河流型水库准二维水沙模型的研究

摘要

在河流上修建水库，是改变水资源时空分布不均的有效手段，是减少洪涝灾害、充分开发利用水资源系统的重要组成部分。近年来，随着我国水利水电建设事业的蓬勃发展，虽然带来了重大的社会经济影响，但它改变了自然河流的属性，也带来了一系列的环境问题，如水库淤积，河床抬高，河段断流等等。因此，水库淤积的有关问题进行深入研究是摆在泥沙工作者面前的非常重要的课题。
　　 本文通过总结已有泥沙数学模型优缺点并结合河流型水库的特点，应用水动力学理论，以计算机数值模拟为手段，主要考虑长历时全库段的河未变形过程，在一维泥沙数学模型的基石上，同时考虑水库滩槽纵向冲淤和横向变形的模拟，着重建立可以预测河流型水库及河道纵向冲淤及横向变形的准二维泥沙数学模型。
　　 本文利用河流型水库泥沙淤积的特点，采用水沙联合调度的原则进行水库调度，在满足洪水调度规则的前提下，使水库减少泥沙淤积，从而增加水库防洪、兴利综合效益，延长水库的使用寿命。
　　 利用此模型对鸭嘴河烟缸水库的库区的泥沙淤积进行了计算，计算结果与物模实验的结果相当吻合。足以说明该模型可以应用于实际工程。最后利用该模型对决洛水库不同运用方式的水库泥沙冲淤过程进行预测计算，提出了决洛水库今后的最佳调水调沙运行方式。因此，该成果对河流型水库运行管理具有重要意义。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及问题的提出

1．1．1 研究背景

1．1．2 问题的提出

1．2．水库水沙模型的发展状况

1．2．1 水沙数学模型的分类

1．2．2．国外研究进展

1．2．3．国内研究进展

1．3．本文研究的目的和内容

1．3．1 本文研究的目的

1．3．2 本文研究的内容

2 河流型水库的特性

2．1 水库的定义、分类及其功能

2．1．1 水库的定义

2．1．2 水库的分类

2．1．3 水库的功能

2．1．4 河流型水库的定义

2．2 河流型水库的泥沙运动方式

2．2．1 推移质运动形式

2．2．2 悬移质运动形式

2．3 河流型水库的淤积形态

2．4 河流型水库的排沙方式

2．4．1 滞洪排沙

2．4．2 泄空冲沙

2．4．3 蓄清排浑

2．4．4 异重流排沙

2．4．5 水沙联合调度

2．5 水库运行方式对河流型水库泥沙淤积的影响

3．河流型水库准二维水沙模型的建立

3．1 模型引言

3．2 数学模型的基本方程式

3．3 方程的离散及差分求解

3．3．1 水流运动控制方程

3．3．2 泥沙输移控制方程

3．3．3 控制方程离散及求解

3．3．4 水流运动控制方程离散及求解

3．3．5 泥沙输移控制方程离散及求解

3．4 泥沙数学模型中关键问题的处理及分析

3．4．1 断面概化

3．4．2 水面线计算中的若干问题

3．4．3 泥沙颗粒沉速的计算与修正

3．4．4 子断面含沙量与断面平均含沙量之间的关系

3．4．5 水流挟沙力

3．4．6 分组挟沙力及挟沙力级配

3．4．7 床沙级配的调整及计算方法

3．4．8 恢复饱和系数

3．4．9 横断面修正方法

3．5 本章小结

4．河流型水库准二维水沙模型的验证

4．1 模型验证

4．1．1 流域概况

4．1．2 工程概况

4．1．3 入库水沙特性

4．1．4 模型的验证及参数的率定

4．1．5 模型计算结果与分析

4．2 模型应用于实际工程

4．2．1 工程概况

4．2．2 径流特性

4．2．3 水文泥沙特性

4．2．4 模型的验证及参数的率定

4．2．5 验证的计算结果与分析

4．3 本章小结

5． 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附录