水库泥沙淤积滞后响应的理论模型

水库淤积形成及其影响和应对措施水库淤积形成及其影响和应对措施Reservoir formation and its influence and Countermeasures在天然河流上建筑水库后，将会给该区域一系列的影响。

库区水位的举高，使过水断面扩展，水力坡降变缓，水流速度减小。

这些将致使水流挟沙才能的降低，然后改动原河道的泥沙运动规则，致使很多泥沙在库区逐步沉积淤积。

也就是说，建筑水库成为河流泥沙淤积的主要原因。

In the natural river after building reservoir, will give the area a series of. Reservoir water level up, make the cross section, hydraulic gradient is slow, flow velocity decreases. These will lead to reduced flow, sediment movement rules and then change the original river, causing a lot of sediment deposition in the reservoir sedimentation gradually. That is to say, building reservoir become the main cause of river sediment.在我国华北的黄河和海河水系，水流含沙量很大，库区的淤积也就相对较高。

例如黄河三门峡水库，多年均匀含沙量达37.8 kg\/m?，在1960-1970年，水库总淤积泥沙达55.5亿t，使库区的库容丢失高达43%。

In North China 's the Yellow River and Haihe River, sediment concentration, reservoir sedimentation is relatively high. For example, the Yellow River Sanmenxia reservoir, years of uniform sediment concentration up to 37.8 kg\/m?, in 1960-1970, total reservoir silting mud Sardar 5550000000 T, the reservoir capacity loss of up to 43%.水库泥沙淤积的对水库运用和上下流河流发生的不良影响是多方面的。

