水库防凌调度对黄河内蒙河段河床演变的影响

论文摘要

黄河内蒙河段因其独特的地理位置,在凌汛期常常会发生严重的冰塞冰坝等凌汛灾害。自龙羊峡与刘家峡两水库实行防凌调度以来,遵循“头大、中平、尾小”的调度原则,以控制下泄流量的方式来减小内蒙河段的凌汛灾害,但这种只考虑水量的调度方式是否会对黄河内蒙河段凌汛期河床演变产生影响,本文通过对凌汛期水沙时空变化、凌汛期河床演变特征分析,认为水库防凌调度会对内蒙河段的河床演变产生影响,并得出了以下结论:(1)根据凌汛期的流凌期、封冻期、开河期划分,分析各期水沙量的变化。随着水库的运行,相比天然径流,内蒙河段在流凌期、封冻期、开河期流量均增加,其中流凌期与封冻期流量增加幅度大,整个凌汛期内蒙河段流量平均增幅25%;流凌期巴彦高勒输沙率猛增,封冻期输沙率最大河段为石嘴山河段,开河期巴彦高勒输沙率增加最多,整个凌汛期内蒙河段输沙率平均增加37%;相比水量,沙量增加更明显;(2)随着水库的运行,从凌汛期河槽横断面形态可以看出,内蒙河段巴彦高勒与三湖河口河槽萎缩严重;同等过流面积下,石嘴山河槽宽基本平衡,巴彦高勒为冲刷状态,三湖河口平衡微冲,头道拐平衡微冲;河床比降:石巴河段整体比降不变,巴三河段变缓,有利于输沙的水动力减小,三头河段变陡,有利于输沙的水动力增大;(3)凌汛期全沙冲淤量从天然情况到两库联合调度后的变化情况为:石巴河段由淤积438.2万t变为冲刷431.52万t;巴三河段由冲刷213.28万t变为淤积508万t;三头河段由冲刷122万t变为微淤29万t。推移质冲淤量:石巴河段由淤积7万t变为冲刷0.64万t;巴三河段由不冲不淤变为淤积4.9万t;三头河段由淤积0.11万t变为冲刷0.52万t。(4)从黄河内蒙河段凌汛期水沙的变化、河床形态及河段间冲淤量的变化可以看出,水库运行使得凌汛期河床演变发生了变化。对河床演变的变化原因进行分析认为:天然情况下开河期石嘴山平均水温为2.74℃,联合调度后,水温升高为5.59℃,使得低温输沙效率减小,不利于河段输沙;三头河段开河期洪水洪量增大,洪水历时增加,有利于输沙;防凌调度后,巴彦高勒与三湖河口的来沙系数增大,水沙不协调,流凌期巴彦高勒进入河段泥沙量大,且水库开河期减小流量,不利于巴三河段输沙,且河段的冲刷能力减弱,使得黄河内蒙巴三河段淤积越来越严重,三头河段呈现微淤趋势。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 内蒙河道冰凌的形成机理

1.2.2 冰凌形成的灾害

1.2.3 冰凌下的输沙

1.2.4 凌汛期河床形态的变化

1.2.5 水库防凌

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

2 黄河内蒙河段研究区域概况

2.1 自然地理概况

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形特点

2.1.3 植被土壤

2.2 区域水沙来源概况

2.2.1 区域水量概况

2.2.2 区域来沙概况

2.3 区域水文站概况

2.4 上游水利工程概况

2.4.1 水库概况

2.4.2 引水工程概况

2.4.3 应急滞洪区概况

2.5 凌汛灾害及防治措施

2.4.1 凌汛灾害

2.4.2 防治措施

3 黄河内蒙段凌汛期水沙条件的时空变化及河床演变特征

3.1 凌汛期输沙特征的变化

3.1.1 流速

3.1.2 泥沙粒径

3.1.3 输沙特点

3.2 水沙条件的时空变化

3.2.1 凌汛期流量的变化

3.2.2 凌汛期输沙率的变化

3.3 河床演变特征

3.3.1 河道横断面形态的变化

3.3.2 凌汛期河槽宽的变化

3.3.3 凌汛期河床比降的变化

3.4 小结

4 凌汛期冲淤量的变化分析

4.1 凌汛期推移质输沙量计算

4.1.1 低水温沉速试验

4.1.2 等效粒径的计算

4.1.3 推移质输沙量公式介绍

4.1.4 推移质输沙量计算

4.2 凌汛期悬移质输沙量

4.3 凌汛期河段的冲淤量变化

4.3.1 全沙冲淤量变化

4.3.2 推移质冲淤量变化

4.4 累积冲淤量的趋势分析

4.4.1 全沙累积冲淤量趋势变化

4.4.2 推移质累积冲淤量趋势变化

4.5 冲淤量的突变分析

4.5.1 全沙冲淤量的突变分析

4.5.2 推移质冲淤量的突变分析

4.6 小结

5 防凌调度对黄河内蒙段河床演变的影响

5.1 防凌调度规则

5.2 建库后水温、流量对河床形态的影响

5.2.1 开河期水温变化

5.2.2 石嘴山月平均流量变化

5.3 建库后开河期洪水特征变化对河床形态影响

5.4 变化原因分析

5.4.1 防凌调度后水沙协调性

5.4.2 建库前后河段冲刷能力的变化

5.5 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间主要研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘子平

导师: 秦毅,王凤龙

关键词: 凌汛期,水沙变化,水库防凌调度,全沙冲淤量,河床演变

来源: 西安理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 西安理工大学

基金: 国家重点基础研究发展973计划《沙漠宽谷河道洪峰过程洪-床-岸相互作用的CFD动力模型》(编号:2011CB403305),黄河勘测规划设计有限公司项目《有利于内蒙古河段输沙的流量研究》

分类号: TV147

总页数: 84

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