万家寨水库排沙效果及影响因素分析

降水冲刷是恢复水库库容的有效手段。2011年以来万家寨水库在排沙期多次开展降水冲刷运用,取得了较好的排沙效果。基于实测资料,分析了2011年以来万家寨水库排沙效果及其影响因素。结果表明:2011—2021年(不含2016年)万家寨水库累计排沙7.173亿t;排沙主要集中在排沙期;2018—2020年来水较丰,水库降水冲刷历时长,3 a累计排沙4.840亿t;水库排沙影响因素众多,长历时大流量洪水过程有利于水库排沙;运用水位降低时,蓄水量减小,沿程冲刷距离长,壅水输沙距离缩短,有利于提高水库的排沙效果。通过回归分析,建立了不同水位下出库输沙率与主要影响因素的关系。

城市河流低水位运行生态修复机制与实践效果

为厘清城市河流低水位运行的水生态修复机制,开展了垂向监测水和底泥理化指标、定量监测微生物功能基因、测定微生物活性等室内模拟试验,分析了泥-水界面环境因子及底泥溶解氧的变化特征,研究了底泥主要污染物和功能微生物的变化特征,揭示了低水位运行下污染底泥上层硝化和下层反硝化的协同耦合过程。结果表明:低水位运行可改变底泥的“源-汇”属性,高水位时的“源”转变成低水位的“汇”,继而实现水质的提升;伴随着污染底泥的修复,可逐步形成“底栖动物-沉水植物-挺水植物-昆虫-鸟类”的多营养级完整水生态系统;污染底泥治理是生态修复的关键,城市河流在低水位运行模式下可实现底泥自修复和生态系统构建。

基于低水位运行的城市河流污染底泥中微生物群落特征及影响因素

针对低水位运行修复城市河流污染底泥微生物机制不清的问题,基于高、低水位下不同城市河流的底泥理化性质检测分析、宏基因组高通量测序及生物信息学分析等手段,开展了低水位运行的城市河流污染底泥中微生物群落特征及影响因素研究。结果表明:变形菌门、放线菌门、厚壁菌门和广古菌门分别是不同水位运行条件下相对丰度最高的细菌门类和古菌门类;高水位运行条件下底泥中细菌的香农指数显著高于低水位运行条件下的指数值(p<0.001),古菌则相反,说明古菌群落可能主导了低水位运行过程中底泥污染物降解过程;低水位运行时变形菌门可能是参与底泥中含氮污染物降解以及氮循环过程的主要微生物门类,α-变形菌纲则可能对底泥中氨氮的去除发挥了重要作用;TOC,TN和NH_(3)-N是影响城市河流底泥中微生物群落变化的主要环境驱动因子;低水位运行不仅能够有效降低底泥中常规污染指标的污染程度,解决底泥内源污染问题,还能显著降低底泥中致病菌的潜在危害,构建更为安全的亲水城市河流生态系统。

汛期洪水资源化利用对三峡水库淤积影响研究

作为三峡水库诸多优化调度方式中的一种,洪水资源化利用对水库淤积的影响受到持续关注,开展针对场次洪水的相关研究有助于进一步深化对水库淤积科学问题的认识,有望为调度工作提供一定的技术支撑。通过2013年以来的历史水文资料分析与水沙运动数值模拟,探究了入库洪水的输沙过程以及洪水资源化利用对库区淤积与水库排沙的影响。结果表明:洪峰流量介于30000~55000 m 3/s的中小洪水是近年三峡入库洪水的主要形式,随着入库洪峰流量的增加,洪水的地区组成逐渐趋向于金沙江下游、嘉陵江共同主导;常年回水区淤积、水库排沙是“消化”入库泥沙的两种主要途径,且以前者的作用为主;针对Ⅰ-3类入库洪水,坝前起调水位Z 0的抬升或洪水资源化利用对水库淤积的影响主要在于造成了库区淤积的重分布,次要在于改变了水库的排沙作用,在Z 0≤150 m条件下,洪水资源化利用对水库淤积的影响相对较小;针对典型洪水,当武隆洪峰流量Q′WL与入库洪峰流量Q′RK的比值小于1/5(即Q′WL/Q′RK<1/5)且朱沱洪峰流量Q′ZT与北碚洪峰流量Q′BB的比值介于3/2和3之间(即3/2<Q′ZT/Q′BB≤3)时,在Z 0=145 m情景下,洪水量级的提高增加了约50%的入库沙量,而水库调度抬升的库水位不足坝前水深的5%,导致前者较后者产生了更加严峻的变动回水区淤积和水库排沙情势;随着嘉陵江的洪水输沙作用逐渐显著,变动回水区,尤其是嘉陵江与长江干流交汇口下游河道的淤积情势愈发明显,应当予以重视。