水库淤积预测与治理技术研究水库淤积预测与治理技术研究摘要：水库淤积是长期以来困扰着水库运行和水资源管理的重要问题。

本论文通过对水库淤积预测和治理技术的研究进行综述和分析，总结了预测和治理水库淤积的方法和技术。

同时，本论文还对未来的研究方向进行了展望，为水库淤积问题的解决提供参考。

1. 引言水库淤积是指由于进水中带入的悬浮颗粒物沉降而使水库底部泥沙堆积的现象。

水库淤积不仅影响水库的容量和功能，还容易导致水库发生垮坝等安全事故，因此研究水库淤积预测和治理技术具有重要的意义。

2. 水库淤积预测技术2.1 水库淤积模型建立水库淤积模型是预测水库淤积的重要手段之一。

常用的水库淤积模型有物质平衡模型、水动力模型和物质-能量耦合模型等。

这些模型能综合考虑水力、泥沙输运和中水动力等因素，提高淤积预测的精度。

2.2 遥感技术遥感技术可以通过获取水库水体的图像信息，提供用于淤积预测的数据。

常用的遥感技术包括卫星遥感、航空遥感和无人机遥感等。

利用遥感技术可以实现对水库淤积的定量分析和监测。

3. 水库淤积治理技术3.1 减少入库泥沙减少入库泥沙是治理水库淤积的重要措施之一。

常用的方法包括水土保持、植被恢复、退耕还林还草等。

通过减少入库泥沙，可以有效降低水库淤积速度。

3.2 淤积清淤淤积清淤是直接治理水库淤积的措施。

常用的淤积清淤方法包括机械清淤、人工疏浚和生态修复等。

通过清淤可以恢复水库的有效容量，延长水库的寿命。

4. 研究展望尽管已经有了许多关于水库淤积预测和治理技术的研究，但仍然存在一些问题需要进一步研究。

未来的研究方向包括淤积预测模型的改进、淤积治理技术的创新、水库淤积与环境影响的研究等。

通过进一步的研究，可以更好地预测和治理水库淤积问题。

结论：水库淤积预测与治理技术的研究对于保障水库运行和水资源管理具有重要意义。

本论文通过综述和分析，总结了水库淤积预测和治理技术的方法和措施，并对未来的研究方向进行了展望。

希望本论文对于水库淤积问题的解决提供有价值的参考。

水库泥沙冲淤分析计算引言：水库是水资源调配、水能利用和洪水防治的重要工程，但是由于水库上游的河流携带大量的泥沙，常常造成水库的冲淤问题。

因此，对水库的泥沙冲淤进行分析和计算，对于合理设计水库以及有效防止泥沙淤积具有重要意义。

一、水库泥沙冲淤分析水库泥沙主要来自上游河流的冲刷、侵蚀和自然沉积等过程。

通过对上游河流的泥沙输沙率、输沙浓度、输沙密度等参数的测量和分析，可以预测水库的泥沙输入量。

2.泥沙输移分析：泥沙在水库中的输移过程是一个复杂的动力学过程。

通过建立泥沙输移模型，考虑水库的流动、湍流、沉积、悬移负荷等因素，可以分析泥沙在水库中的输移规律。

3.水库冲淤分析：水库的冲淤是指由于泥沙的淤积和冲刷作用，导致水库内部水深的变化。

通过对水库的水位和泥沙淤积的监测和分析，可以计算水库的冲淤量。

二、水库泥沙冲淤计算1.泥沙输入计算：根据上游河流的泥沙输沙率和水库上游面积，可以计算出每年输入水库的泥沙量。

泥沙输沙率的计算可以通过现场测量或者借助河流流量和泥沙浓度的关系公式进行计算。

2.泥沙输移计算：根据泥沙输移模型，考虑水库的流动特性、悬移负荷、沉积速率等因素，可以计算出泥沙在水库中的输移量。

输移过程可以采用数值模拟方法，结合实际数据进行计算和验证。

3.冲淤量计算：根据水库的水位和泥沙淤积的测量数据，可以计算出水库的冲淤量。

冲淤量可以通过净淤积量和淤积面积的乘积来计算，也可以通过冲淤前后水位和底床标高的差值来计算。

三、水库泥沙冲淤分析计算的应用水库泥沙冲淤分析计算在水库设计、建设和运营中具有重要的应用价值。

通过对泥沙输入和输移的分析，可以合理设计水库的泥沙过闸设施，有效控制泥沙的进入。

通过对冲淤量的计算，可以及时采取清淤措施，避免泥沙淤积对水库堆养生态环境和水能利用带来的影响。

结论：水库泥沙冲淤分析计算是水库设计和管理的重要内容，通过该分析和计算可以对水库的冲淤问题进行预测和控制，保证水库的正常运行和安全性。

水库泥沙淤积计算水库泥沙淤积是水库运行过程中不可避免的问题，它严重影响着水库的储水能力和防洪能力，因此需要进行淤积计算和淤积处理。

水库泥沙淤积计算是指根据水库来水量、悬移质含量及水库设计参数，预测和评估水库内泥沙的变动情况。

本文将从计算方法、影响因素、淤积处理等方面进行分析。

一、计算方法水库泥沙淤积的计算方法有多种，其中包括定量法、定性法和统计法等。

定量法一般是根据水库来水量、泥沙含量及输沙通量对泥沙淤积量进行量化计算。

其中，泥沙输沙通量可以通过测量泥沙的入库量和出库量来获得，来水量可以通过水文站点或流量站点的数据进行获取，泥沙含量可以通过定期对水库内的泥沙含量进行取样分析得到。

定性法则是根据水库淤积的观测结果、工程经验和相关理论，对淤积量进行近似估计。

统计法则是通过对历史水文数据和泥沙数据进行分析，建立统计模型，从而预测未来的泥沙淤积情况。

二、影响因素水库泥沙淤积的程度和速度受到多种因素的影响，其中包括来水量、泥沙输沙通量、水库设计和操作措施等。

来水量是泥沙进入水库的主要因素，来水量的大小直接影响着泥沙的输送和淤积情况。

泥沙输沙通量则是衡量泥沙进出水库的动态平衡度的重要指标，输沙通量的变化趋势会直接影响水库中泥沙的淤积速度。

水库设计和操作措施则是通过控制水库进出口流量、泄洪策略等手段来减少泥沙的淤积，它们对水库淤积情况的影响不可忽视。

三、淤积处理对于水库泥沙淤积问题，可以采取一系列的淤积处理措施。

其中，清淤是最常见也是最直接的处理措施，通过清除水库沉积物来提高水库的容积和防洪能力。

清淤可以采用机械清淤、人工清淤、水力冲刷等方法，根据淤积量的不同和水库的实际情况选择合适的处理方法。

此外，还可以通过在水库入库口设置泥沙过滤设施、改变水库运行策略等手段来减少泥沙的进入和淤积。

总之，水库泥沙淤积计算是水库管理中的重要环节，它关系着水库的正常运行和防洪能力。

通过合理的计算方法和淤积管理措施，可以预测和控制水库的淤积情况，保证水库的稳定和安全运行。

基于滞后响应模型的三门峡水库冲淤计算方法
沈逸;郑珊;吴保生
【期刊名称】《水利学报》
【年(卷),期】2022(53)10
【摘要】基于水库冲淤平衡纵剖面几何关系和机理分析,得到了潼关高程和库区累计淤积量平衡值的计算公式。

进而考虑河道调整速率随冲淤状态及水沙条件变化,采用滞后响应模型单步模式建立了潼关高程和累计淤积量计算方法。

结果表明,潼关高程计算值与实测值的决定系数R 2在1975—2002年和2003—2018年分别为0.80和0.75,累计淤积量计算值与实测值的决定系数R 2在1967—2002年和2003—2018年分别为0.95和0.84。

利用准平衡时间与调整速率参数的关系,计算了潼关高程和累计淤积量达到准平衡态所需时间,结果显示,潼关高程达到准平衡态的时间约为10.2年,累计淤积量达到准平衡态的时间约为6.7年,表明潼关高程的变化滞后于累计淤积量的变化。

此外,潼关高程和累计淤积量逐时段以平衡值为目标的调整过程体现了河床演变的自动调整与滞后响应特性。

【总页数】11页(P1207-1217)
【作者】沈逸;郑珊;吴保生
【作者单位】清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TV142
【相关文献】
1.水库泥沙淤积滞后响应的理论模型
2.基于改进BP网络对三门峡水库泥沙冲淤量的计算
3.三门峡水库时空冲淤与滞后响应
4.基于MATLAB神经网络的三门峡水库泥沙冲淤变化预测分析
5.三门峡水库淤积及潼关高程的滞后响应
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

