锦屏二级非常规洪水冲沙减淤的优化调控研究

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1、锦屏二级非常规洪水冲沙减淤的优化调控研究StudyontheOptimizingRegulationofSedimentReductionwithUnconventionalFloodinJinping-Ⅱ学科专业：水利水电工程作者姓名：菅佳乐指导教师：练继建教授天津大学建筑工程学院二〇一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要水库泥沙淤积严重时会影响其正常运行，如何清淤是近年来水库泥沙研究的重要课题。针

3、对人工调控泄水冲沙解决水库泥沙淤积问题，本文设计一种非常规洪水冲沙方式，对节约冲沙用水量，达到经济最优有一定参考意义。本文以锦屏二级水电站为例，通过物理模型试验与数值模拟相结合的方法，对不同形式非常规洪水下输沙规律进行了系统研究，主要研究内容与成果如下：（1）构建了一套人工操控的非常规洪水冲沙试验模拟系统，可形成不对称的形似锯齿状的周期波，并可实时同步测量水深、流速以及推移质输沙率，为非常规洪水冲沙规律试验研究奠定了基础。（2）进行了非常规洪水冲沙模拟试验，证明了非常规洪水平均输沙率大于与其平均流量相等的恒定流量洪水输沙率。研究了对称非

4、常规洪水与非对称非常规洪水输沙规律，结果表明，对于对称非常规洪水，平均流量相等条件下，输沙能力随着流量变幅的增大而增大；对于非对称非常规洪水，平均流量与峰流流量不变条件下，输沙能力随基流时长与峰流时长比值的减小而增大。并利用Flow-3D对非常规洪水冲沙试验进行了数值模拟验证，为后期通过数值模型进行实际工程泥沙输移计算提供了理论依据。（3）基用Flow-3D建立了锦屏二级库区长7km河道水域水动力泥沙三维数值模型，利用锦屏二级水库冲沙实验实测地形数据对模型进行了验证，并对冲沙实验过程进行了研究，结果表明:在冲沙实验过程中小流量作用很小且

5、持续时间过长，造成冲沙用水浪费，需改变入流方式，使冲沙效果更佳。（4）利用三维数值方法，设计了合理的非常规洪水冲沙方式，验证了非常规洪水对锦屏二级库区泥沙输移效果的优化。研究了流量变化速度对输沙效果影响，得到最佳流量变化速度；在锦屏二级峰流流量可增大条件下，随着流量变幅的增大输沙效果明显增强，峰值流量由原有5000m3/s提高到6500m3/s，输沙总量由实际冲沙实验形成的30.16万m3增加到48.4万m3；当峰流流量为7000m3/s，即停冲操作下，输沙总量高达66.95万m3。；在不改变峰流流量条件下，通过在时间尺度上不对称的非常

6、规洪水，输沙效果也得到优化，最优工况流输沙总量为46.5万m3。关键词：水库淤积，泄流冲沙，非常规洪水，推移质，水槽试验，三维数值模拟IAbstractSeverereservoirsedimentdepositionwillaffectitsnormaloperation,toexploreefficientdredgingmethodisanimportantissueinreservoirsedimentresearchinrecentyears.Inviewoftheproblemofsedimentdepositioninre

7、servoirs,thispaperusedartificialregulationtoflushsand,anddesignedanunconventionalfloodflushingmethod,whichcouldsavetheamountofflushingwaterandcouldserveasareferencetoachieveeconomicoptimum.TakingJinping-ⅡHydropowerStationasanexample,thispapersystematicallystudiedthelawof

8、thedredgingeffectsofdifferenttypesofunconventionalfloodsthroughphysicalmodelexperimentandnumericalsimul