西江中游河网及梯级水库水动力整体数学模型研究

西江中游是珠江流域梯级水库建设和开展防洪调度的重点区域,依托最新实测干支流河道水深地形资料,建立了将梯级水库调度模式和一维河网水动力模型融合为一体的西江中游河网整体水动力学模拟计算平台。提出了从河网、子河网、河道、节点4个层面建立模型的计算顺序,有效解决了水库大坝截断河道导致大坝上下游失去水力联系而使河网不能进行整体连贯计算的技术难题。采用大量实测资料对各河段糙率进行了率定,结果显示西江中游红水河、柳江、黔江、郁江和浔江率定后的综合糙率分别是0.056、0.033、0.055、0.035和0.036;同时对各河段的验证和对典型洪水的模拟计算显示该模型的精度总体上可满足解决工程研究的实际需要,还可为开展西江流域生态水利调度提供技术支撑。

西江中游洪峰演进特性研究

采用率定和验证过的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型平台,选取"06·7"典型中下游型洪水进行同倍比放大,计算和分析了西江干流红水河及支流柳江形成的不同频率洪水洪峰演进特性。结果显示,在不考虑梯级水库调度及柳江洪水时,干流洪水洪峰由天峨到达迁江站需19~22 h,到达武宣需33~38 h,到达大湟江口站需45~50 h,到达梧州站需52~60 h,洪峰量值减小比例分别为3.4%、7.0%、9.4%和10.2%;加入柳江洪水后,洪峰抵达下游各站点时间主要取决于柳江洪水,柳江洪峰先于红水河洪水抵达下游各站点,对红水河洪水造成显著顶托,致使红水河洪峰迅速坦化而消失,形成了下游的单峰型洪水特征。

西江干流梧州至高要段防洪特性分析

为探讨西江干流梧州至高要段主要防洪城镇及堤岸的现状防洪能力,整理分析了该河段的现有防洪规划、控制水面线、河道演变特性及实测水文资料,结合建立的西江中游河网及梯级水库整体数学模型进行计算,结果表明,梧州至高要段堤岸的防洪能力总体已达到规划防洪标准,未达标段主要集中在封开县江口镇、川江镇等乡镇河段;梧州至高要段上游端控制站点梧州水文站水位近10年来变化很小,下游端高要站则有所抬升;近些年梧州至高要河段之间的重点防洪城市和主要市县堤防的防洪能力得以维持甚至有所提高;其他位置河段规划的10年一遇的堤岸防洪能力则显著提升。

枯季西江中游梯级水库调度对梧州流量影响初探

枯季梧州控制断面径流过程对西江中下游生态、供水及珠江河口三角洲抑制咸潮入侵具有指标性意义。以该控制断面的生态基流和河口抑咸所需流量为控制指标,选取近年来典型枯季水文过程,应用建立的西江中游河网及梯级水库数学模型,对利用龙滩和岩滩正常蓄水位与汛限水位间的库容开展枯季调度过程进行模拟计算和分析。结果显示采用龙滩单库调度或龙滩与岩滩联合调度方案可以显著提高枯季梧州控制断面的径流量,岩滩单库调度则作用不明显。分析显示,在西江中游梯级水库以防洪、供水或生态等为目的的调度中,若能充分发挥上游龙滩水库的主导作用和下游梯级水库的辅助中转水库的作用,可以有效缩短对下游需求的反应时间并提高效率,同时也证实了采用以龙滩为主的大型水库汛前弃水开展各种目的的调度具有相当的可行性。

西江中上游型洪水影响下龙滩水库调度特性初探

为探讨龙滩水库对西江中上游型洪水的防洪削峰作用,选取"96·7"中上游型洪水作为典型洪水,拟定4种龙滩水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对典型洪水及频率为0.2%、1%和2%水文条件下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析。结果显示,该水动力学模型能很好地模拟洪水特性参数的时间变化规律以及水库的运行调度过程;对于"96·7"典型中上游型洪水,由于红水河洪水较小,梧州断面流量以柳江来水为主,龙滩水库调度对梧州断面削峰效果有限;但针对中上游型不同频率的大洪水,采用提前启用龙滩水库的调度方案能有效削减梧州断面的洪峰值;其中,龙滩水库采用发电流量控泄的方案可以达到防洪和发电效益的统一。

柳江下游柳州至石龙三江口河段防洪特性分析

为探讨西江主要支流柳江下游河段主要城镇及堤岸的现状防洪能力,整理分析了该河段现有防洪规划、控制水面线、河道演变特性及实测水文资料,结合建立的水动力数学模型的计算分析显示,柳江下游城镇河道堤岸的防洪能力已达到规划防洪标准,无堤防自然堤岸防洪达标率较低,未达标段主要集中在柳州市以下至来宾市象州县之间;各典型洪水频率下,从柳州至象州之间的河段现状水面线都低于规划水面线,象州至石龙三江口两者基本一致;柳州市和象州县堤防防洪能力基本维持不变,自然岸坡的防洪能力则有一定提升。典型洪水水面线下降与柳江上游来沙的显著减少和河道采沙导致的河床下切密切相关。