山区多沙水库干支流泥沙淤积数学模型及应用陈珺;舒彩文;武见;梅志宏;谈广鸣【摘要】针对我国西部山区多沙河流存在急流、含沙量大的特点,建立了山区水库干支流一维非均匀非饱和输沙数学模型,模型采用一阶迎风格式对运动方程对流项进行离散,能够模拟山区河道急流.模型验证表明,计算水库淤积具有较好的精度.对戛洒江一级水电站运行后库区干支流泥沙淤积预测表明:水库呈现三角洲淤积态势,干流库区运行100-a总淤积量为13.75亿t,未达到冲淤平衡,支流库区运行80-a总淤积量为8.8亿t,达到冲淤平衡;水库运行100-a后总库容损失率为57.53%.【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(038)006【总页数】5页(P693-697)【关键词】山区河流;多沙水库;非饱和输沙;数学模型;戛洒江水电站【作者】陈珺;舒彩文;武见;梅志宏;谈广鸣【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北,武汉,430072;黄河勘测规划设计有限公司,河南,郑州,450003;中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,云南,昆明,650051;武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北,武汉,430072【正文语种】中文【中图分类】TV145我国西部地区水能资源丰富,大力开发水电资源实现西电东送,是我国西部大开发战略的重要组成部分.西部地区部分河流水土流失较为严重,含沙量较高,以元江为例,干流多年平均含沙量为3.5～4.3kg/m3,部分河段最大含沙量超过15kg/m3,在元江等多沙河道修建水库后泥沙问题将较为突出,因而预测建库后库区泥沙淤积对于工程的优化设计与运行具有重要的意义.目前预测水库泥沙淤积常采用一维水沙数学模型[1-5],国外比较有影响的一维模型有HEC-6模型[6]、FLUVIAL-12模型[7]、MIKE11模型[8]等,这些模型常用于低含沙冲积河流的冲淤计算,对于存在急流的山区多沙河流的冲淤计算不太适用.本文针对山区多沙河道水沙运动的特点,建立了适用于该类河流的一维非均匀非饱和输沙数学模型,将模型应用于元江上游戛洒江水电站库区泥沙淤积计算,计算结果可为水库设计与运行提供依据.1 模型建立1.1 基本方程一维非均匀非饱和输沙数学模型的基本方程如下:水流连续方程水流运动方程泥沙连续方程河床变形方程式中:x——沿程距离;Q——流量;Z——水位;g——重力加速度;B——河宽;t——时间;ql,ul,Sl——侧向入流的单宽流量、流速和含沙量;A——过水断面面积;R——断面水力半径;β——动能修正系数;n——糙率系数;S——断面平均含沙量;S*——水流挟沙力;u——断面平均流速;ω——泥沙颗粒沉速;ρ——泥沙干密度;α——恢复饱和系数;Gb——推移质输沙率.1.2 方程离散及求解求解一维非恒定水流基本方程组采用有限体积法,此方法的特点是水量保持守恒.模型针对山区河道存在急流的特点,对运动方程的对流项采用一阶迎风格式进行离散,由于该格式求解非线性对流扩散方程时能获得相当高的精度[9],能够较好地模拟山区河道为急流时的水流运动,离散后的方程为水流连续方程式中上角标为“0”的量表示上时刻的值.1.3 补充方程1.3.1 水流挟沙力公式采用张瑞瑾水流挟沙力公式[10]:分组水流挟沙力S*k采用窦国仁模式[11]:其中式中:S*——水流挟沙力;S*k——第k组沙水流挟沙力;K,M——水流挟沙力系数和指数;U——断面平均流速;——泥沙平均沉速;P*k,Pk——第 k组沙水流挟沙力级配和悬沙级配;ωk——第k组沙对应的沉速;N——非均匀沙粒径组数;β——指数.1.3.2 推移质输沙率单宽推移质输沙率采用输沙经验关系式[12]:其中式中:vd——近底流速;d,d50——单组床沙粒径和非均匀沙中值粒径;h——平均水深.1.4 支流入汇处理考虑到支流入汇对干流的影响,方程(1),(2)和(3)均在等式右侧增加了侧向入流项的处理,而对于支流入汇后干流含沙量的计算,采用以下公式:式中:Qm,Sm,Qc,Sc——干、支流入汇前上游最近断面的流量和含沙量;Q0,S0——入汇后首个干流断面的流量和含沙量.2 模型应用2.1 戛洒江水电站简介戛洒江一级水电站位于元江干流上游戛洒江河段,坝址流域面积为1.81万km2,库区由上游石羊江段和支流绿汁江组成,干流石羊江库区平均比降约0.298%,支流绿汁江库区平均比降约0.3%,库区河道平面图见图1.大坝为面板堆石坝,最大坝高135 m,装机容量200MW.水库总库容14.79亿m3,有效库容为6.72亿m3,正常蓄水位为675m,死水位为660m.坝址处多年平均流量135m3/s,多年平均入库沙量为2840万t,多年平均含沙量为6.06kg/m3,历史最大含沙量超过18.0kg/m3.戛洒江具有径流小、含沙量高的特点.本文应用所建多沙水库干支流泥沙淤积数学模型,对戛洒江水电站的泥沙淤积问题进行研究.2.2 计算范围及边界条件2.2.1 计算范围与断面布置计算范围包括干流石羊江长约60km河段(进口断面S1到坝址处),以及支流绿汁江长约50km河段(进口断面L1到支流入汇点),图1为水电站库区平面示意图.其中石羊江共布置47个断面,平均间距1.3km,支流绿汁江共布置41个断面,平均间距1.2km.2.2.2 边界条件模型进口边界条件为水库干支流进口断面的流量和含沙量值,出口边界为坝址处水位.由于模型进口断面处无水文站,其水沙过程通过坝址处元江水文站提供的水沙资料分配推算.其中,进口采用1988—1997年共10a的水文泥沙资料作为计算系列,年平均流量为121.94m3/s,年平均含沙量为7.09kg/m3,属于小水大沙的年份系列,入库悬沙中值粒径0.028mm.出口坝址正常蓄水位为675m,6—8月汛限水位为655m,9月汛限水位为665m.模拟水库100a泥沙淤积过程时,选取1988—1997年的水沙系列为边界条件,前后连续计算10次共1200个月,模型计算时间步长为60s.图1 戛洒江一级水电站库区示意图Fig.1 Reservoir area of Jiashajiang Hydropower Station2.3 有关计算参数的选取由于缺乏实测资料对模型挟沙力系数率定,采用平衡输沙的方法,假定河道建库前多年平均含沙量和水流挟沙力基本相等来确定系数.率定结果为:石羊江K平均值为0.93;绿汁江K平均值为1.16,M平均值为0.92.干支流糙率值通过实测水面线资料率定,糙率范围为0.035～0.060.恢复饱和系数α在淤积时取为0.25,冲刷时取为1.0[13].2.4 模型验证图2为2006年6月25日至9月30日石羊江干流25号断面(坝上游33km)实测水位和模型计算值对比图,从图中可见两者最大误差不超过10cm,满足工程要求.由于缺乏水库泥沙冲淤验证资料,采用与戛洒江水电站相似的陡滩口水库泥沙淤积资料进行验证.图3为陡滩口水库淤积平衡后的沿程计算冲淤量与模型试验模拟冲淤量对比图,两者误差较小.所建一维非均匀非饱和输沙数学模型计算水库泥沙冲淤具有较好的精度.图2 水位实测与计算结果对比Fig.2 Comparison between observed and simulated water levels图3 陡滩口水库沿程冲淤量验证Fig.3 Verification of deposition amount in Doutankou reservoir2.5 水库淤积计算成果分析2.5.1 河床纵横剖面变化水电站运行100a期间,库区河道干流和支流河床纵剖面变化过程见图4.由图4可知,库区干支流泥沙均呈现三角洲淤积形态,三角洲淤积顶点随着水库运行年限的增加逐渐向坝前推移,但淤积速度逐渐变缓.由于干流库区泥沙淤积速度大于支流库区,当水库运行40 a后,干流库区泥沙淤积到支流入汇口附近,干流部分泥沙进入支流绿汁江库区发生淤积,使得绿汁江淤积加快,支流库区在运行80a后达到冲淤平衡.2.5.2 水库库区泥沙淤积及排沙比分析表1为戛洒江库区干流、支流及整个库区泥沙累积淤积总量及排沙比计算结果.由表1可见,在计算年限100a内,水库一直处于淤积状态,干流库区运行100a后未达到冲淤平衡,总淤积量为13.75亿t,排沙比达到85.78%,支流库区运行80a后达到冲淤平衡,总淤积量为8.8亿t,排沙比达到100%.2.5.3 库容变化水库初始运行时正常蓄水位675m,水库总库容、死库容和有效库容分别为14.79亿m3、8.07亿m3和6.72亿m3.