橄榄坝电站清水下泄河道冲刷及冲淤变化的数值模拟研究

摘要

曼厅大沙坝是澜沧江上著名的碍航浅滩，经过十余年的航道整治，该河段现以达到Ⅴ级航道标准。随着澜沧江梯级电站开发的稳步进行，曼厅大沙坝上游6公里处的橄榄坝电站即将开发，坝下出库水流将产生“清水下泄”。由于大坝拦截了上游下泄的大量泥沙，天然河流的水沙特性完全被改变，由于“清水下泄”改变了原河道的冲淤平衡，将导致枢纽下游的河床产生长距离与长时间的冲刷变化，河床将经历演变、调整以达到新的平衡。然而对于枢纽下游的航道来讲，特别是由众多整治建筑物控制的复杂滩群，“清水下泄”导致的持续冲刷将危及整治建筑物的安全，其后果将是整治建筑物垮塌，航道重新成滩以致断航。因此，根据不同河流的水沙特性，研究电站清水下泄引起的河床冲刷变化以及对丁坝群等整治建筑物安全的影响十分必要。
　　对水沙条件改变导致的河床演变的模拟研究，通常采用物理模型及数学模型的方法。目前，基于浅水方程和有限体积法理论开发的平面二维水流泥沙数学模型，已经能够方便、正确地模拟河床的长期（缓慢）的演变过程、复杂河道的水沙冲淤变化，能够较好地反映弯道、深潭、浅滩以及水工建筑物附近的局部冲淤等情况。
　　本文主要针对橄榄坝电站建成运行后，“清水下泄”对下游曼厅大沙坝河段的影响进行研究，内容包括:①清水冲刷导致的下游河势及河床的变化;②冲刷坑的形成、演变以及对整治建筑物的影响;③根据其演变规律分析和总结，制定河床及整治建筑物的防护措施。本研究成果不仅可为橄榄坝电站建成运行后澜沧江曼厅大沙坝的防护工程提供科学的决策依据，也能为类似山区河流工程中的航道整治借鉴参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 清水下泄国内外研究现状

1．3 存在的主要问题

1．4 主要研究内容及研究方法

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 本节小结

第二章 清水下泄模拟技术及方法探讨

2．1 数值模拟的发展现状

2．2 水流数学模型的发展

2．3 泥沙数学模型的发展

2．4 泥沙输移的研究现状

第三章 平面二维水流泥沙数学模型的计算原理

3．1 平面二维水流数学模型的计算原理

3．1．1 基本方程

3．1．2 数值解法

3．1．3 网格设计与模型精度

3．2 二维泥沙数学模型的计算原理

3．2．1 基本方程

3．2．2 初始条件

3．2．3 边界条件

3．3 本章小结

第四章 清水下泄对电站下游河道演变的影响

4．1 河段的自然条件及概况

4．1．1 河段的自然条件

4．1．2 曼厅大沙坝的概况

4．2 河床演变的基本原理与主要影响因素

4．2．1 河床演变的基本原理

4．2．2 影响河床演变的主要因素

4．3 电站建成后来水来沙条件的变化

4．4 电站调度对下游河床演变的影响

4．5 影响冲刷深度的主要条件

4．6 本章小结

第五章 清水下泄平面二维水流泥沙数学模型计算与成果分析

5．1 模型的建立

5．1．1 网格的划分

5．1．2 泥沙粒径的选择

5．1．3 阻力系数及涡粘系数的选取

5．1．4 动边界的处理

5．1．5 工程河段数值模拟计算工况表

5．2 主要影响分析

5．2．1 水流流态的变化

5．2．2 航道冲刷情况分析

5．2．3 对丁坝群的综合影响分析

5．3 防护方案

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献