016mm的细颗粒泥沙淤积量占比为60.7%.采用传统的一维水沙数学模型模拟粒径大于0.016mm的泥沙淤积量与实测值相符,而小于该粒径的泥沙淤积量明显偏小,此类细颗粒泥沙淤积应考虑絮凝作用.基于絮凝沉速的现场测量结果拟合絮凝沉速与水流流速的关系,据此计算挟沙力,各粒径组泥沙淤积量级沿程分布与实测值吻合较好.三峡水库论证阶段认为粒径小于0.01mm的泥沙为冲泻质不淤积,本文结果表明粒径小于0.016mm的细颗粒泥沙发生絮凝而淤积,在泥沙淤积模拟中应予以考虑.     

水库泥沙淤积的灰色动态模型

本文以头屯河水库泥沙淤积的时间序列数据为依据,应用灰色系统理论,建立了水库泥沙淤积的灰色动态模型,得到了累积淤积量的变化规律,提出了直到1994年的累积淤积量的预测值。1989年以前的模型计算值与实测值吻合良好。     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程、水库的长期运用及影响航运状况.运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响.一维计算结果表明,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前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,金沙江建库后,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;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治.     

长江上游梯级水库泥沙冲淤长期预测初步研究

采用长江上游梯级水库联合调度泥沙数学模型,开展了考虑干支流水库群拦沙影响的长江上游梯级水库联合调度泥沙冲淤500年长期预测计算,并对乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库淤积过程及库区淤积初步平衡时间进行了初步分析.结果表明:在1991~2000年水沙条件下,不考虑龙盘梯级时,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库的库区淤积初步平衡时间分别约为140、230、260、270、340年;考虑龙盘梯级时,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡水库的库区淤积初步平衡时间分别约为180、270、290、300、370年.各水库淤积平衡时间均比原设计有较大延长.     

基于小波神经网络的水库泥沙预测

针对水沙机理复杂,水文预报中泥沙难以预测的问题,将小波神经网络应用到水库入库含沙量、泥沙淤积量预测,计算简便,预测结果可为水库短期调度运行和长期运行管理提供依据.采用梯度修正法修正网络权值和小波基函数参数,通过分析影响水库入库含沙量、泥沙淤积量的主要因素,分别建立小波神经网络预测模型.以某水库为例,对其入库含沙量及泥沙淤积量进行了预测.与实测结果的对比分析表明,预测结果的确定性系数分别达到0.70及0.97,且入库含沙量的预测结果较BP神经网络预测结果好.该方法预测精度较高且计算方便.     

山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用

针对我国西部山区多沙河流存在急流、含沙量大的特点,建立了山区水库干支流一维非均匀非饱和输沙数学模型,模型采用一阶迎风格式对运动方程对流项进行离散,能够模拟山区河道急流.模型验证表明,计算水库淤积具有较好的精度.对戛洒江一级水电站运行后库区干支流泥沙淤积预测表明:水库呈现三角洲淤积态势,干流库区运行100a总淤积量为13.75亿t,未达到冲淤平衡,支流库区运行80a总淤积量为8.8亿t,达到冲淤平衡;水库运行100a后总库容损失率为57.53%.     

金沙江建库对三峡水库泥沙淤积的影响

金沙江上梯级水库的修建必然影响水库淤积发展过程,进而水库的长期运用及影响航运状况。本文运用一维及二维泥沙数学模型计算分析了金沙江建库对三峡水库泥沙淤积及航运的影响,一维计算结果表明,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前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,金沙江建库后,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;金沙碛河段受金沙江建库影响较小,仍会出现碍航问题,需要进一步整治。     

水库泥沙淤积对有效库容的影响规律研究

尽管大坝在生产活动和经济生活中发挥了重要作用,但同时也改变了本地区原有河流天然径流特性,使原有径流过程发生了较大变化.修建水库很大程度改变了河流自身冲淤平衡状态,而水库淤积和重新建立新的平衡是一个长期的过程,这给上下游带来长期、深远的影响.虽然水库的兴建历史久远,但多沙河流水库泥沙淤积仍是一个突出问题.研究表明:大坝经济效益的多少在很大程度上取决于水库有效库容的大小,一般而言,有效库容越大,水库可调节用于发电的流量就会更大,电站的总经济效益就会越大.为了减少泥沙危害的影响,国内外专家研究了不同种类的泥沙清淤方案和方法,但其根本的任务就是如何清除掉每年入库而占据有效库容的那部分泥沙量.本文结合上述问题,根据非均匀质(悬移质和推移质)不平衡输沙原理建立水库泥沙淤积的一维数学模型,计算中,按全沙模式和划分时段、河段,逐时段、逐河段进行,找出淤积量与有效库容的关系,为后续水库运行管理提供理论依据.     