水库运行后泥沙淤积导致库容损失,表2为戛洒江一级电站运行后库容变化情况及库容损失率情况.从表2可以看出,水库泥沙不断发生淤积,库容损失不断增加.水库运行40a后,死库容损失率接近50%,运行至100a,死库容损失率达到100%,有效库容损失率为6.53%,总库容损失率为57.53%. 图4 库区河道深泓线变化Fig.4 Evolution of talweg in reservoir area表1 戛洒江库区泥沙累积淤积总量及排沙比计算结果Table 1 Simulated results of total sediment deposition amount and delivery rate in Jiashajiang reservoir area注:水库运行40～60a期间,干流库区泥沙进入支流库区,支流库区排沙比为负值.水库运行时间段/a淤积总量/万t 排沙比/%干流支流库区累计干流支流0～10 17338 12333 29671 1.03 1.17 10～20 16572 12054 58297 5.40 3.40 20～30 15810 11588 85695 9.75 7.14 30～40 15694 11660 113049 10.41 6.56 40～50 16116 13229 142394 8.00-6.01 50～60 14748 14572 171713 15.81-16.77 60～70 15551 9102 196367 11.22 27.06 70～80 13057 3465 212889 25.46 72.23 80～90 10105 0 222994 42.32 100 90～100 2491 0 225485 85.78 100表2 建库后戛洒江水库库容损失特征值Table 2 Values of loss rate of storage in Jiasajiang reservoir时间/a 有效库容/亿m3有效库容损失率/%死库容/亿m3死库容损失率/%总库容/亿m3总库容损失率/%0 6.72 0 8.07 0 14.79 0 20 6.434.37 6.16 23.62 12.59 14.87 40 6.385.03 4.14 48.67 10.52 28.84 606.355.55 1.96 75.67 8.31 43.81 806.31 6.17 0.45 94.41 6.76 54.32 100 6.28 6.53 0 100 6.28 57.533 结论针对我国西南部山区多沙河流水沙运动的特点,建立了一维非恒定非饱和输沙数学模型用于水库泥沙淤积预测,模型对运动方程对流项采用一阶迎风格式进行离散,使得模型能够对山区河道急流流态进行模拟.最后将模型用于元江上游戛洒江水电站库区泥沙淤积计算,结果表明:干支流库区均呈三角洲淤积形态,三角洲淤积顶点随运行年限的增加逐渐向坝前推移,但淤积速度逐渐变缓.干流库区运行100a后未达到冲淤平衡,支流库区运行80a后达到冲淤平衡.干流库区运行100a后总淤积量为13.75亿t,排沙比达到85.78%,支流库区运行80a后总淤积量为8.8亿t,排沙比达到100%.水库运行100a后,干支流累计有效库容损失率为6.53%,死库容损失率为100%,总库容损失率为57.53%.参考文献:【相关文献】[1]汤立群,陈界仁,陈国祥,等.白沙水库一维泥沙数学模型及电厂取水方案计算[J].河海大学学报,1998,26(5):34-38.(TANG Li-qun,CHEN Jie-ren,CHEN Guo-xiang,et al.One dimensional model of reservoir sedimentation and its application incalculation for water intake of a power plant[J].Journal of Hohai University,1998,26(5):34-38.(in Chinese))[2]杨国录,吴卫民,陈振虹,等.SUSBED-1动床恒定非均匀全沙模型[J].水利学报,1994(4):1-10.(YANG Guo-lu,WU Weiming,CHEN Zhen-hong,et al.SUSBED-1 movable bed modeling of graded sediments[J].Journal of Hydraulic Engineering,1994(4):1-10.(in Chinese))[3]张小峰,谢葆玲,许全喜.三峡水库蓄水初期泥沙淤积预测模型研究[C]//中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会第六届学术讨论会论文集.成都:时代出版社,2005.[4]黄仁勇,黄悦.三峡水库干支流河道一维非恒定水沙数学模型初步研究[J].长江科学院院报,2009,26(2):9-13.(HUANG Ren-yong,HUANG Yue.Preliminary study on 1-D numerical simulation of unsteady flow and sediment transport in mainstream and tributaries of three gorges reservoir area[J].Journal of Yangtze River Scientific ResearchInstitute,2009,26(2):9-13.(in Chinese))[5]黄永健,谈广鸣,吕平,等.黏性泥沙数学模拟中几个关键问题的研究进展[J].水利水电科技进展,2009,29(3):90-93.(HUANG Yong-jian,TAN Guang-ming,LV Ping,et al.Research advancesof severalkey problems in the numerical simulation of cohesivesediment[J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2009,29(3):90-93.(in Chinese))[6]FELDMAN A D.HEC models for water resources system simulation:theory and experience[J].Advances in Hydroscience,1981(12):297-423.[7]CHANG H H,HANISON L L,LEE W,et al.Numerical modeling for sediment-pass-through reservoirs[J].Journal of Hydraulic Engineer,ASCE,1996,122(7):381-388.[8]王领元.应用MIKE对河流一、二维的数值模拟[D].大连:大连理工大学,2007.[9]张小峰,中川一,许全喜.一阶迎风差分格式的精度问题[J].武汉大学学报:工学版,2001,34(1):6-10.(ZHANG Xiao-feng,NAKAGAWA H,XU Quan-xi.On accuracy of first order upwind scheme[J].Journal of Wuhan University of Hydraulic and Electric Engineering,2001,34(1):6-10.(in Chinese))[10]张瑞瑾.河流泥沙动力学[M].北京:中国水利水电出版社,1989.[11]窦国仁,赵士清,黄亦芬.河道二维全沙数学模型研究[J].水利水运工程学报,1987(2):1-12.(DOU Guo-ren,ZHAO Shi-qing,HUANG Yi-fen.Study on two-dimensional total sediment transport mathematic model[J].Hydro-Science and Engineering,1987(2):1-12.(in Chinese)) [12]国务院三峡工程建设委员会办公室泥沙专家组.长江三峡泥沙问题研究:第五卷:1996—2000[M].北京:知识产权出版社,2002.[13]韩其为.水库淤积[M].北京:科学出版社,2003.。

