电站清水下泄对下游港区水位影响数值模拟概述

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1、电站清水下泄对下游港区水位影响数值模拟概述第一章绪论1.1研究的背景及意义目前，作为一种高效环保能源，水力发电受到越来越高度的重视，成为了我国电能顺利供应的坚实保障。在国家加大对水电工程的投入下，各条江河的梯级开发逐步进行。水利枢纽梯级的建设后，大坝壅高了河道水位，使河道断面大幅增加，流速减小，由此渠化了形成了数百公里的优良航道。但是，水利枢纽工程建成后，大坝拦截了上游输入大量水体和泥沙，改变了河流天然的来水来沙过程，打破了河床自然的平衡型态，导致河床发生新的冲淤变形，直至达到新的冲淤平衡。此外，水电站调峰运行产生的非恒定流，将引发下游航道中水位和流速的瞬间变化，对船舶通航条件

2、带来较大影响。水库运行中下泄的清水因挟沙能力增强，将加快下游河槽的冲刷，使河床下切、水位降低，产生航道水深不足等问题，对下游的航道尺度、沿江港口码头及水工建筑物的正常运行带来影响。轻则加大船舶操纵难度，增加船舶出险的事故率，重则诱发船舶触浅、失控及翻沉的重大事故。因此，针对不同水电站运行方式及河道条件，进行电站运行对通航条件影响的专题研究非常必要。本课题依托橄榄坝电站工程，重点模拟电站清水下泄导致下游河床冲刷后，下游河道、滩段和港口码头的河床演变及水位下切，探索橄榄坝河段河床质冲刷演变规律及其对特征水位水位影响，为航道维护、码头前沿水深维护以及沿岸水工设施应对水位变化等关键技术

3、问题提供对策和治理措施，其成果不仅能为橄榄坝电站下游河段的通航条件的维护提供决策参考，同时能为澜沧江类似河道条件的清水下泄影响研究提供借鉴和参考，具有重要的理论意义和工程应用价值。..1.2国内外研究现状及发展趋势众多己建水库下游的实测资料表明，当大量泥沙被拦截于水库之后，清水下泄将引起下游河道长时期、长距离的冲刷，沿程含沙量也将因时因地而表现出不同的变化规律，如永定河官厅水库、黄河三门峡水库、西辽河红山水库、丹江口水库、三峡水库等修建以后，在下游河道发生冲刷的同时，含沙量也相应的表现出沿程恢复的变化趋势。随着水库下游冲刷演变现象的普遍出现，国内外学者逐渐开始对此展开调查研究。

4、Knodolf[1]讨论了水库拦沙和人工采沙引起的河床下切、河型转化；NicolaSurian[2]调查了意大利河流上普遍出现的河床下切和缩窄现象；shields[3]讨论了水库下游的河道横向摆动机理，并利用航片定量分析了美国Missouri河下游建坝前后的河道摆动情况。国内先后在官厅水库、三门峡水库和丹江口水库开展了较大规模的测验工作。对工程影响下的演变过程取得了大量的实测资料。对水库下游的再造床过程的问题，地学界和水利学界从观测资料分析、试验模拟等多个方面开展了研究，探讨了库下游河道冲淤变化、断面形态调整、河床地貌再造等方面的变化规律[4~6]。第二章物理模型试验2.1试验

5、河段概况曼厅大沙坝水道位于橄榄坝电站下游3km处，上起橄榄坝渡口码头，下至三道拐峡谷，全长约10km，最宽处2.5km，为三个连续的大肚子河段，成藕节状，下游出口处紧接着一个成Z形的峡谷河段组成（图2-1所示）。上大肚子无名洲，曼哈洲头以上至橄榄坝码头，称为进口段，长约3km，宽约600~800m，左岸边滩的无名洲顶部高程525m(85黄海高程，下同)，比较稳定。中大肚子曼厅洲，曼哈洲头至曼龙嘴，称为中段，长约4.5km，最宽2500m，左侧有曼厅洲，右侧有曼哈洲。曼哈洲最高，顶部高程536m，洲头高程526m，较为稳定；曼厅洲最大，顶部高程约525~527m，比曼哈洲低约10

6、m，洲头高程523m，是该水道最不稳定的沙洲，随上游来水来沙条件的不同，枯水期或成一体或分成几个乃至几十个小沙洲，中水期呈游荡性变化，据多年观测，洪水期航槽最小水深仅0.8m左右，枯水期航槽最小水深仅0.6m左右。下大肚子曼龙洲，曼龙嘴以下至三道拐峡谷，称为出口段，长约1.5km，宽约1.2km，曼龙洲、航槽随来水来沙条件的不同而左右摆动，摆幅达1.0km左右，在中大肚子与下大肚子之间，右侧曼龙嘴基岩凸入河中，河宽约600m左右，中枯水期航槽最小水深仅0.3-0.6m，是曼厅大沙坝碍航最严重的地方。河段出口处下游三道拐为Z形峡谷河段，河宽仅100-150m，局部河宽仅80m，河

7、中礁石林立，中洪水期阻滞水流下泄，使曼厅大沙坝河段水位壅高，形成一个大水库，洪水期河段的水面比降趋于零或成负比降。2.2物理模型根据河床演变分析，知本河段短期年内冲刷将大于淤积。由于上游橄榄坝电站，下泄水流的含砂率近似为0，起造床作用的主要为推移质泥沙，因此本试验采用推移质变态动床物理模型试验，模型范围是从无名洲头至曼龙切嘴处,长约3600m。按照重力相似准则，平面比尺λL=120，垂直比尺λh=30，变态率为4，模型制作的依据地形为澜沧江2010年曼厅大沙坝竣工