多沙河流水库动床数学模型及水库运用方式研究

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多沙河流水库冲淤现象在黄河等河流中普遍出现，是水利工程中一个非常复杂的题目。本文以此为背景，开展水沙动床数学模型研究，具有重要的理论意义和工程实用价值。作者通过理论推导和模型试验，建立并验证了一种预测冲淤现象的水沙动床数学模型，并将该模型应用于实际工程预测，取得了如下具有创新性的成果：首先，根据正态悬沙动床模型试验资料，拟合出一种河床综合稳定性系数计算公式，并结合对多沙河流水库冲淤变形规律的归纳和理论研究，建立了一种适用于多沙水库长时段长河段的准二维非恒定水沙动床数学模型。该模型不仅能模拟原型水位变化、泥沙级配变化、含沙量沿程变化，而且还能较好的模拟泥沙冲淤及其河床形态调整变化。利用典型水库——三门峡水库1994年～1999年实测水沙系列及相应资料，对该模型进行了验证，结果表明该模型能反映出黄河三门峡水库的运用方式对渭河下游淤积及潼关高程影响程度。其次，为开展多沙水库运用方式研究，利用所建立的准二维非恒定水沙动床数学模型，考虑黄河干流和支流多种来水来沙组合、三门峡水库典型运用方式时坝前控制水位状况，对三门峡水库未来50年的泥沙冲淤变化进行了预测。给出了三门峡水库库区和渭河下游的冲淤变化规律，预测了潼关高程演变趋势等，为三门峡水库的合理运行提供了重要参考依据。最后，将准二维非恒定水沙动床数学模型应用于黑河某水库运用方式的计算分析，提出了一种新的“分期控制蓄水、汛期低水位相机排沙”水库优化调度方式，解决了困扰水少沙多水库调度的技术难点。它能保证水库在完成供水目标的同时，减少库区的泥沙淤积量，增长水库的使用年限。经济效益明显。

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