泥沙淤积计算范文一、泥沙淤积计算的基本原理泥沙淤积是指水流中悬浮的固体颗粒物沉降到水底形成堆积。

淤积的过程主要受到水流速度、泥沙浓度、水深和底床粗糙度等因素的影响。

根据分析泥沙淤积的基本原理，可以得到以下几个关键参数：1.水流速度：水流速度越大，悬浮固体颗粒物沉降的速度越快。

2.泥沙浓度：泥沙浓度越大，水中的固体颗粒物越多，淤积速度越快。

3.水深：水深越大，水流阻力越小，对泥沙的携带和沉降影响越小。

4.底床粗糙度：底床的粗糙度越大，对泥沙的携带和沉降影响越小。

根据以上参数，可以通过数学模型来计算泥沙淤积的情况。

常用的数学模型包括固体颗粒物输运方程、沉积方程和淤积速率方程等，通过建立方程组来求解泥沙淤积的情况。

二、泥沙淤积计算的方法1.实测法：实测法是指通过实地调查和观测来获取泥沙淤积的数据。

该方法可以直接测量水体中泥沙的体积、重量和粒径等指标，以及底床上的泥沙厚度等信息。

常用的实测工具包括水下测量仪器、沉积物采样器和探针等。

通过实测法可以获得准确的泥沙淤积数据，但是需要消耗大量的时间和成本。

2.理论计算法：理论计算法是指根据水流力学和泥沙输运原理，通过数学模型和计算方法来推算泥沙淤积的情况。

常用的计算方法包括泥沙输移模型、流场数学模型和近似计算方法。

根据实际情况选择适合的计算方法进行计算，可以获得快速和经济的计算结果。

三、泥沙淤积计算的实例分析以水库为例，水库是泥沙淤积的重要场所。

根据水库的实际情况和需要，可以采用不同的计算方法进行泥沙淤积的预测和计算。

假设水库的入库泥沙含量为100mg/L，出库泥沙含量为20mg/L，入库流量为1000m3/s，出库流量为500m3/s。

根据给定的数据，可以采用质量平衡法来计算泥沙淤积量。

通过以上实例分析，可以看出泥沙淤积计算的方法和步骤，以及计算结果的意义和应用。

综上所述，泥沙淤积计算是水利工程中的一个重要任务，它可以为工程设计和管理提供科学依据。

泥沙淤积计算的方法主要包括实测法和理论计算法，根据实际情况选择合适的计算方法进行计算。

水库的淤积计算攫想与实践水库的淤积计算水库的淤积速度是以水流在上游的澄清程度来表徵的.国外杂志上曾发表过许多关于拦抄特性随不同准数变化曲线的文章.最普遍的是库容与平均径流量.的比值,即/(哈津,勃柳奈等).准数n/.虽然也说明淤积过程的性质,但没有考虑水流的输沙量和泥沙的颗粒级配.因此将其用于计算公式中必须同其他考虑泥沙特性的参数相结合,如文献[1)所给出的那样.对于淤积过程的特性,我们曾采用河槽容积与库容n的比值.在河槽容积中水流输移由颗粒级配和设计流量给定的设计泥沙量.文献[2)根据原型和实验资料作出不同准数的水库拦沙特性曲镍.按照图1的曲线,澄清度e变化的垒部区域可分为两个区.珏姐l9羟m-!TZ鼍噩=;..::;=▲一7廿一巍●I一挂尔睛{可段,1949年I2一{击乖晴河段,I951华,3一{盏尔崎河段.1052年,4一希什拉乌河段.1058华?5一实醣数据(直线承槽)I6一凯拉库姆水库数据,7～塔什凯普韩承瘁(1939年1q6L年'8一撬德赞求晖'一l9靼华)?9一博琏好依河段I1O一宴验河殷I号,iI一美国奥新盒诺河器I12一美国博依先河景?l3一乌卸库躲阿木电站河段,"一拄'5)式计算,15一接u2)式计算o@一I区,罾一I区'圈1水流在水库内的澄清度与Wp/W比值关系曲线B?^?斯克雹尼柯夫在第一区澄清度为常数,等于1;1),在第二区随,n值加大,澄清度则从1逐渐减小到0.显然,第一区相应于淤积的第一阶段,包括河段内泥沙发生完垒沉积的过程,即由条件e=1表示的时闻.沉积的第二阶段从第=区的过渡段开始,在这段时期随着上游的淤积,带往下游的悬沙逐渐增加.由第一阶段向第二阶段过渡的指标是/n=0.12.按照这一准数,若水库初始库容"满足条件H≤(/O.12)=8.33,(1)则其积淤过程只限于第二阶段.如果不遵循条件(1),即n>8.33,剐淤积过程将从第一阶段开始,然后进入第二阶段,因而计算方法应当用相应的形式反映出来.作为水库淤积的计算方法,建议采用泥沙平衡方程式[4]d3=Pd,(2)式中Pi一输沙率.对于第一阶段B=1,按照(2)式淤积量则为}矿3=IP,dt=Gol?(8){因为在第二阶段开始前的库客为H=/O.12=8.33,所以第一阶段的淤积量为s=x一.于是根据(3)式第一阶段的淤积时间可攮下式确定t,=afGo=(H一8.33,G.(4)如果H=8.33p=(O.O5～O.O6)H'则第二阶段的计算可以省去,并且水25库寿命(使用期限)接已知公式T=∥,G. 确定.