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.docx

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
水流连续方程 水流能量方程 非均匀悬沙扩散方程 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；qsj为单位流程汇入或流出的第j组悬沙输沙率。 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=(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。异重流的阻力系数取平均值λt=。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hn=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。 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。
　　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，不影响潼关至河段的冲淤，不影响潼关高程的升降变化。总之，要改善三门峡水库的冲淤状况，尽量多发电。据此原则，初步设计了五种非汛期水库运用方案 1.小浪底水库建成投入运用后，三门峡水库非汛期运用的五个方案计算结果表明，各方案潼关至河段计算的冲淤量基本一致，表明水库按照这些方案运用对潼段的冲淤不产生影响。从计算的非汛期发电量来看，基本上与同期累积淤积量成正比。从减少库区淤积及增加电站出力两方面综合考虑，水库非汛期运用的第4方案较好。　　2. 小浪底水库运用后，三门峡水库在汛期可以按照入库水沙条件和发电需要选择排沙流量，根据对汛期不同流量级的冲刷计算与各流量级排沙的实测结果来看，库区累积冲刷量随着入库流量的增大而增大，从北村水位降至稳定所需的天数来看，当入库流量为1000m3/s时，整个计算时段内(20天)北村水位降不到309m，流量2500m3/s、3000m3/s两个流量级与流量1500m3/s、2000m3/s流量级所需天数差别不大，由于入库流量大于1500m3/s出现的日期相对早些，因此，选择这级流量作为开始排沙的条件会主动一些。参 考 文 献[1] 钱意颖，曲少军等。黄河泥沙冲淤数学模型。黄河水利出版社，1998. 韩其为，何明民。泥沙数学模型中冲淤计算的几个问题。水利学报，1988,(5).