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窄深型水库清淤位置及形状对清淤效果的影响特性研究

窄深型水库清淤位置及形状对清淤效果的影响特性研究

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作者：刘彦恒西安理工大学

学位级别：硕士

随着国民经济的持续增长,社会对水资源的需求量不断上升。水库作为关键的水源保障设施,在满足日益增长的用水需求中发挥着至关重要的作用。然而,水库的建设往往会破坏天然河流的平衡状态,致使大量泥沙在库区淤积。经过多年的运行,水库... 详细信息

随着国民经济的持续增长,社会对水资源的需求量不断上升。水库作为关键的水源保障设施,在满足日益增长的用水需求中发挥着至关重要的作用。然而,水库的建设往往会破坏天然河流的平衡状态,致使大量泥沙在库区淤积。经过多年的运行,水库普遍存在不同程度的泥沙淤积问题,而在我国北方河流上的水库所面临的淤积问题尤为严重。水库淤积直接影响水库各功能的正常发挥,因此,采取有效措施解决水库的淤积问题就显得尤为重要。如何制定科学合理的清淤方案,如何清淤会形成且保持有利于输沙的河槽以及降低清淤成本,成为目前所亟待解决的问题。本文通过Mike21平面二维水沙模型,对入库流量、坝前水位、清淤形状及位置对库区冲淤演变影响进行研究,主要研究内容及结果如下:（1）基于MKE21模型,针对河流中常见的特定水力结构,分别建立了水流过弯曲水槽模型、水流过深槽模型、水流过挖槽模型。通过对比分析MIKE21模型的模拟结果与试验结果,结果表明,MIKE21能够模拟出水流在弯曲河段、过深槽、过挖槽的水动力特性,进一步说明MIKE21模型适用于模拟机械清淤后河床冲淤变形。（2）建立林家村水库概化模型,根据Design-Expert设计的试验方案,分别讨论分析了清淤形状、清淤位置、来流量以及坝前水位对冲淤演变结果的影响,分别得到了总回淤比、总淤积量与各个影响因素之间的拟合公式。研究结果表明:冲刷阶段采用合适的来流量和水库调度方式会提高清淤效果,相较于来流量,降低坝前水位对清淤效果的影响更大;显著影响总回淤比的关键因素包括清淤的深度、长度、宽度、清淤位置以及冲刷阶段的入流流量与水库的调度方式。尽管清淤时的沿程坡度和两岸坡度会对总回淤比产生一定的影响,但影响较为有限。（3）通过建立林家村水库模型,在探究不同因素对冲淤演变结果规律分析的基础上,结合该水库限制因素,讨论分析了林家村水库不同清淤方案的效果。研究结果表明:在以清淤方量约为50万方,总投资为3000万元的条件下,采用库中清淤方案,净冲刷量最大,达到383.26万m3。考虑到回淤速率的影响,采用坝前清淤方案回淤速率最慢,净冲刷达到363.2万m3。

关键词：水库清淤清淤形状清淤位置数值模拟

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