柘溪水库拦门沙淤积及治理对策九五优秀科研成果介绍

柘溪水库拦门沙淤积及治理对策研究课题是应电站和库区管理部门的邀请和委托于 1 995年至1 996年间由长沙中南机电技术研究所进行和完成的 ,并以我国优秀科研成果入选《中国九五科学研究成果》丛书 (该成果研究论文在本刊 1 996年第 2期刊出 )。该研究成果首先明确了泥沙淤积是水库运行中五大环境工程地质课题之一 (其他 4个课题为水库渗漏 ,诱发地震 ,库岸变形和矿产淹没 ) ,同时明确了将库尾和各支流入库口的泥沙淤积称为拦门沙 ,提出了对库区泥沙淤积的研究方向。拦河筑坝建立水库 ,使库区的河道落差集中到坝址 ,改变了原来河道的水沙流态和流速 ,引起了河道自然环境变化和河床演变。     

试论水库诱发地震的地质分类

水库诱发地震(简称水库地震)属诱发地震中的重要类型,是水库蓄水而引起水库区及其邻区(库水能影响的范围)内的地震现象,或由蓄水而造成原有地震活动性的加剧或减弱。     

三峡水库蓄水初期近坝区淤积形态成因初步分析

三峡水库蓄水运用后,库区泥沙淤积将显著增加.基于三维水沙数值模型及实测资料分析,对水库蓄水初期近坝区泥沙淤积形态的成因进行了初步探讨.研究结果表明坝前淤积形态的成因既与坝前水流流态的三维特性有关,又与水库蓄水初期坝前淤积物颗粒特性有关.水库蓄水初期沉积在近坝区的泥沙颗粒较细,初始干容重较低,使得淤积物表现出一定的浮泥特性.坝前淤积总量较大主要是宽谷河段水流特性造成的;而基底深槽处淤积物厚度较大、淤积面呈水平状的主要原因则是浮泥状淤积物在重力作用下向河底运动、并沿深泓线在基底深槽中汇集.     

三峡蓄水后库区洪水波传播规律初步分析

三峡水库蓄水后,原天然河道变成水库回水区,库区内洪水传播特性发生显著变化,且不同库段内洪水传播特性随库水位及上游来水条件而改变。针对三峡蓄水后库区水力条件变化,基于MIKE11模型模拟计算不同库水位及来水条件下洪水波在库区传播时间,以及影响洪水波传播的水流速度,运动波、动力波传播速度等因子,通过对计算结果验证与分析,初步揭示了三峡库区内不同库段在各种来水条件下的洪水波特性以及变化规律。     

柘溪水库拦门沙淤积问题及治理对策探讨

柘溪水库于1961年2月15日下闸蓄水, 至1995年3月, 已运行34年。由于拦门沙淤积, 抬高了上游的洪水位, 增大了库周及库尾的淹设损失, 影响了航运, 必须及时进行整治。本文根据对水库拦门沙地质调查测量资料, 分析泥沙来源, 探讨治理对策。     

溪洛渡库区支流拦门沙形成机理

水库蓄水后，水深增加使得河道干支流水动力条件发生改变，干流泥沙倒灌造成支流淤积，影响水库有效库容和航运安全。以溪洛渡水库为例，基于实测资料和三维水沙数学模型，研究库区干流和支流的水沙输移规律，分析支流河口段泥沙淤积特性及拦门沙形成机理。结果表明：(1)库区支流河道淤积泥沙来自支流上游和干流倒灌，其中，支流上游来沙是库区支流河道淤积的主要来源。(2)干流倒灌库区支流河口形成对流和环流区，泥沙易于淤积，西溪河和牛栏江坡度较缓，存在形成拦门沙的风险较大；美姑河坡度较大，存在形成拦门沙的风险较小。(3)对于西溪河、牛栏江和美姑河，干流倒灌的距离随着流量的增加而增加，高水位运行时，水位对干流倒灌的距离影响不明显；而对于金阳河和西苏角河，干流倒灌的距离随着流量的增加基本不变，干流倒灌的距离随着水位的增加而增加。研究成果为新水沙情势下库区支流拦门沙风险防控提供依据。     

