三门峡水库运用对库区冲淤影响的研究(梁国亭,王育杰,杨燕)

热度177票 浏览81次 【共0条评论】【我要评论 时间:2001年4月01日 09:25

三门峡水库运用对库区冲淤影响的研究

1Pk3C!x,?,Nn0

梁国亭1,王育杰2,杨燕2水利论文 wt,Qeo[)}!Y
(1. 黄委会黄河水利科学研究院,2. 三门峡水利枢纽管理局)

l/jaT4|!} O0
摘要:根据实测资料计算和分析,非汛期水库回水淤积末端距坝距离l1与非汛期水库最高运用水位和初始河床平均高程交点距坝距离l2之比平均为1.07左右;水库汛期溯源冲刷输沙率与流量和坝前比降成正比,溯源冲刷范围一般在和大禹渡之间;水库近几年的排沙流量一般在1500~2500m3/s之间,水库降低水位应控制在292~295m范围内; 9、10月水库蓄水发电运用水位可适当提高,控制指标是以不影响大禹渡附近河段的冲刷为前提。建议在北村至大禹渡之间增设一个水位站作为水库新的控制指标站,并开展水库不同水位对该站以上河段冲淤影响的研究。

关键词:潼关高程; 淤积末端; 溯源冲刷; 水位控制

Q*wnwU5`0

基金项目国家自然科学基金和水利部联合资助项目(59890200)。水利论文1Cv!w&AEF

作者简介:梁国亭(1963-),男,黄委会黄河水利科学研究院高级工程

C.F ]J/Y5fk uMo0

1 前言

-uI,z kr3c}"{1l0

  三门峡水库是一座以防洪运用为主综合利用的大型水利枢纽工程。潼关断面距坝113.5km,紧邻在渭河、北洛河与黄河小干流交汇区的下游,对于渭河下游及汇流区的河床起着局部侵蚀基准面的作用。1974~1985年潼关高程基本上保持相对稳定,近十年由于汛期洪水量大幅度减少,库区出现了累积性淤积,潼关高程呈现累积抬高趋势。本文拟从水库实测资料和运用情况入手进行分析,研究水库不同运用对库区冲淤的影响。

#B6@igjX/e0

2 非汛期三门峡水库淤积特点及分布水利论文;q"Z5`;s)M:VR#ps5]E

  非汛期水库运用水位是影响潼关高程升降的因素之一,实测表明:北村、大禹渡、潼关受水库回水影响的临界库水位分别为308m,314.5m、320.5m和323.5m左右。
  根据1989年以来非汛期实测大断面资料分析可知,水库非汛期淤积形态大体呈三角洲分布,见图1,顶点在北村附近(黄淤22断面),三角洲淤积量与每年非汛期来沙量和水库运用水位有关,但淤积部位基本上是一致的,根据1989~1999年多年平均值分析,大禹渡至北村和北村至会兴两个河段年平均淤积分别为0.7656亿m3、0.3809亿m3,分别占库总淤积量的50.5%、25.1%;潼关至至大禹渡年平均分别淤积0.0548亿m3、0.2548亿m3;分别占库区总淤量的3.6%、16.8%,会兴以下年均淤积0.0610亿m3,占总淤积量的4%。

  利用每年非汛期前后实测河底平均高程,统计和分析了每年非汛期回水末端及最高水位与非汛期初始库区河底平均高程纵剖线的交点及三角洲顶点距坝距离,以及回水交点高程和三角洲顶点高程,见表1,其中1990~1991年、1993~1994年缺少非汛期起始实测大断面,未进行统计。由表1可知,水库非汛期回水末端与非汛期运用最高水位及初始河床条件有关,非汛期水库回水淤积末端距坝距离l1与非汛期水库最高运用水位和初始河床平均高程交点距坝距离l2之比平均为1.07左右。水利论文ZE,c}?IT

水利论文/fK\b&N

图1 三门峡水库非汛期淤积分布及回水末端计算示意图
+R@uMN0
Fig.1 Sketch map of deposition distribution and backwater end calculationin non flood season in Sanmenxia Reservoir水利论文^+O/@&I{

     