汉江白河水库泥沙淤积研究

通过一维水库泥沙淤积模型对白河水库泥沙淤积状况进行了计算,分析了水库淤积过程以及由于泥沙淤积而造成的变动回水区洪水位的抬高,为水库的规划设计提供参考.     

张峰水库库区泥沙淤积预测

根据沁河流域飞岭站和润城站的历年实测资料，用一雏非恒定非饱和输沙模型，对张峰水库库区泥沙淤积进行了预测，并对水库干流和支流的淤积形态进行了判别，测算出多年水库的淤积量，以及多年校核洪水位下的总库容损失。     

新疆乌鲁木齐河水沙变化趋势分析

本文主要依据英雄桥水文站实测径流、泥沙资料对乌鲁木齐河径流、泥沙时空变化特性进行简略分析,分析了乌鲁木齐河49年来径流量、含沙量、输沙量的变化趋势,对掌握乌拉泊水库泥沙淤积及开发乌鲁木齐市水资源具有重要意义。     

溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间矛盾,本文以溪洛渡-向家坝梯级水库为例,考虑上游修建白鹤滩水库条件,对两座水库汛末蓄水时间进行了优化研究.首先讨论两库蓄水时间调整对梯级水库发电、航运以及泥沙淤积的影响;然后构建梯级水库水沙联调多目标决策模型对两库蓄水时间进行优化决策,得到溪洛渡—向家坝梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集;最后应用加权理想点评价模型对非劣解进行评价,给出不同目标权重下满足发电和减淤要求的梯级水库最佳蓄水方案.结果表明,(1)增加梯级水库发电量,势必要提前水库汛末蓄水时间,这必以增加库容淤损率为代价;(2)各目标权重不同,最优方案不同.当泥沙目标权重较大时,溪洛渡水库9月21日蓄水比9月11日蓄水好,且泥沙目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越晚;当发电目标权重较大时,溪洛渡水库9月11日比9月21日蓄水好,且发电目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越早.研究成果可为溪洛渡—向家坝梯级水库正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学的依据.     

近60年来洞庭湖出湖泥沙动态变化与影响机制

洞庭湖是长江中游重要的调蓄湖泊,其出湖泥沙变化过程影响着湖泊演变和江湖关系调整.基于洞庭湖代表性水文站长时间序列的水文数据,利用百分位数、变差系数和小波分析等方法,分析洞庭湖出湖输沙量的动态变化特征及其控制因素.结果表明:洞庭湖出湖泥沙在1951—2015年可分为1951—1970年、1971—2002年和2003—2015年三个阶段,其中前两个阶段表现为下降趋势,2003—2015年年均输沙量则呈上升趋势;出湖输沙量年内分配不均,1951—1970年主要集中于3—12月,1971—2015年主要集中于3—8月,但2003—2015年输沙量峰值由1951—2002年的4月推迟至5月;出湖输沙量周期表现为44年和24年的全尺度周期震荡.从径流、水利工程建设和湖盆冲淤的角度分析洞庭湖出湖输沙量的变化原因,发现:出湖径流是造成输沙量年内分配不均的季节性变化特征和主周期模式的重要原因;荆江裁弯工程是导致1971—2002年洞庭湖出湖输沙量大幅减少的根本原因;随三峡工程运行,洞庭湖2003—2015年多年平均出湖输沙量相比于1971—2002年减少了30.1%;此外,洞庭湖湖盆由淤积转为冲刷,导致洞庭湖出湖输沙量在2007年之后有所增加.     

白沙水库—维泥沙数学模型及电厂取水方案计算

根据白沙水库的水沙运动特点和库区地形条件,考虑了悬移质、推移质泥沙及水库异重流因素建立了一维全沙不平衡非耦合数学模型．利用１９７９年～１９８７年连续９年的库区淤积量资料对模型进行了验证．在设计来水来沙及水库调节条件下,应用所建模型预演了未来３０年水库淤积对电厂取水口的影响．结果表明：白沙水库运行３０年后,输水洞上层闸门不会被淤死,仍能正常输水,保证电厂的取水发电．     

白沙水库一维泥沙数学模型及电厂取水方案计算

根据白沙水库的水沙运动特点和库区地形条件，考虑了悬移质、推移质泥沙及水库异重流因素建立了一维全沙不平衡非耦合数学模型。利用１９７９年￣１９８７年连续９年的库区淤积量资料对模型进行了验证。在设计来水来沙及水库调节条件下，应用所建模型预演了未来３０年水库淤积对电厂职水口的影响。结果表明：白沙水库运行３０年后，输水洞上层闸门不会被淤死，仍能正常输水，保证电厂的取水发电。     