三峡水库运行初期的泥沙淤积特点

针对三峡蓄水运行后的泥沙淤积问题,基于实测资料,采用输沙率法和断面法分析了三峡水库运行初期的泥沙淤积特点.结果表明:三峡水库2003—2013年泥沙淤积总量为15.31亿t,平均排沙比为24.5%,均较论证阶段降低;库区泥沙淤积主要分布在常年回水区的宽谷和弯道河段,宽谷段全断面发生淤积、弯道断面流速较小一侧淤积、峡谷无累积性淤积;常年库区近坝段泥沙淤积速度逐年减小,而上段泥沙淤积速度则呈增大趋势;淤积物粒径沿程分选不明显,常年回水区淤积物中值粒径多在0.01 mm以下.库区峡谷段深泓线无明显变化、尚未出现泥沙淤积三角洲、库尾泥沙淤积上延和尾水抬高不明显,据此初步推断峡谷河段存在富余挟沙力而成为局部侵蚀基准面,整个库区将无统一平衡比降的趋势.     

金沙江某水电站库区泥石流地质灾害研究

金沙江是我国水能资源最为丰富的江河之一，但在金沙江上修建水库，泥石流是经常遇到的地质灾害问题。文章在详细调查了库区地层岩性、构造、滑坡的前提下，结合金沙江某水库区泥石流发育与降雨、地层岩性、构造、滑坡及地形地貌的关系深入探讨了库区泥石流的类型、规模、特征及发育阶段。研究表明：(1)本库区泥石流活动历史久远，泥石流地质灾害活跃，在部分泥石流地质灾害衰退的同时，更多的泥石流沟在逐步形成：(2)水库蓄水，减小了泥石流沟的比降，会在一定程度上降低泥石流的活动性及破坏能力；(3)泥石流对水库的影响主要为输送泥沙，造成水库淤积。     

小浪底水库“腾库迎洪”期异重流形成分析

小浪底水库异重流的形成与运行规律是关系黄河调水调沙方案拟定的重要指标。基于现场调研、理论探讨与预测分析结合等手段,明晰了2018年"腾库迎洪"期小浪底水库来水来沙过程,根据水库调度与库区淤积形态等边界条件,观测了异重流的形成与运行,采用基于流速分布的水库异重流潜入点预测公式进行了计算分析。结果表明:2018年7月库区产生的剧烈冲刷,在潜入点处发生大量淤积,水深大幅减小,引起潜入点下移;潜入点位置随入库水沙增大、坝前水位降低及库区淤积的推进向坝前移动,计算与实测结果反映了该变化过程。     

水库诱发地震若干震例的初步分析

本文对国内外63个水库诱震震例进行了分析,就其工程意义做一些探讨。 一、水库蓄水对当地地震活动的影响 可归纳为四种类型: 1.水库位于无震区、蓄水后出现频繁的地震活动、例如乌溪江水库,库区及邻近地区在蓄水前均未发现地震活动。蓄水后四个月,随水位的升高,库区发生了一系列地震。属     

岷江某水电站库区1#滑坡复活机制分析

岷江某水电站库区1＃滑坡,系白水寨古地滑堆积体下部,受1933年叠溪地震影响,而形成的一个老滑坡。2001年水库正常蓄水(1475m)后,滑坡出现明显变形迹象,2003年初,库水位下调至1470m,滑坡变形开始趋缓。笔者根据滑坡区地形地质条件,结合现场调查访问、监测资料分析,认为水库蓄水所引起的孔压(浮托力)增加是古滑坡复活的主要动因。二维FLAC数值模拟表明,在库水位由1450m(蓄水前)1475m1470m的变动过程中,滑坡变形呈现出相对平稳急剧增加增速减缓的特征,证实了上述认识。稳定性计算表明,在蓄水1475及暴雨或地震条件下,滑坡稳定性系数为0.90~0.99,即该滑坡将失稳。为使水库恢复至正常蓄水位,对该滑坡进行治理非常必要,治理方案建议以抗滑支挡为主,排水措施为辅。     