西霞院水库排沙控制水位优化研究

为避免西霞院水库低水位敞泄排沙期间出现的泄流排沙建筑物挡墙损毁、铺盖掏空等冲刷破坏现象,同时控制泥沙淤积速度,需要提出科学合理的水库排沙控制水位。根据实测资料分析了西霞院水库在不同排沙控制水位下的排沙规律,通过一维水沙动力学模型计算了128.5、130.0、131.0 m共3个排沙控制水位方案对泥沙冲淤的影响。结果表明:1)水库排沙控制水位在131.0 m以下时排沙比基本在60%以上,在131.0 m以上时排沙比基本在50%以下;2)排沙控制水位131.0 m方案较130.0、128.5 m方案,水库累计淤积量仅增大2%~13%;3)计算期末(2033年)排沙控制水位131.0、130.0、128.5 m方案淤积形态均在设计淤积平衡形态之下,不会对水库运用产生不利影响。从工程安全的角度出发,推荐西霞院水库排沙控制水位为131.0 m。

兴隆水利枢纽运行后汉江下游枯水位变化及长江顶托关系调整

兴隆水利枢纽蓄水运行后,对坝下游枯水位、水位顶托关系等影响已初步显现。系统分析1970—2022年汉江下游水文站、水位站的流量与水位特征等变化。结果表明,汉江兴隆水利枢纽运行后,坝下游各站同流量的枯水位均表现为累积性下降态势,越向下游减幅越小。当汉川—汉口段和仙桃—汉口段水面比降分别低于0.020‰和0.025‰时,长江水位顶托作用显著影响汉川站及仙桃水文站的水位;当水面比降高于0.060‰和0.065‰时,长江水位顶托作用未影响汉川站水位和仙桃水文站。2013—2022年与2003—2012年相比,汉川—汉口段和仙桃—汉口段比降高于0.060‰和0.065‰的时间为增大态势,即2013—2022期间汉江和长江水情组合有利于汉江下游航道水深条件的稳定与发展。

小浪底水库高水位异重流出库条件及排沙影响因素分析

小浪底水库运用以来,在保障下游防洪减淤及生活、生产、灌溉和生态用水安全等方面发挥了巨大的社会效益和经济效益。基于实测资料,分析了小浪底水库运用以来高水位异重流出库条件及排沙影响因素。结果表明,小浪底水库高水位(235 m以上)运用期间异重流运行至坝前需满足两个条件:(1)入库洪水过程不小于3 d、细泥沙含量高于40%。(2)入库流量Q入≥4 000 m^(3)/s且入库含沙量S入>13.0 kg/m^(3),或者1 700 m^(3)/s<入库流量Q入<4 000 m^(3)/s且入库含沙量S入>86-0.018 Q入。水库排沙比η和蓄水体积与出库流量的比值(■)以及进出库流量的比值(■)成反比关系。最大连续3 d入库输沙率越大,水流动力越强,排沙效果越好。

广州市城市河流低水位运行生态修复理念与实践

在系统分析城市河流治理突出难题的基础上,研究了低水位运行下底泥污染物生化降解机理及河流生态构建原理,创新提出了城市河流低水位运行生态修复理念。相对于高水位,低水位运行使河道水体光照、溶解氧、水温和水动力等条件明显改善,显著提升泥-水界面好氧硝化效率,快速消除底泥黑臭,并驱动底泥深层厌氧反硝化效应,实现污染底泥碳、氮、硫等耗氧物质同步去除,从而将底泥从污染“源”转变为“汇”,有助于上覆水体净化。此外,低水位运行有利于营造洲-滩-槽多样化生境,构建更为复杂的河流生态系统,显著提升城市河流污染“免疫力”。

近70年来虎渡河水沙变化特征与冲淤演变分析

虎渡河是长江分流入洞庭湖的主洪道之一,三峡水库蓄水后虎渡河的水沙条件明显改变,但由于全河段的水沙与河床形态监测资料不完整,其沿程水沙变化与河道冲淤响应的研究不足。利用近70年来弥陀寺和董家垱水文站的长序列水沙数据与虎渡河的实测河床地形资料,分析了虎渡河水沙变化及冲淤演变的特征和规律。研究结果表明,三峡水库蓄水后虎渡河汛期的分流量减少了32.84%,但上游与下游的流量比稳定在83.0%左右;水位与流量关系曲线有上翘的趋势,相同洪水流量的水位更高。近5年虎渡河的冲淤变化整体趋于平缓,但输沙率比三峡水库运行前5年下降95%,且汛后水流含沙量约高出汛前22.52%。