对于第二阶段得到以下公式[3):￡=0.041(,WH)(5)该式在图上是一条实线.(5)式适用于WplW=0.12～1.0.对于淤积条件.(5)式应为8=o.041i)'(6)解(2)和(6)式,则得到计算第二阶段淤积时间的公式.l48,8'',11,fl—一l一.,(7)而沉积量的计算公式为矾一互二:了(8)848.8WpWH/将第一和第二阶段的计算结果相加,即T=}l+f2|W3=W3+W3o以上建议,能使水库淤积的所有可能情况归属于三种淤积过程速度不同的泥沙沉积计算方式之一.上游属于第一种方式,水库运行初期在上游可以看到随着上游的淤积,带往下游的泥沙也随之增加.即只出现淤积第二阶段.水库属于第二种方式,在水库内既有完垒沉积的时期(淤积第一阶段),也有把泥沙带到下游逐渐增加的时期(淤积第二阶段). 库容大的水库通常属于第三种方式,在这种大水库中泥沙完全沉积对期只包括淤积的主要时间.在这里增长性的带走泥沙时期与淤积的总时间相比很小,可以忽略不计(即只出现淤积的第一阶段).因此.这种方法的特点是,它可以计算鄱种不适用按现有方法计算,而其淤积年限又用库容简单地除以输沙量的水库.在以上公式中=BL,或者近似地=(0)LHIH,B一稳定河床的水深和宽度[.],工n一水库的起始长度}0一汛期的平均流量j一稳定输沙时的流速,实际计算时可采用口=1.0～1.2mlsG一多年平均输沙率.根据实验资料在文献C43第91页上有8= ,(./Wo)曲线,在该谧线上也清楚地区分出澄清度变化的两个区.在第一区8=1,第二区0=0(1一W3/w.),(9)式中.一河段初始澄清度js一第二阶段的淤积量jW.一第二阶段的极淤积量.在文献[4]第92页上,联立求解(4)式和(9)式,从而导出B.C.拉普辛柯夫公式W3=Wd(1一,),(10)该式在文献C5,6)中有理论论据.早先厂.沙奠夫就曾导出过类似的公式W3=Wd(1—0).(11)从(1o)式的分析中可以看出,上游淤积刚一开始(.>o),澄清度8就开始比8值逐渐减小,即带往下游的泥沙均衡地增加,因而它只相应于淤积第二阶段的条件.因此,以(10)式为基础的拉普辛柯夫法,以及沙奠夫法仅对有淤积第二阶段的河段才是正确的. 文献[53第61页证明,(11)式只适用于从计算时间的起点开始泥沙就沉积的水库部分,即只适用泥沙按淤积第二阶段的规律沉积的水库部分.公式(1)是由原型资料统计分析结果得出的,因此当,Wn=1时,绐出的值￡=0.04=P0,这在实际计算中是完垒允许的.如果把(1)式写成(till图1中的虚线)8=0,041C(WpfWH)一(∥/WH)),f12)则当WpfWu=1时可得出s=0.联立求解(12)和(2)式可推导出一个公式,该式的数值解给出的计算结果同(7)式和(8)式是吻合的.从(9)和(10)式可得e:0B一/(13)该式仅对第二阶段是正矾的.在以下面的形式给出的(10)式l=J一口一中,.P0/.?淤积一定'时刻下尚未沉积的上游容秘.I比对比l电/"若采用"≈W.,脚可写成Wp/WJ{=(p/")/(14)联解(13)和(14)式,可得0随WHn变化的一般公式8:Ke『(∥p/H),(15)式中K:(p/∥n)——相应于8的比值.由415)式得,当pfH=K时,￡=8.e的最大值为8;1.O.因此当Wp/W->f( 时,￡<￡,这就只相应于淤积的第二阶段. #舻皿÷皿PI{I』IIl.II{l}_一.III.Il^ll{—卜l一按(15)式计算曲曲线F2一按(5)式计算曲曲线}3一接(121式计算曲啦钱,是按?H?戈斯眠愚新基的方挂计算的J4一法船哈德河臣6--乌奇库尔罔河嚣JB--日媚节蓄水{电,,占一变化的第一和第二区圈2按不同计算公式计算的水库拦涉能1力随Wp,w口变化的曲线如果将(15)式同(2)式联立求解,并考虑到在淤积过程中容积n是变化的,栗刚矽"一.值,并允许"≈.,则得到(10)式.逸就进一步证明,拉普辛柯夫法只反映淤积第二阶段构条件.在图2中绘出了8在K=0.12和0=1.0时按415)式计算的结果,以及按(15)和(12)式的e值.从图2看出,按有理论根据的关系式琢文蔼印分母,可能是cT一译注.(15)的计算值高于按(5)和(2)式的计算值,后者是以足够大量的原型和实验室试验研究为依据的.根据水工设计院卫生防疫站按戈斯图恩斯基方法对某些河段计算的结果,其计算的澄清度值与图2中按公式(6)计算的结果实际上完吻台.因此(5)式和以其为基础的所建议的计算方法(式7和式8),同现在通用的方法比较,能更精确地反映水库淤积第二阶段泥沙沉积过程.