基于挟沙力的三峡水库泥沙淤积形态分析

三峡水库蓄水运用后,泥沙淤积主要分布在常年库区的宽谷和弯道,峡谷则无累积性淤积。基于实测资料计算了三峡成库前（2001年）和成库后（2003-2011年）的挟沙力,结果表明挟沙力随着不同运行阶段坝前水位的抬高而逐步降低,宽谷河段降低幅度较大,峡谷河段降低幅度较小,泥沙淤积比率逐步增大。宽谷河段挟沙力普遍降至含沙量以下而发生淤积,峡谷河段挟沙力仍大于含沙量而无累积性淤积。流量越大,宽谷河段的挟沙力越小于含沙量,而峡谷河段的挟沙力越大于含沙量,表明宽谷河段淤积主要发生在汛期,而峡谷河段汛期以冲刷为主。由于细颗粒泥沙絮凝沉降以及黏性淤积物难以冲刷,恢复饱和系数淤积取1、冲刷取0.01得到的沿程淤积量计算值与实测值吻合较好。弯道河段计算的淤积量与实测值差异较大,表明弯道河段二维特征明显,利用一维的挟沙力计算淤积量不能适用。     

贵州省三宝水库岩溶发育特征与规律研究

三宝水库位于贵州省晴隆县三宝乡境内,库区出露地层为三叠系下统夜郎组,是一套潮下带、潮间带为主的半局限台地沉积,以粘土岩和灰岩互层为主,岩溶十分发育。工程区f1、f2小型断裂穿库区而过,水文地质条件十分复杂。水库自1961年建成后至今未能正常蓄水,针对水库现状,在大量工程地质测绘、调查、走访、钻探、物探等技术手段基础上,对三宝水库区域水文地质条件进行分析研究,结果表明,工程区岩溶洼地、岩溶管道和落水洞现象较为普遍,主要分布于T1y2-4层位,岩性以灰至深灰色中厚层夹厚层灰岩为主,岩溶发育良好,形成穿越库区的岩溶管道,是水库至今无法正常蓄水的根本原因。为后续解决水库渗漏问题和水库成库条件评价提供了方向和依据。     

深水库区细颗粒淤积物重力驱动流动数值模拟——以三峡水库为例

针对三峡水库近坝区细颗粒泥沙淤积特征,从过程机理出发,提出了深水库区细颗粒泥沙淤积过程的物理图形。采用临界坡度作为细颗粒淤积物失稳流动的判别标准,借鉴浅水流动模式,描述失稳后细颗粒淤积物重力驱动流动过程,通过耦合三维水沙数学模型,建立了细颗粒淤积物重力驱动流动的数值模拟方法,在此基础上对三峡水库近坝区细颗粒泥沙淤积形态进行了模拟研究。研究结果表明:水库蓄水运行初期近坝区细颗粒泥沙主要淤积在断面深槽内,且呈水平状,考虑重力驱动流动后的模拟结果与实测结果吻合较好,从而为进一步深入研究深水库区细颗粒泥沙运动特征提供了技术支撑。     

硬梁包水电站近坝库岸金蝉坡稳定性分析

硬梁包水电站地震地质背景复杂,闸址区50年超越概率10%,基岩水平地震动峰值加速度达260cm/s2。金蝉坡滑坡位于库区左岸,近坝约1.4km,水库蓄水后将淹没其坡脚,受库水消落及掏蚀等作用下,在水库蓄水和地震等工况下存在复活失稳可能,对大坝及其对岸移民安置点存在较大影响。本文对其稳定性进行了分析评价,并提出了工程治理措施建议。     