表1 三门峡水库非汛期回水末端统计表水利论文S7S%](bEw$sl
Table 1 Statistics of backwater end in non-flood season in Sanmenxia Reservoir

$E \,Y&}6cfR+~Ki0

时段非汛期
9t1VW4n _w2e0最高水位
水平交点
8i W `2f1TL6G9R0距坝距离
回水交点水利论文I4VV0hcMv1\ nho'xw
距坝长度
回水交点
l jf7}6yF0高程
l1/l2三角洲顶点
{!I _,a XH ?B0高程
三角洲顶点水利论文g0D8N3SD8VB0sg
距离

1989~1990323.9104114325.81.10311.541.0
1991~1992323.9102106325.01.04315.457.5
1992~1993321.696102323.41.06311.536.5
1994~1995321.896102323.51.06312.036.0
1995~1996321.794102324.01.09313.042.5
1996~1997321.896102323.91.06314.056.5
1997~1998323.7101104324.71.03315.256.8

1998~1999

P/_k:i'j/_;aXF0
320.79098323.81.09314.045.0

平均值水利论文:PZ%C[U

322.497104324.31.07313.346.5

3 汛期三门峡水库冲刷特点分析

B K X.b)lU,j0

3.1 汛期不同流量级输沙强度

0Uj YuTW0

  由1994~1999年三门峡水库不同运用期各级流量的水沙及输沙强度(表2)可以看出:当流量小于1000m3/s时,库区冲刷量和冲刷强度均很小。由于自1986年以来汛期洪水量减少很多,若仅利用大流量排沙,很可能失去不少排沙机会,因此,应充分利用1500~2500m3/s该级流量的排沙作用。水利论文eD*s`,uK%W9{

3.2 水库溯源冲刷

)m(X DC^:c Hd0
  在水库溯源冲刷过程中,一般是从坝前向上游发展的,靠近坝前冲刷深度大,冲刷速度快,随着向上游的发展,溯源冲刷深度逐减小,冲刷速度减缓,直至溯源冲刷逐渐消失,各年的溯源冲刷特点基本一致,本文以1999年为例进行说明,如图2所示,1999年4月17日非汛期壅水时水面线,汛初坝前降低水位至7月7日,库区沿程脱离回水影响,到7月13日,北村、大禹渡分别下降0.84m和0.63m,以上未发生冲刷;以后潼关来了一场日平均最大流量为1910m3/s洪峰,到7月20日,库区沿程冲刷和溯源冲刷同时发生,北村、大禹渡、、潼关分别降低1.39m、1.46m、0.69m、1.03m;7月20日至8月16日库区降低水位排沙,北村又下降3.88m,大禹渡变化不大,以上发生回淤,潼关水位上升0.74m;8月20日以后水库控制305m水位发电,至8月23日北村发生回淤,但是大禹渡以上仍在冲刷, 到8月29日,在发电期间,北村水位回淤升高了0.20m左右,大禹渡水位仍因河床冲刷下降0.25m左右,以上水位变化不大,也就是说,对脱离回水影响的河段而言,溯源冲刷并不会因为坝前水位的稍有升高而停止,只有当发展到一定程度后才逐渐消失。

表2 三门峡水库汛期不同流量级水沙及冲淤强度统计水利论文e)v*w;MG9B%qc
Table 2 Statistics of water sediment and strength of erosion deposition with different discharge in various intervals in flood season in Sanmenxia Reservoir
水利论文;@$unf A+\3^4@y?


时段流量级天数水利论文)`%Eof`#X
(d)
水量(108m3)出库沙量水利论文a1D S~Rnyt
(10
8t)
进库沙量水利论文#lh LU x'V
(10
8)t
冲刷量水利论文$a&TTs9D0Z
(10
8t)
冲刷强度(d)
1`.sarwP4|.v^5V0(10
8t/d)

1994~1999水利论文 A]2^6WL i@

1000~150027.328.61.2971.3040.0080.0003
1500~200013.320.01.9191.506-0.413-0.0310
2000~25005.710.81.6971.114-0.583-0.1028
2500~30000.82.00.4770.376-0.101-0.1210
3000~35001.33.70.9390.751-0.188-0.1410
3500~40000.20.50.2060.199-0.007-0.0432