大家知道,小蔷水泡,池塘等在泥沙沉积速度方面是不同于水库的,对它们的淤积计算建议用不同公式和经验曲线进行.在.B.卡拉乌台夫的着作中,曾介绍了许多有关池塘的研究结果,其闻也介绍了G.布朗(美国)的研究结果.布朗的文章首次发表于1953年(8],而后在文献(9]中又发表了一些批判性见解文章.为了估算蓄水池的拦沙能力,布朗研究了相对容积准数.-/,即池塘容积与小溪或者河流年平均径流量之比,l并利用该准数对44座池睹式蔷水池C83绘制了曲线, 见图3.为了确定泥沙沉积率,.B.卡拉乌台夫提出了一个理论公式[1,第101页),该式联合考虑了沉积的第一阶段和第二阶段:8=1一(1一W)e一(●w/l—w)416)式中W=,cr.*文献[1]第102页指出,(16)式只在=30时才同布朗的经验曲线相吻合.图3仵出了布朗曲线以及当=35时按416)式计算的结果,二者是吻台的.在图8中绘出了不同水库(其中包括美国的一些水库)澄清度变化的现有的原型数据点,这些点与布朗曲线差别很大.文献[9]指出,布朗曲线不能用来分析lllffl学辨lll'II凡牺,.一/r}…}!,1自I/Il刊I'Illllf…llll'flJlIl1IllI布朗曲线,1一租颗粒讫抄,2一中颗粒泥抄j3--缅囊牲娓牡,原型蛊料4一乌奇库尔阿木电站的河段(蚋雷悬河)?5一希什拉乌斯基来电站(1958年开始,1960年)}6一坞尔加勃葡曲墙什凯昔林新基水库t10^O～10聃年)}7一拇尔加勃骨上的荔承坦真木库?8—捷替赞河的捷德赞水库(1950～19 66年)?0一瑟舡选里亚河的法尔暗德水库(19盯～1955 年)?1O一篝奇;迭里亚诃的凯拉庠姆水庠(1956--1985 年)}1l一毒格连河的塔什肯水库t1936--1962年),12一姆尔加勃河的伊茯漕坦水库}13一瓦赫什河的曳涪夫承电站的河段}I4一羹昝赞河的善罗格水庠?15一古马特水库(格鲁青亚和国)?16一奥斯金老水库(受国)?17一舆新金新木库(美国)}lB一诺表先水率(荛目)}19一拉稿扎努奇;水库t格鲁青亚共和且)?一一推荐的曲线}…一卡拉鸟音夹曲线Ia一巾=35?6一巾=300,6一巾=5O0图5澄清度e与库容wn同年平均径流量W,之比的关系曲线泥沙特性,因此专家们很少用它来计算泥沙沉积.1971年波尔朗德C93在验证契尔奇拉和布朗的经验曲线时指出,契尔奇拉的方法能给出较好的结果.文献C73是在既不考虑上述意见和其他文献的分析,也不掇据苏联许多水库的原型资料的情况下,提出以布朗曲线作为山区水库淤积的计算方法的.同时也投有指出,水库淤积按二个阶段来进行计算是由文献(2]首次提出的.如果按文献[7]建议那样,将公式用于第一阶段的计算f=(H一9,2c)/G0,刚第二阶段开始之前的河段容税,将等于0.2We(河流年径流量的五分之一),这是不切台实的,它大大地超过几乎全部已有水库的起始容积}在这种情况下,永库将只出现淤积第二阶段,这是同实际资料, 理论和实验室研究结果相矛盾的.以库容为2.5{Lm.的法尔哈德水库为例,在流的28流量为168{Lm.的情况下,第二阶段的淤积量等于33.6fLm.,超过初始库容的12倍.对于初始库容为1.j6亿.,河流径流量为16/Lm.的塔什凯普林水库,第二阶段的淤积量等等于3.2亿m..橙积置.融积时同f【I和l阶&)(亿m)Il.Iz】s2BO.314计算?.iI99I;O.38￡实际已知数据l0400m},;1.2m/sFH0.39亿m}G;O.05ltZ,m./年;W=0.0267~ve} =0.222亿优.Jf1=3.s#-.表内列出的是格鲁吉亚加盟共和国古马特水库按本文建议的方法进行淤积计算的结果和格鲁吉亚加盟共和国水利与土壤改良科研所的原型观测资料.本文建议的方法在文献[2,3]中用8个实验室的和16个原型水库(其中8个国外水库)的淤积资料进行了验证.表中的计算结果同实际资料的吻合证明了本文建议的方法的可靠性,同酣也说明,山区水库的淤积服从于泥沙在水库中沉积的单一规律,而不同于与池塘淤积相应的布朗曲线.按蛸布朗曲线,古马特水库第一年被带到下游的泥沙量应大于4O%,这是与实际裙矛盾的.从图8可以看出,类似的与实际不相符的情况几乎在垒部已有的水库,其中包括国外的水库都会出现.图8给出了当=300时按(13)式计算结果画出的曲线d,该曲线L乎同本文建议的曲线相吻合,也是本文建议方法可靠性的补充证明.就外包的角度看,=500(曲线6)似乎应当视为水库的极限值...利西齐娜调查了125座小水库,得出=0.35文献[103以数值积分的形式对(13)式和(2)式进行了联立求解,并且提L出了淤积计算的图解分析法.参考文献(略) 杨清译赵纯厚校。