黄河万家寨水库库区冲淤变化分析

介绍了黄河万家寨水库运行及库区水文泥沙动态监测的基本情况，并对水库容淤积、库区淤积物分布、泥沙组成及水库淤积形态等方面的问题进行了分析探讨。     

基于层次分析法的水库蓄水后滑坡易发性评价

水库库区地形地质和水位地质条件复杂,蓄水后受降雨和库水位变动影响容易产生滑坡、崩塌等次生地质灾害,严重威胁水库安全运行和附近居民安全. 本文依托层次分析法,以某蓄水水库为研究对象,在充分收集其地形地质和水文条件资料的基础上,选取地形地貌、地层岩性、坡度、坡向、地灾点密度、地灾点面积、降雨、库水变动幅度和地震强度等9个致滑因子,构建评价矩阵和滑坡危险性计算评价方法. 依据评价成果划分4个滑坡危险性等级,借助MapGIS软件生成库区潜在滑坡危险性分区图. 该分区图与遥感解译的库区滑坡体分布点高度吻合,验证了评价模型的合理性.     

山西太原西山汾河二库的泉域归属及其渗漏量计算

山西省汾河二库是建于汾河中上游的一座大型水库。由于水库处于晋祠兰村泉域交界地带的碳酸盐岩河段,水库蓄水并淹没了天然条件下出流的悬泉寺泉群,造成库区岩溶水文地质条件发生根本性改变,直接影响到泉域岩溶水的水资源评价、开发管理和以泉水复流为目标的生态修复的措施制定。本文针对汾河二库修建后的以下两个问题开展了讨论。第一,利用最新调查与勘探资料分析二库修建对岩溶水文地质条件的影响,并对二库库区的泉域归属问题进行了划定,认为悬泉寺泉水的出流受控于汾河河谷内向西倾斜的下奥陶统区域相对隔水层的阻水作用,汾河二库蓄水水位提高近40 m,天然条件下挟持于晋祠-兰村泉域间相对独立循环的悬泉寺泉域降落漏斗被“充满”,泉水消失,形成对岩溶地下水渗漏反补给,水库渗漏水量通过中奥陶统主要进入晋祠泉域,汾河二库以寺头-下槐间下奥陶统出露的地段为界,下槐泉以上划归晋祠泉域,下槐泉以下则划归兰村泉域;第二,利用二库上游寨上水文站、下游的上兰村水文站资料和二库蓄水水位系列资料,由均衡法建立了二库蓄水水位与渗漏量之间的非线性方程,并据此预测,当二库水位提高至905.7 m时的渗漏量为2.862 m3·s-1,而对兰村泉域岩溶水及山前西张水源地的补给量有限。      

三峡水库泄水-蓄水过程香溪河库湾水流振荡特性

深入认识水库的水动力过程一直是研究和解决其水环境问题的基础。通过对三峡水库香溪河库湾2019年泄水期(5月)和蓄水期(9月)高频、连续的水位和流速剖面监测数据进行分析,获得了该支流库湾振荡的物理特性。研究发现：(1)高频的库湾振荡在垂向上表现为正压波,在水平模态上表现为最基本的Helmholtz模式(n=0),该振荡是香溪河库湾显著存在的重要水动力过程之一;(2)库湾振荡的周期约2 h,在库湾上游其振荡流速可达±0.05～0.1 m/s,水位波动振幅可达0.2 m;(3)支流库湾振荡由库区干流重力波驱动,重力波产生于大坝下泄流量的日调节过程。本研究不仅加深了对水库及其支流水动力过程的认识,同时也进一步揭示了香溪河库湾水动力过程对三峡水库日调度的响应机制,为后续水库生态调度研究及其应用提供了新的视角。     

宕昌县城区饮用水源地水库库区工程地质条件与地质评价

为研究宕昌县城区饮用水源地库区工程地质条件及存在的工程地质问题,文章主要从地形地貌、地层岩性、物理地质现象、区域地质构造与不良地质现象、水文地质等方面进行全面论述,并根据工程地质条件对库区渗漏、水库浸没与库岸稳定、水库诱发地震等地质问题进行评价。研究认为,水库不存在向邻谷的渗漏问题;库区岩性完整,无区域性的活动断层通过,水库蓄水后,发生诱发地震的可能性小。研究可为下一步水库坝址、坝型及枢纽建筑物的选型、布置等提供技术指导及数据支撑。