近60年来降水与人类活动对长江中下游泥沙情势影响定量评价

为定量评价长江中下游近60年来泥沙情势变化,运用Mann-Kendall非参数检验、均值差异T检验,累积曲线法等方法对长江中下游宜昌、汉口和大通3个水文站1954～2016年输沙量与长江流域年均降水量进行趋势和突变检验,采用累积量斜率变化率法,定量评估长江流域降水和人类活动对长江中下游输沙量变化的贡献率,评价长江中下游泥沙改变的影响因素,并运用河流影响因子法(River Impact,RI)对长江中下游泥沙情势改变程度进行定量评价.研究结果表明:(1)整体上长江流域降水量呈增加趋势,但增加趋势并不明显,长江中下游年输沙量呈明显下降趋势,输沙量基本在1992年和2002年出现转折;(2)通过计算宜昌、汉口、大通3站的RI值于2002年后分别达到0.04、0.15、0.19,均介于0～0.25为严重改变的范围之内,得知三峡水库蓄水对长江中下游泥沙影响达到严重改变程度;(3)输沙量在年际变化上主要受人类活动影响,气候变化对年输沙量的影响较小,人类活动在不同时期的贡献率均超过80%;(4)水库蓄水拦沙、河道采砂和水土保持工程是导致长江中下游输沙量显著减少的主要原因.     

长江上游主要支流水沙特性及其影响因素分析

雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江的水沙特性是决定长江泥沙变异的关键因素之一,关乎三峡水库的合理运行,关系着长江流域水资源的合理开发利用及水生态平衡.本文基于2002—2016年期间,长江主要支流设置的桐子林、高场、北碚、武隆4所重要控制性水文站水文泥沙监测资料,深入系统地探讨水文泥沙参量的变化特征及其影响因素,借助统计软件SPSS进一步分析水文泥沙参量的相关性.研究结果表明:在时序上,各支流年均含沙量、年输沙量、年输沙模数降低22.57%～91.54%,年径流量雅砻江、岷江和乌江增大3.28%～17.96%,嘉陵江降低1.58%;嘉陵江和乌江的中值粒径增大50%～80%.水电站的修建导致年均含沙量、年输沙量、中值粒径、年输沙模数降低5%～79.34%;强降雨、滑坡、塌方、泥石流、溃坝等自然灾害以及人为诱发滑坡和向河道倾倒土石体致使年均含沙量、年输沙量、年输沙模数增大20%～702.94%.参数间相关性由强到弱排序为年均含沙量和年输沙量/年输沙模数,年径流量和年均含沙量,年径流量和年输沙量/年输沙模数,年均含沙量和中值粒径,中值粒径和年输沙量/年输沙模数,以及年径流量和中值粒径.研究成果将为长江支流梯级电站的规划设计、三峡水库的合理运行提供理论支撑.     

流沙河气候变化与人类活动导致的泥沙变化

采用澜沧江下游一级支流流沙河勐海水文站38年月平均悬移质输沙量资料,通过考察1966-1992和1993-2003年两时段勐海站输沙变化,反映已建的漫湾水库拦沙后,下游支流泥沙补充增减状况．结果表明：水库建成后,勐海断面年均输沙比建库前增加了42％,而期间勐海气象站月平均降水与水文站断面月平均流量没有明显的增减趋势,说明泥沙增加趋势是由于区域内土地利用及覆被变化引起的,是人类活动影响的结果．     

巢湖湖盆及其变迁研究

本文论述了巢湖湖盆变迁的几个问题,利用建立的水沙模型,对巢湖泥沙淤积的年淤积量进行了系列计算,并根据其结果对湖泊的淤积趋势、淤浅分布进行预测。     

浅析巴音沟河渠首拦砂库技术设计

1．基本概况 巴音沟河是一条多沙性河流，年均输沙量175．5万吨，排沙问题一直是困扰巴音沟河渠首正常运行且久治不愈的顽疾。巴音沟河渠首于1957年建成时为“印度式”，运行后排沙不利，上、下游淤积严重。1958年改造成“费尔干式”，后又经多次改造，排沙效果仍不理想：为了解决泥沙问题，1971年在渠首前修建临时性拦沙库，1981年又将临时性拦沙库改造为永久性拦沙库。1991年拦沙库由农八师水电局设计室设计、农八师劳改支队施工扩建．扩建后拦沙摩库容为30万m^3．