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冯家山水库水沙调控研究

作　者: 林劲松
导　师: 马耀光
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 农业水土工程
关键词: 冯家山水库水沙调控水库淤积数学模型异重流排沙调洪计算含沙量垂线分布
分类号: TV697.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 141次
引　用: 2次
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内容摘要

在我国干旱半干旱的西北地区，水库调蓄是该地区水资源控制利用的一种最重要的形式。在多沙河流的水库进行水沙调控是保持水库库容的重要措施。冯家山水库是陕西省一座以农业灌溉为主，兼有防洪、发电、养殖、向宝鸡第二发电厂和宝鸡市供应生产用水及生活用水等综合利用的大型水利工程，水库总库容 3.89 亿 m3，灌溉面积 9.07 万hm2。通过多年来对千河冯家山水库的排沙观测及试验研究表明，异重流排沙是多沙河流上水库排沙减淤的一种重要方式。利用异重流及蓄洪排沙可以减缓水库淤积，提高排沙效率，延长水库的使用年限。利用千河千阳水文站 1957～1993 年的水沙资料及冯家山水库的运用方式，建立了冯家山水库淤积数学模型，在数学模型验证的基础上，得到了冯家山水库到 2043 年时的淤积过程、淤积总量及分布。其中水库将淤积 1.71 亿 m3，推移质淤积占 0.259 亿 m3，悬移质淤积占 1.45 亿 m3；有效库容由 2.86 亿 m3损失到 1.43 亿 m3，死库容由 0.91 亿m3 损失到 0.33 亿 m3，从而导致冯家山水库调节能力降低。通过修建局部坝前水库，进行了冯家山水库排沙试验模拟研究，观察了异重流在水库模型中的掺混过程及浑水水库的形成过程，并定性地得到了坝前含沙量垂线分布和输水洞引水中的最大含沙量。在数学模型计算得到水位～库容关系的基础上，对不同频率的入库洪水进行了不同淤积年限库容的调洪计算。计算和模型试验结果均表明：对于 2043 年时的水库淤积地形，2 年一遇的洪水和 5 年一遇的洪水，输水洞引水为清水，对宝鸡市城市供水和宝鸡第二发电厂生产用水的水质（水中的泥沙限制含量小于 5.0 kg/m3）没有影响；在 2023年以前的水库淤积地形上，遇到 10 年一遇的入库洪水时，输水洞引水中的泥沙含量小于水中的泥沙限制含量小于 5.0 kg/m3，可以满足宝鸡市城市供水和宝鸡第二发电厂生产用水的水质要求。在 1993 年淤积地形上，遇到 20 年一遇的入库洪水和 50 年一遇的入库洪水时，宝鸡市城市供水和宝鸡第二发电厂生产用水的水质要求已经破坏。在保证供水水质（水中的泥沙限制含量小于 5.0 kg/m3）的条件下，得到了到 2030年时，各个需水部门的供水调度结果。每年向宝鸡市供水 6000 万 m3，向宝鸡第二发电厂供水 4000 万 m3 ，供水保证率为 97.3% , 满足设计标准 97%的要求；农业灌溉用水14910 m3，供水保证率为 59.5%，超过了保证率为 50%设计要求；向羊毛湾水库供水 3000万 m3，供水保证率为 62.2%。

全文目录

声明  3-4
相关信息  4-5
摘要(中文)  5-6
摘要(英文)  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 水库水沙调控的意义  11-15
    1.1.1 多沙河流流域产沙及河流输沙量  11-12
    1.1.2 多沙河流水库淤积的严重性  12-15
  1.2 国内外研究的历史与现状  15-18
    1.2.1 国外研究的历史与现状  15-17
    1.2.2 国内研究的历史与现状  17-18
  1.3 本论文研究主要内容、目的和方法  18-20
  1.4 本章小结  20-21
第二章水库调水调沙原理及工程实践  21-28
  2.1 水库调水调沙原理  21
  2.2 水库的调水调沙实践及经验  21-26
    2.2.1 三门峡水库的经验教训  21-23
    2.2.2 小浪底水库的调水调沙实践  23-26
  2.3 冯家山水库水沙调控实践  26
  2.4 本章小结  26-28
第三章冯家山水库排沙运用及水库淤积分析  28-42
  3.1 工程概况及水沙特性  28-31
  3.2 浑水水库排沙过程  31-33
    3.2.1 浑水水库特性  31
    3.2.2 浑水水库排沙过程  31-32
    3.2.3 主要影响因素  32-33
  3.3 冯家山水库排沙运行方式  33-34
    3.3.1 异重流传播时间  33
    3.3.2 异重流排沙历时  33
    3.3.3 异重流排沙时机  33-34
  3.4 水库淤积现状分析  34-40
    3.4.1 水库淤积形态  34-39
    3.4.2 库容淤积损失  39-40
  3.5 本章小结  40-42
第四章千河冯家山水库淤积数学模型的研究  42-54
  4.1 基本资料  42-43
  4.2 冯家山水库淤积数学模型控制方程  43-45
    4.2.1 水流运动方程  43
    4.2.2 悬移质运动方程  43-44
    4.2.3 悬移质挟沙力公式  44
    4.2.4 悬移质河床变形程  44
    4.2.5 推移质输沙率方程  44-45
    4.2.6 河床组配方程  45
    4.2.7 冲淤量横断面分布方程  45
  4.3 冯家山水库淤积数学模型求解方法及计算步骤  45-47
    4.3.1 数学模型基本方程的求解  45-46
    4.3.2 冯家山水库淤积数学模型计算步骤  46-47
  4.4 数学模型验证  47-49
    4.4.1 淤积剖面验证  47-48
    4.4.2 累积淤积量验证  48-49
  4.5 数学模型预报成果  49-53
    4.5.1 入库水沙系列的选择  49
    4.5.2 预报淤积剖面  49-51
    4.5.3 预报累积淤积量及库容损失  51-53
  4.6 本章小结  53-54
第五章冯家山水库排沙试验模拟研究  54-63
  5.1 模型设计与制作  54-55
  5.2 异重流形成与持续特性  55
  5.3 异重流掺混及浑水界面沉速  55-57
  5.4 坝前含沙量垂线分布  57-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章冯家山水库供水调度及调洪计算分析  63-70
  6.1 供水调度的约束条件  63-65
    6.1.1 入库净水量  63
    6.1.2 水库的供水量  63-65
  6.2 输入洞浑水出流计算分析  65-67
    6.2.1 入库洪水过程设计  65
    6.2.2 浑水水库调洪计算  65-66
    6.2.3 稀遇洪水调洪计算  66-67
  6.3 供水调度成果  67-68
    6.3.1 调度方案  67
    6.3.2 调度成果  67-68
  6.4 本章小结  68-70
第七章结论  70-74
参考文献  74-81
致谢  81-82
作者简介  82-83

冯家山水库水沙调控研究

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