白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析.pdf

《白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第31卷第6期水电能源科学V01．31No．62013年6月WaterResourcesandPowerJun．2013文章编号：1000—7709(2013)06—0089—04白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析郭维东，李东斌，李晓丽，胡艳(沈阳农业大学水利学院，辽宁沈阳110866)摘要：为研究白石水库泥沙冲淤特性，选取水库大坝至上游BD2O断面，分别模拟汛期典型洪水过程和百年一遇洪水过程，分析洪水过程泥沙冲淤变化。结果表明，白石水库洪水期间最大输沙量与最大流量并不同步，在库区弯道处凹岸库底冲刷、凸岸库底淤积；同一断面的洪峰流量、最大

2、输沙率不同步；洪水过后，淤积厚度随控制水位的升高而减小。关键词：白石水库；洪水过程；泥沙冲淤；数值模拟中图分类号：TV145；TV697．22文献标志码：A白石水库位于辽宁省北票市上园乡大凌河Oh／8t十Ohu／8x十Ohv／Oy一0(1)上，控制流域面积17649km。，占全流域的76，水流运动方程为：总库容16．45×10。m。，属大(1)型水库。坝址(大++==：一一1Op．8t’Ox。3V⋯。3xa一凌河站)年平均径流量为13．44×10。m。，年平均2gh0p+~=一l'bx一输沙量0．21X10t，年平均含沙量18．08kg／m

3、。，zPodzlDoID0(＼3x+‘8y)，+。Popo为多沙河流水库。自2000年9月运行以来，水库-~x(hT)+()(2)泥沙问题日益突出，防沙减淤、泥沙淤积监测及水库入库洪水沙要素分析[1已成为白石水库日常运—O—t+十百+十等。一，凡一gn8一y一1Opa一行管理的重中之重。AmarAC_2模拟悬沙和床Opt~'s_y一一沙的相互作用及交换，并与汉森水库的冲淤做了2ID0d3，lPDo。l。0po(＼8x+。8y)／+。比较；PhatarfordRM[3等分析了大型水库库区(hT)4-()(3)的淤积特点，论证了来水来沙情况对库

4、容的影响；式中，z、Y分别为水体运动空间内控制体的中心HuGuangdou[4分析了库区冲刷与泥沙输移的关坐标；“、分别为z、Y方向上的流速分量，m／s；t系，得出大坝干扰库区内泥沙的自然输移，造成大为时间，s；h为总水头，m；叩为水深，m；f为科氏部分入库泥沙淤积在库区内部；郭选英等[5设计力参数，L／s；g为重力加速度，m／s；p为水密度，了巴家嘴水库来水来沙特性与水库泥沙数学模kg／m。；r、r、rk、rh分别为水面与河床边界水型；童思陈从“蓄清排浑”的水库运行方式与淤流切应力在32、Y方向上的分量；p0为水的参考密积过程的关系对水库

5、泥沙数学模型进行验证等。度；户为动水压强，Pa；s、、s、S均为辐射应数学模型已成为研究水库泥沙问题的一种重要手力分量，Pa；T为水平粘滞应力。段。鉴此，本文从汛期大流量冲刷与淤积角度对(2)水沙数学模型。悬移质河床变形方程为：白石水库典型洪水和百年一遇洪水过程进行了平+。a+8+lD8t一0(4)v。⋯面二维数值模拟，为水库安全运行及防洪、治沙、3xt水流挟沙公式为：供水等方面的综合调度提供了参考依据。S=K[U3／()](5)泥沙连续方程：1控制方程鲨+8+8_Kr旦3t。x‘v一L8x(＼H塑3x)／一水动力及泥沙控制方程如下。(1)

6、水动力模型。水流连续性方程为：(H)]+(s—s)一o(6)收稿日期：2012—09—28，修回日期：2012一ll—O7基金项目：国家自然科学基金资助项目(40071183)作者简介：郭维东(1969一)，男，教授，研究方向为水力学及流动力学，E-mail：gwdly@126．com第31卷第6期郭维东等：白石水库洪水过程泥沙冲淤数值模拟分析·91·表1白石水库河床纵剖面高程对比]hb．1C0IllIm—s0nofriverbedlongitudinalprofileofheight●n邑糕月一图5白石水库BD3断面三种控制水位下的流量时

7、间序列曲线Fig．5FlowdurationcurvesatBD3sectionofBaishiReservoirunderthreewater-levelcontrol制水位的洪峰流量都发生在7月13日20：30时，流量值分别为20532．1、20852．6m。／s。原因在于初始库容相差微小，同时控制水位又始终保持在3m或2m的水位差。即在相同来水、来沙条件下，高水位的洪峰流量比低水位的洪峰流量稍大。3_2_2输沙量结果分析图6为相同来流、来沙在三种不同控制水位咖咖咖咖咖咖咖。窨(115、118、120m)条件下，泥沙在库区内的输移差异。

8、由图可看出：①当水位为115m时，其对应的悬移质输沙率比118、120m的控制水位大，峰值见图4。由图可知，洪峰流量最大值为10737．5达78217kg／s，对应时间为7月13