4000~4500水利论文,]2Xb:dJ

0.20.60.0670.1260.0590.3551
>45000.52.30.30.40.1430.2863

      


0]f7]7a8ye?0图2 水库溯源冲刷水面线变化过程
7s7Y8ccF\)H^ D8\0
Fig.2 Variation of water surface line with retrogressive erosion水利论文/GK-XK7P%Yh

   

3.3 溯源冲刷影响因素

*Pm{ v3?9T0

  根据1989年以来水库低水位排沙资料,点绘了水库溯源冲刷时的输沙能力与平均流量和比降的关系,如图3。由图可知:溯源冲刷时输沙能力与流量和比降成正比,随着流量增加,输沙能力以1.8次方指数增加,也就是说流量越大,水库溯源冲刷向上发展越快、溯源冲刷范围就越大,反之,溯源冲刷范围就越小。

~Sqd]%aS0|!q0

水利论文\pvcqv
图3 三门峡水库溯源冲刷时的输沙关系水利论文9|{w Y5oX
Fig.3 Relationship of sediment transport with retrogressive erosion

U8qi!N6_P{\y0
  为了进一步分析水库在不同水位和流量下,水库溯源冲刷的特点,统计了不同库水位时,北村、大禹渡、、潼关站分别与史家滩之间的平均比降关系。统计发现:比降越大,向上冲刷距离短,比降越小,向上冲刷距离相对较长。即三门峡水库排沙特性是大流量冲刷能力强。若再配合降低坝前水位,可以在短时间内取得很好的排沙效果,而小流量冲刷能力弱,即使降低库水位排沙也只能局限于坝前小范围内,向上发展很缓慢。综合分析枢纽现有泄流能力及水库不同流量级的冲刷强度和溯源冲刷的输沙关系等条件,汛期最小排沙流量在1500m3/s左右,库水位在292m左右。充分挖掘水库现有排沙潜力。

4 几点建议

S;n ?-f_M7~0
  (1)非汛期三门峡水库淤积一般为三角洲分布,淤积部位与水库运用水位和入库沙量有关,水库汛期溯源冲刷范围一般在和大禹渡之间,因此,非汛期水库淤积部位应控制在以下河段,据此可计算出水库在非汛期允许的最高运用水位。

  (2)水库汛期最大输沙强度经常出现在流量2500~3000m3/s一级。1986年以来大流量出现的机率减少,水库排沙流量标准应适当降低至1500~2500m3/s。水利论文'B3[/PP,A ]z1`G

  (3)三门峡水库溯源冲刷强度主要影响因素是流量和坝前比降,其排沙特性是大流量冲刷强,若再配合降低坝前水位,可以在短时间内取得很好的排沙效果,而小流量冲刷弱,即使降低库水位排沙也只能局限于坝前小范围内,向上发展很缓慢。建议水库排沙水位在292~295m。水利论文^"Z5u,L&c*t,W,Px'E&w

  (4)9、10月份入库沙量较少,即使控制库水位高于305m,大禹渡河段仍处于冲刷状态,因此,建议9、10月水库运用水位适当提高,水库控制指标是以不影响大禹渡附近河段的冲刷为前提。由于北村水位站作为水库控制指标站偏下,容易受坝前水位抬高的影响,使得水库运用水位受到限制,建议在北村至大禹渡之间增设一个水位站作为水库新的控制指标站,并开展水库不同水位对该站以上河段冲淤影响的研究,由此可利用溯源冲刷和溯源淤积向上游发展的速度差来改善库区的冲淤,争取延长发电时间,增加水库发电等综合效益。

KoNk6W'P j5{+s.z0
TAG: 库区 梁国亭 三门峡 王育杰 杨燕
顶:27 踩:24
【已经有126人表态】
20票
极差
13票
很差
12票
较差
18票
稍差
14票
稍好
19票
较好
17票
很好
13票
极好
下一篇:三门峡水库对陕西库区的影响及其治理对策(唐先海,雷福州,杨武学,冯普林)
上一篇:三门峡水库调度工作回顾和展望(李旭东, 翟家瑞)
查看全部回复【已有0位网友发表了看法】

广告投放

广告投放