水库泥沙淤积问题的研究作者：于林文来源：《科技资讯》 2013年第29期于林文（四平市二龙山水库管理局吉林四平 136505）摘要：由于我国大多数河流泥沙含量较大，这就造成了水库泥沙淤积现象严重，泥沙处理是否妥当，将会影响到水库运行中效益的发挥、水库有效库容及水库的使用寿命。

针对这一问题，本文做了简要的分析，并从根本上提出了几点防淤措施。

关键词：水库、泥沙淤积、分析、防淤措施1 水库泥沙来源一定区域的降雨汇集成河流，这个河水的区域称为“流域”。

我们用分水岭作为流域的边界，河口以上分水岭内的区域称为流域面积，如果在河流上修建水库，则坝址以上分水岭那一部分面积是水库的集水面积。

水库中泥沙产生的主要原因是集水面积内岩石的风化，另一部分则是来自水库上游河床的冲刷或河流两岸的崩塌。

流域内地表侵蚀的程度与土壤、气候、地形地貌及人类活动等因素有关。

如果土壤较为松散，植被覆盖率差，水土的流失就严重。

例如黄河中游的黄土高原地区，7、8月份暴雨较多，由于植物覆盖差，造成地表侵蚀极为严重。

2 泥沙淤积形态想要解决水库泥沙淤积问题，就必须了解泥沙的运动特性。

通常挡水建筑物起到壅高水位的作用，库区水面形成壅水曲线，水深沿流程增大，流速沿流程降低，称这种水流流态为“壅水流态”。

在这种情况下，可以把水库淤积形态分为下面三种基本类型：2.1 带状淤积在河道型水库中容易出现带状淤积形态，丰满水库就是一个典型的例子。

它是修建在少沙河流上的典型河道型多年调节水库，该水库进库沙量少，泥沙粒径较细，库水位变幅较大，平时变化幅度可以达到10-20m，与之相对应的，回水变动范围也较长。

库区形态、水沙特点及运用方式决定了水库的淤积特性：淤积物自坝前一直分布到正常高水位的回水末端，呈均匀的带状淤积形态。

从上到下可以把带状淤积分为以下几部分：变动回水区段、常年回水区行水段以及常年回水区静水段。

2.2 三角洲淤积在库容大、来沙粒径粗、库水位变幅小、库区地形开阔的条件下，易形成三角洲淤积。