长江中下游河段低枯水水位流量关系变化规律分析

2022年长江中下游地区发生了夏秋连旱,沙市站水位创历史最低,低枯水水位流量变化引发了生活用水、生产用水、生态用水等系列问题。利用2009~2022年三峡水库试验性蓄水后长江中下游干流实测资料,对沿程各站断面变化、低枯水水位流量关系变化趋势、河道冲淤变化情况进行了分析研究。结果表明:三峡水库试验性蓄水后长江中下游干流各代表站低枯水水位流量关系呈右偏趋势,同流量下水位有不同程度下降,其中沙市站下降幅度最大,宜昌至城陵矶段河道冲刷强度最大。研究成果可为合理调度三峡等长江上游水库,保障中下游生产、生活、生态用水,落实最严格水资源管理、旱情防御等提供重要参考。

嫩江干流江桥站近年来水文特征变化分析

江桥站为嫩江干流控制站,文中通过统计整理该站近年来的降水、径流、泥沙、水位流量关系等水文特征资料,分析各水文特征参数的变化情况,有利于进一步了解掌握流域水文特征变化趋势,为流域水资源管理和水旱灾害防御提供有力的基础技术支撑。

三门峡水库汛期排沙效果研究

三门峡水库汛期排沙是解决泥沙淤积问题、控制潼关高程的关键途径。“蓄清排浑”运用以来,非汛期蓄水期库区发生淤积、汛期降低水位运用排泄全年泥沙,基本保持了库区动态冲淤平衡。不同控制水位和入库流量过程存在不同的排沙效果,针对三门峡水库汛期排沙过程的差异,对“蓄清排浑”运用以来汛期排沙特征进行统计,分析了水库敞泄和不同控制水位运用对排沙效果的影响。结果表明,在汛期平水305 m、洪水敞泄的运用条件下,水库排沙具有多来多排的特点,汛期排沙总量与入库含沙量和水量密切相关;完全敞泄时库区冲刷取决于流量大小和敞泄时间,净排沙效率随着水量的增加和敞泄时间的延长而减小,冲刷效率降低;汛期控制运用期,当流量在1000 m³/s以上时、水位在305~311 m也会产生一定的排沙,排沙效果取决于含沙水流在壅水段的滞留时间和出入库流量之比。研究成果可为三门峡水库运用方式的优化提供依据。

特枯水情对长江中下游悬浮泥沙的影响

基于长江中下游气象资料、历史水沙资料和2006年10月现场水沙观测资料,分析了典型枯水年大通站的月均径流量和输沙率特征、2006年特枯水情产生的气候背景以及对长江中下游含沙量和悬沙粒径产生的影响。分析表明,枯水年长江干流输沙量有显著的减少,2006年特枯水情下大通站汛期输沙量仅占多年平均值(1985-2000年)的19.8%。在特枯水情和三峡工程蓄水的背景下,2006年10月长江中下游含沙量平均为0.057kg/m3,只占2003-2005年10月平均值的20.6%。2006年10月长江中下游悬沙中值粒径平均为4.8!m,悬沙中值粒径只占多年平均值的26.3%,占近期平均值的41.8%。含沙量、悬沙粒度和中游河床冲淤特性的综合分析表明,城陵矶—湖口河段水沙垂向交换强,是三峡兴建以后近期河道调整频繁的河段。洞庭湖和鄱阳湖对长江干流含沙量的贡献较大,尤以鄱阳湖的贡献最大,长江中下游其他支流对长江干流含沙量的贡献较小。汉江和巢湖对长江中下游悬沙粒径的影响相对较大,而洞庭湖和鄱阳湖则对悬沙粒径的影响相对较小。

小浪底水库运用后三门峡水库运用方式的初步研究

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 ,选择不同水沙系列年进行多方案计算与综合分析 ,得出了采用“洪水排沙、平水发电”汛期运用方式的方案 ,平水期发电水位除 7～ 8月份仍维持 30 5m外 ,可适当抬高至 30 6～ 30 7m ,10月份可按

泥沙输移对长江中游水位抬升的影响

通过对长江干流宜昌至汉口河段及与洞庭湖区泥沙输移变化的综合分析，得到了三口分流分沙逐年减少是造成洞庭湖区淤积速率减小和螺山至汉口河段淤积速率增大的主要原因，也是造成长江干流监利至螺山河段水位逐年抬升、洞庭湖区的洪水调节能力大幅度下降的主要原因等结论．按照因势利导的治理原则，荆江及洞庭湖的近期治理策略应是淤积围垸减少河道淤积、疏浚河道、加固干堤．

