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三峡水库成库初期库区泥沙淤积研究

作　者: 胡鹏
导　师: 杨胜发
学　校: 重庆交通大学
专　业: 水力学及河流动力学
关键词: 三峡库区 河床演变 数学模型 淤积判别 连续弯道
分类号: TV145
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
引　用: 2次
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内容摘要


三峡工程是综合治理与开发长江的关键性工程,具有巨大的防洪、发电、航运等综合效益。其蓄水运行以后,库区水位抬高,流速降低,库区河段内的水流特性发生改变,对库区内的泥沙运动、河床形态、水流流态等产生较大影响。认识库区泥沙运动的规律直接关系到三峡工程的治理、开发、保护等一系列问题。本文在分析三峡水库蓄水运行后库区观测资料的基础上,采用数学模型对三峡水库成库初期库区的泥沙淤积的形态、条件及运动规律进行了分析研究。首先,通过对三峡工程前后各典型水文站的水沙条件变化、河道冲淤特性变化以及淤积物分布变化分析得到,近年来流域径流量总体变化不大,而输沙量明显减少,泥沙变细。蓄水前库区冲淤基本平衡,蓄水后则处于累积性的淤积状态。其次,以三峡工程135-139m蓄水运行阶段作为一个系列。以库区河段水深的不同以及淤积形式的不同,将整个库区河道划分为了三个部分。库区深水段淤积形态表现为深槽平淤;浅水段淤积与河道形态相关;最小水深的变动回水区段则冲淤相间。并总结了各部分河段的河床演变规律,提出了库区各段泥沙淤积的判别条件。库区深水段,发生淤积的最大临界流速为1.2m/s,小于此值表现为淤积状态。库区浅水段,当临界流速值U >2.1m/s,断面不发生淤积;当U≤1.2m/s,断面一般淤积;而当平均流速处于两临界值之间1.2m/s <U≤2.1m/s时,若为连续弯道或者分汊放宽河道,则发生淤积,否则不淤积。变动回水区段,因没有明显的累积性淤积,只是判断当断面平均流速U≥2.1m/s时,一般不发生淤积。最后,针对库区浅水段河道形态淤积,对连续弯道进行了三维水流数值模拟。结合断面淤积资料分析:大流量下连续弯道主流“走直”,环流将主流区所挟带的细颗粒泥沙从中剥离,并随环流运动。泥沙会被挟带至弯道凸岸下游一侧的缓流区落淤。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 概述  8
  1.2 选题背景及意义  8-9
  1.3 三峡库区泥沙淤积认识及进展  9-11
    1.3.1 上游来水来沙变化研究成果  9
    1.3.2 三峡水库淤积量计算研究成果  9-10
    1.3.3 三峡水库变动回水区段物理模型试验成果  10-11
    1.3.4 三峡蓄水以来原型观测分析报告  11
  1.4 研究内容及论文创新性  11-13
    1.4.1 研究内容  11-12
    1.4.2 论文创新性  12-13
第二章 水沙条件变化及泥沙冲淤特性分析  13-24
  2.1 进出库水沙特性  13-16
    2.1.1 入库水沙特性  13-14
    2.1.2 库区水沙特性  14-15
    2.1.3 出库水沙特性  15-16
  2.2 三峡水库泥沙冲淤特性  16-21
    2.2.1 蓄水前冲淤情况  16-17
    2.2.2 蓄水后冲淤总量变化特性  17-21
  2.3 淤积物干容重及床沙变化  21-24
第三章 库区河床演变规律分析  24-44
  3.1 库区深水段  24-29
  3.2 库区浅水段  29-40
    3.2.1 弯曲型河道  30-33
    3.2.2 分汊型河道  33-40
  3.3 变动回水区  40-42
  3.4 小结  42-44
第四章 库区泥沙淤积判别  44-62
  4.1 一维模型建立  44-46
    4.1.1 基本方程  44-45
    4.1.2 水头损失计算  45-46
  4.2 模型验证  46-55
    4.2.1 验证资料  46-50
    4.2.2 验证结果  50-55
  4.3 分析指标的选取  55-57
    4.3.1 代表流量的选取  55-56
    4.3.2 判别指标的选取  56-57
  4.4 三峡成库后库区淤积判别  57-62
    4.4.1 库区深水段  58-59
    4.4.2 库区浅水段  59-60
    4.4.3 变动回水区  60-62
第五章 库区连续弯道三维数值模拟  62-82
  5.1 弯道水沙动力特征  62-64
    5.1.1 弯道水流运动特征  62-63
    5.1.2 弯道泥沙运动特征  63-64
  5.2 数值模拟方法  64-68
    5.2.1 水气两相流的VOF 模型  64
    5.2.2 控制方程  64-66
    5.2.3 数值求解方法  66-68
  5.3 库区连续弯道泥沙淤积分析  68-82
    5.3.1 水动力轴线分析  68-69
    5.3.2 连续弯道水流结构与泥沙淤积分析  69-80
    5.3.3 小结  80-82
第六章 结论与展望  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-89
在学期间发表的论著及取得的科研成果  89

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利工程基础科学 > 泥沙动力学、河流动力学 > 水库泥沙
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