锦屏二级非常规洪水冲沙减淤的优化调控研究

发布时间：2022-08-07 15:02

　　水库泥沙淤积严重时会影响其正常运行,如何清淤是近年来水库泥沙研究的重要课题。针对人工调控泄水冲沙解决水库泥沙淤积问题,本文设计一种非常规洪水冲沙方式,对节约冲沙用水量,达到经济最优有一定参考意义。本文以锦屏二级水电站为例,通过物理模型试验与数值模拟相结合的方法,对不同形式非常规洪水下输沙规律进行了系统研究,主要研究内容与成果如下:（1）构建了一套人工操控的非常规洪水冲沙试验模拟系统,可形成不对称的形似锯齿状的周期波,并可实时同步测量水深、流速以及推移质输沙率,为非常规洪水冲沙规律试验研究奠定了基础。（2）进行了非常规洪水冲沙模拟试验,证明了非常规洪水平均输沙率大于与其平均流量相等的恒定流量洪水输沙率。研究了对称非常规洪水与非对称非常规洪水输沙规律,结果表明,对于对称非常规洪水,平均流量相等条件下,输沙能力随着流量变幅的增大而增大;对于非对称非常规洪水,平均流量与峰流流量不变条件下,输沙能力随基流时长与峰流时长比值的减小而增大。并利用Flow-3D对非常规洪水冲沙试验进行了数值模拟验证,为后期通过数值模型进行实际工程泥沙输移计算提供了理论依据。（3）基用Flow-3D建立了锦屏二级库区长... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水库排沙研究现状
        1.2.2 泄流输沙研究现状
        1.2.3 泥沙输移数值模拟研究现状
    1.3 本文研究主要内容
第2章 非常规洪水冲沙减淤的试验模拟系统
    2.1 非常规洪水冲沙试验设计
        2.1.1 水槽尺寸设计
        2.1.2 模型沙材料及粒径
        2.1.3 水流循环试验系统设计
        2.1.4 水流调试系统设计
        2.1.5 试验步骤
    2.2 试验系统及其稳定性
        2.2.1 流量控制系统
        2.2.2 流量自动测量系统
        2.2.3 水位自动测量系统
        2.2.4 流速自动测量系统
        2.2.5 输沙率自动测量系统
        2.2.6 系统稳定性检验
    2.3 本章小结
第3章 非常规洪水冲沙的试验结果与数值模拟验证
    3.1 恒定流量洪水冲沙试验
    3.2 非常规洪水冲沙试验
        3.2.1 非常规洪水入流设计
        3.2.2 对称非常规洪水冲沙试验
        3.2.3 非对称非常规洪水冲沙试验
    3.3 非常规洪水冲沙数值模拟验证
        3.3.1 Flow-3D泥沙输运数学模型介绍
        3.3.2 试验水槽数值模型建立
        3.3.3 试验水槽水流及冲刷模型的模拟及验证
        3.3.4 非常规洪水输沙数值模拟结果分析
    3.4 本章小结
第4章 锦屏二级水库泥沙输移数值模拟模型的建立
    4.1 研究对象概况
        4.1.1 工程背景
        4.1.2 泥沙问题及成因
        4.1.3 冲沙实验资料
    4.2 数值模型建立
        4.2.1 三维地形建立与网格划分
        4.2.2 泥沙设置
        4.2.3 边界条件和初始条件设置
        4.2.4 水流模拟与验证
        4.2.5 冲刷模拟与验证
    4.3 水流与冲刷模拟过程分析
        4.3.1 总冲沙量与流量变化关系
        4.3.2 进水口横断面泥沙及水流流速变化过程
        4.3.3 不同粒径泥沙冲刷情况
    4.4 本章小结
第5章 锦屏二级非常规洪水冲沙优化调控方案研究
    5.1 锦屏二级水库冲沙过程入流形式优化
    5.2 流量变化速度与幅度对输沙效果研究
        5.2.1 流量变化速度对输沙效果研究
        5.2.2 流量变化幅度对输沙效果研究
    5.3 非对称非常规洪水下输沙效果优化
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
发表论文及参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于图像识别的非恒定流卵砾石输移试验研究[J]. 杨胜发,曾施雨,胡江,陈阳.  泥沙研究. 2017(04)
[2]浅议水库排沙清淤与减淤措施[J]. 贾宗月.  江西化工. 2017(03)
[3]Flow-3D在水电站取水口体型优化中的应用[J]. 胡俊杰,张建涛,陈绪勋.  中国水运(下半月). 2017(04)
[4]堤防决口下游泥沙冲刷的三维数值模拟分析[J]. 罗娜,刘成林,陈宇豪.  南昌大学学报(工科版). 2016(04)
[5]堤防决口水流水力学特性的三维数值模拟[J]. 李火坤,邓冰梅,曾秀娟,张利荣,李宜忠.  水利水运工程学报. 2016(06)
[6]沉沙池冲沙过程CFD模拟分析[J]. 李顺涛,耿波,向媛,程永光.  水电能源科学. 2016(11)
[7]基于水沙数值模拟的某水库典型洪水过程冲淤特性研究[J]. 刘富强,张晓雷,毛羽,陈浩,韩力球.  华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(05)
[8]水库泥沙淤积与整治探析[J]. 刘忠良.  水科学与工程技术. 2016(04)
[9]丁坝群附近流场及局部冲刷的三维数值模拟[J]. 杨兰,李国栋,李奇龙,戚晓明,白夏.  水动力学研究与进展（A辑）. 2016(03)
[10]基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究[J]. 金文.  水利水电技术. 2016(04)



本文编号：3670533