万家寨水库排沙运用效果分析

万家寨水库运用以来,死库容逐渐淤满,进入正常运用期,2011年正式启用排沙运用以维持长期有效库容。基于万家寨水库运用以来的水文泥沙观测资料,对水库排沙运用和降低水位冲沙运用进行统计,分析水库排沙效果及主要影响因素。研究表明,2011-2019年8-9月库水位控制在952~957 m排沙运用累计245d,排沙1.688亿t,降低水位冲沙运用39 d,排沙量2.734亿t,单位水量的排沙效率远大于排沙运用;降水冲沙期的排沙量与运用水位具有很好的非线性负相关关系,水位越低,排沙量越大,而排沙运用的出库沙量与径流量呈较好线性正相关关系。不同运用情况的排沙效果可用统一关系式表达,坝前水面比降影响更大。桃汛期水位降低到955 m以下也会产生部分排沙。水库排沙运用仅能够排泄部分泥沙,有助于维持有效库容,而降水冲沙是库区冲刷和库容恢复的有效方法。

2006年特大枯水期间长江中下游河床沙与悬沙沿程变化特征

基于2006年10月长江中下游沿程不同断面的河床沙、悬沙以及流速等相关水文泥沙现场观测资料,采用数理统计学与泥沙运动力学相结合的方法,对极端气候与流域重大工程作用下,长江中下游水沙的沿程变化以及悬沙与河床沙交换等进行分析。流量自宜昌向下游方向总的趋势是沿程增大,观测时段与多年同期平均流量(33 500 m3/s)相比少了近57%,而在沙市河段流速最大值达1.1 m/s;近底层水体含沙量较低,平均值为0.079kg/m3,与多年平均(50年)含沙量相比减少了90%。大通站实测悬沙含量与多年10月平均相比减少了近86%;河床沙组成以细砂和中砂为主,悬沙组成以粘土和粉砂类为主。与多年平均值相比,河床沙变化并不大,悬沙显著细化。中游河段河床沙中略细的粘土和细粉砂组分含量较上下游为多,而悬沙中略粗的中粗粉砂组分含量较上下游为多,断面垂向差异大;同时,从水流、含沙量、河床沙和悬沙颗粒组成及河道类型等多因素同步分析,表明长江中游河道泥沙交换相对频繁,河床稳定性相对较差,下游河道泥沙交换相对较少,河床稳定性相对较好。

黄河内蒙古河道冲淤及同流量水位的变化特点

根据1953-2010年的实测水沙和冲淤资料,分析了黄河内蒙古河段的河道冲淤及同流量水位和比降的变化特点,探讨了累计淤积量与同流量水位和比降的关系。发现累计淤积量与累计来沙量之间具有较好的线性关系,但1953-1960年、1961-1986年、1987-2004年及2005-2010年各时段的斜率不同。单位水量淤积量与来沙系数之间关系密切,但由于没有考虑河床边界条件等的影响,只能用来粗略判别河道的冲淤情况。巴彦高勒站与三湖河口站的同流量水位之间具有较好的同步关系,且巴三段累计淤积量与三湖河口同流量水位的变化趋势基本一致,但与巴三段比降之间的关系却不明显,注意到孔兑来沙在局部河段的淤积对巴三段起到了局部侵蚀基准面作用,对巴三段具有一定的溯源淤积影响。由于头道拐断面为稳定的永久侵蚀基准面,其同流量水位变化很小,导致三湖河口的同流量水位及三头段累计淤积量与头道拐站的同流量水位无关,但三头段累计淤积量与三头段河道比降之间具有较好的相关关系,且三头段比降与9年滑动平均来水量之间关系密切,体现了来水条件的累计影响作用。

从巴家嘴水库除险加固谈来水来沙特性与多沙河流水库泄流规模论证

足够的泄流规模是多沙河流水库保持有效库容,发挥长期综合效益的必要条件,确定泄流规模时应充分认识其来水来沙特性。巴家嘴水库位于高含沙的蒲河上,建成后曾多次除险加固,目前水库防洪能力不足,正在进行再次除险加固前期工作。本文通过对巴家嘴水库来水来沙条件的认真剖析,总结其多年来设计运行经验,多角度论证了各特征水位泄流规模,从而给出了多沙河流水库泄流曲线的设计典例。提出了多沙河流水库泄流规模设计不仅要确定水库最高蓄水位下总泄流规模,还要确定水库死水位、汛期限制水位、淤积平衡后平滩水位泄流规模。各级特征水位下满足排沙、减淤、保持有效库容泄量要求的水库泄流曲线是多沙河流水库泄流曲线的显著特点。

明渠交汇区水位变化特性试验研究

基于物理模型试验,探讨了天然河流交汇区水位变化特性,分析不同干支流来水条件下水位沿程变化、交汇区典型断面水位流量关系、交汇区泥沙起动流速变化等特性。结果表明,交汇区水位变化的强弱与干支流流量等密切相关,交汇区泥沙起动流速沿程变化与单一河道有明显差异。