小浪底水库运用后三门峡水库运用方式中一些问题的初步研究.doc

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1、小浪底水库运用后三门峡水库运用方式中一些问题的初步研究摘要：小浪底水库投入运用后三门峡水库的运用方式将作调整，本文运用黄河水库一维水动力学泥沙数学模型通过典型条件下的方案对比计算与分析，从减少库区淤积及增加电站出力两方面综合考虑，认为水库非汛期运用的第4方案较好;从排沙效果来看,汛期水库降低水位开始排沙的入库流量应选择大于1500m3/s为宜。关键词：泥沙数学模型水库运用方式方案北村水位1引言　　小浪底水库投入运用后，三门峡水库所承担的防洪、防凌和调沙减淤任务将会有所变更，在新情况下，三门峡水库如何调度运用需要进行研究。在发生特殊的洪水或凌汛年份，三门峡与小浪底水库联合运用共同承

2、担，这在小浪底水库设计中已有具体安排，故不再进行研究，本文主要就一般年份里三门峡水库运用的有关问题作初步研究。采用一维水动力学泥沙数学模型进行方案计算，并结合实测资料，对各方案库区的冲淤变化作综合分析。2水库一维泥沙数学模型2.1基本方程水流连续方程Qi+1=Qi+Ql(1)水流能量方程Zi+αiV2i/2g=Zi+1+αi+1V2i+1/2g+hw(2)非均匀悬沙扩散方程13(3)泥沙连续方程(4)式中i、j分别为过水断面序号及悬沙粒径组序号；Ql、hw分别为相邻断面之间的入汇流量及水头损失；α为动能校正系数；β为泥沙恢复饱和系数；Sj、S*j分别为第j组悬沙含沙量、挟沙力；q

3、sj为单位流程汇入或流出的第j组悬沙输沙率。2.2异重流输沙计算　　当异重流在底坡较陡的库底运行时，异重流的潜入条件可以采用下式判别γ0/γm-γ0·V20/gh0=0.6(5)式中V0、h0分别为异重流潜入断面的平均流速和水深；γm、γ0分别为异重流和清水的容重。　　当库底坡度很缓时，根据韩其为等人的研究[２]，异重流的潜入条件应为h=max[h0,hn](6)式中h0为按式(5)计算的潜入点水深；hn为异重流均匀运动时的水深。　　产生异重流后，从潜入断面开始要逐断面计算异重流的水力参数。在异重流运动过程中，因沿程流量减少不多，故在一个计算时段内可以作为恒定流来处理。异重流的阻

4、力系数取平均值λt=0.025。异重流水深计算选用异重流均匀运动水深计算公式进行，即13hn=（λt/8gJ0·γ0/Δγ·Qe/Be）X)]1/3(7)式中J0为分河段底坡；Qe为异重流流量；Be为异重流宽度。　　异重流挟沙力、含沙量以及冲淤量等的计算均与明流相同，只是此时的水力参数应采用异重流的。2.3求解过程　　数学模型中一些基本问题的处理，如冲积河流的阻力变化关系、悬移质水流挟沙力、床沙级配计算以及冲淤量沿横断面的分布等已在文献[1]中论述过，一维水流、泥沙控制方程组的离散和数值求解方法也详见文献[1]。值得指出的是，对于每一计算时段，当断面发生冲刷时，为了避免床沙级配计

5、算中可能出现负值，特限制任一粒径组泥沙的冲刷量应小于活动层内床沙所能提供的量；当断面淤积时，规定每一时段的淤积总量应小于活动层面积，否则，通过缩短时段来满足。若相邻时段水流泥沙条件发生较大变化，如坝前水位骤降等，模型可以通过自动缩短计算时段来实现水沙条件的较平稳过渡，从而使溯源冲刷的模拟水平有了较大的提高。3模型验证　　为了使所建模型适用于预测黄河中游大型水库库区泥沙冲淤过程和趋势，本文选用三门峡水库潼关以下库区1960～1988年共28年的实测水沙系列进行验证计算。三门峡水库三个不同运用期库区及分河段冲淤总量的验证结果见表1，其中实测值为断面法测量结果。可以看出，各时段各河段计

6、算的冲淤总量与实测值相差最大为0.9亿m3，一般为0.5亿m3，二者符合良好。累积冲淤过程以及每年汛期、非汛期的冲淤量也与实测结果符合较好，纵向冲淤分配在定性和定量方面与实际也较为接近。表1三门峡水库三个不同运用期库区冲淤总量验证(单位：亿m3)ComparisonofcalculatederosionanddepositionwiththemeasuredinSanmenxiareservoir河段潼关～史家滩潼关～太安13太安～史家滩时段实测计算实测计算实测计算1961.6～1965.1028.0827.817.918.4420.1819.361965.10～1974.6-3

7、.4813-3.52-0.50-0.21-2.98-3.311974.6～1988.10-0.83-0.54-0.87-0.480.03-0.064三门峡水库非汛期运用方式研究三门峡水库在非汛期一般不再承担或很少承担防凌任务，为了保证三门峡水库在5、6月份来水较小时能维持1～2台机组发电，需要配合小浪底水库进行春灌蓄水。为此，经考虑拟定如下运用原则：春灌蓄水位尽量降低，蓄水时间尽量缩短，使非汛期淤积的泥沙主要分布在大禹渡以下，以利于汛期近坝段溯源冲刷时排出库外，淤积末端限于以下，