西江中游红水河段突发水质污染物输移传播特性初探

采用西江中游河网及梯级水库水动力模型及污染物输移扩散数学模型,初步探讨了2014年枯季水文条件下,西江中游主干河道红水河某位置发生突发性水质污染后的污水团输移扩散特性。结果显示,污水团在向下游输移扩散的过程中,其影响范围变化分为2个阶段:第一阶段为随流剪切扩散阶段,影响范围逐步增大;第二阶段为当污染物稀释扩散到一定程度后,内部浓度分布较为均匀,此时由于进一步稀释作用导致其影响范围逐渐减小直至最后消失阶段。通过对红水河大化电站至百龙滩电站之间的某断面发生突发性水质污染事故后的模拟计算显示,最大影响范围出现在11 d后的大湟江站的上下游河段,最大影响距离为52 km,污水团最终在大湟江口至长洲枢纽间的浔江河段逐渐稀释至设定影响浓度值以下。枯季由于流量小、流速慢,若不采取对应措施,污水团输移稀释速度相当缓慢,将对取水和水生态环境造成严重影响。

西江干流黔江段防洪特性分析

为探讨西江干流黔江河段主要防洪城镇及堤岸的现状防洪能力,整理分析了该河段的现有防洪规划、控制水面线、河道演变特性等,结合建立的西江中游河网及梯级水库整体数学模型,计算分析显示,黔江河段两岸人类活动弱,大部分河段处于深山峡谷,无重点防洪城市,堤岸的防洪能力及主要防洪县城武宣县堤防总体已达到规划防洪标准;近些年由于武宣以上河段有所淤积,水面线呈现显著抬升趋势,削弱了红柳黔主要防洪区黔江段堤岸的防洪能力;武宣以下河段有所下切,水面线显著下降。

红水河梯级水电站对洪峰传播时间的影响

通过对西江干流红水河天峨、迁江站1971—2007年的257场实测同场场次洪水进行整理统计,结合红水河干流一维河网水动力模型对红水河天峨—岩滩河段洪水演进进行模拟,详细分析该河段主要大型水电站岩滩修建前后的洪峰传播时间变化特点,对比发现:1建库后洪峰传播时间有缩短趋势;2建库前后洪峰传播时间随洪峰量级的变化趋势不同,对于较小量级洪水(<QP=50%),建库后平均洪峰传播时间比建库前缩短,而对于较大量级的洪水(>QP=50%),建库前后洪峰平均传播时间相差不大;3建库后各量级洪水洪峰传播时间变化幅度减小。研究成果可为西江流域防洪或生态调度提供参考依据,也可为其他相似问题提供借鉴。

西江中下游型洪水下的梯级水库调度模拟分析

为探讨西江中游主要梯级水库的拦洪削峰作用,以100年一遇的"05·6"中下游型洪水作为典型洪水,拟定了龙滩、岩滩和西津3个主要大中型水库的4种梯级水库调度方案,采用率定和验证后的西江中游河网及梯级水库水动力数学模型,分别对频率为0.2%、1%和2%的中下游型洪水下的4种梯级水库调度方案进行了模拟计算和分析,结果显示,该水动力学模型能很好的模拟洪水特性参数的时间变化规律以及参与调度水库的运行调度过程;龙滩水库的单库调度方案能有效削减"05·6"型中下游洪水下的梧州断面洪峰量级,以龙滩水库调度为主导联合西津和岩滩水库的调度方案能进一步削减下游梧州断面的洪峰,但西津和岩滩水库由于库容有限,分析显示西津或岩滩水库单独调度对"05·6"中下游型洪水的拦洪削峰作用极为有限。

西江干流浔江段防洪特性分析

为探讨西江干流浔江河段主要防洪城镇及堤岸的现状防洪能力,整理分析了浔江段的现有防洪规划、控制水面线、河道演变特性及实测水文资料,结合建立的西江中游河网及梯级水库整体数学模型,计算分析显示,浔江河道堤岸的防洪能力总体已达到规划防洪标准,未达标段主要集中在桂平、平南和藤县部分乡镇;浔江段下游端控制站点梧州水文站水位近10 a来变化很小,上游端大湟江口站则有所抬升;梧州、苍梧和藤县所在河段水位呈下降趋势,从而导致所在位置河道堤防防洪能力有所提高;桂平和平南所在河段水面线抬升明显而导致堤防防洪能力下降;其他一般堤岸防洪能力则基本维持不变甚至有所提高。

西江中游突发性水体污染水库群应急调控初探

针对西江流域突发性水体污染易发生河段的水库群调控,建立了西江中游河网水动力及污染物输移扩散模型和污染物输移扩散数学模型,对不同的水库群调度方案进行对比论证。根据西江流域产业布局情况及突发性水体污染发生特点,选取大化瑶族自治县作为本次分析的突发性水体污染发生地点,设置不同的调度方案,对西江流域中游水库群进行调度。对各方案污染物扩散情况进行对比分析,得到一个较好的调度方案。通过各梯级水库的联合调度,充分利用各梯级水库的可利用库容,上游水库向下游逐级补水,可以取得比单库调度更好的效果。