三峡库区汛期洪峰和沙峰异步运动特性的三维数值模拟

三峡水库蓄水后水深的增加导致洪水传播过程中沙峰滞后于洪峰的时间增加,利用洪峰和沙峰异步运动特性进行沙峰排沙调度是减缓水库淤积的重要手段之一。采用三维数值模型SCHISM（Semi-implicit Cross-scale Hydroscience Integrated System Model）研究三峡库区洪峰和沙峰的异步运动规律,基于2013年的汛期水沙传播过程验证模型的可靠性和准确性,初步分析不同洪水位下洪峰和沙峰的异步运动特性。结果表明:数值模型能够准确地模拟三峡水库汛期洪峰和沙峰长距离的传播过程;坝前蓄水位对洪峰传播时间的影响不大,但是对沙峰传播时间的影响较为显著;坝前水位增加使水流的流速减小和挟沙能力降低,沙峰传播速度减慢且峰值沿程不断降低,最终导致库区中沙峰滞后于洪峰出现的时间沿程越来越长。研究结果可为进一步优化三峡水库的沙峰排沙调度等提供科学依据。     

长江口南槽最大浑浊带枯季大小潮悬沙峰特征及其动力机制

长江口最大浑浊带是陆海交汇的核心区域,其航槽是扼海-河联运的咽喉,悬沙峰的涨落潮周期变化深刻影响航槽的稳定性。本文利用长江口南槽上、中、下段3个站点枯季小潮和大潮的流速、盐度、悬沙平均粒径和悬沙浓度的实测资料,分析最大浑浊带悬沙峰特征及其动力机制。发现:流速和滩槽交换增强导致大潮平均悬沙浓度比小潮增加了0.78—1.97倍,絮凝也导致憩流底层悬沙浓度增加8%左右,但流速和絮凝与悬沙浓度的关系均非线性。大小潮盐度梯度与底层悬沙浓度关系呈现高线性相关关系,表明盐度梯度强化或突变是泥沙再悬浮形成悬沙峰的主要动力。     

梯级水库蓄水对三峡水库洪峰沙峰异步特性的影响

梯级水库蓄水后，三峡水库入库泥沙大幅度减少，同时三峡水库洪峰沙峰传播特性发生变化，有必要研究新水沙条件下三峡水库洪峰沙峰异步特性变化及其原因，为深入认识水库洪峰沙峰异步特性机理和精细化减淤调度方式提供理论基础。采用实测资料分析法和理论分析法，以2003—2018年三峡水库实测水文资料为基础，对梯级水库蓄水后三峡水库洪峰沙峰异步特性变化进行分析，初步探讨这些变化的主要原因。结果表明：梯级水库蓄水后，三峡水库洪峰沙峰异步现象加剧，表现为入库滞后沙峰比例增加最多、库区洪峰传播时间减少以及沙峰传播时间增加。造成该现象的原因是入库泥沙来源发生变化、入库洪峰流量减少以及入库泥沙颗粒粗化。     

黄土丘陵沟壑区岔巴沟下游泥沙传输 时间尺度动态研究

泥沙动态研究目前仍然不够完善, 尤其是在黄土丘陵沟壑区, 有关泥沙传输时间动态的 研究论文还不多见。本文利用岔巴沟下游长达8 年的水沙资料, 探讨了该区不同时间尺度( 洪水 内、月和季节及年际尺度) 上泥沙传输动态。结果表明, 在洪水内时间尺度上, 洪峰超前于沙峰的 事件占洪水事件总数的63.2%, 洪峰和沙峰同时发生及洪峰落后于沙峰的洪水事件则各占 18.4%左右。受高含沙水流的影响, 洪水事件产流量- 含沙量呈现逆时针滞后环, 而与洪峰和沙峰 出现的先后顺序无关。在月和季节尺度上, 存在着可蚀物质“储备- 释放”的过程, 即在晚秋(10 和 11 月份)、冬季和春季可蚀物质是一个积聚过程, 在夏季和早秋( 9 月份) 是泥沙输出流域的释放 过程。在年际尺度上, 含沙量和产沙量年际变化大, 主要与年内发生的洪水事件次数和幅度有关。     

梯级水库蓄水对三峡水库洪峰沙峰异步特性的影响

梯级水库蓄水后，三峡水库入库泥沙大幅度减少，同时三峡水库洪峰沙峰传播特性发生变化，有必要研究新水沙条件下三峡水库洪峰沙峰异步特性变化及其原因，为深入认识水库洪峰沙峰异步特性机理和精细化减淤调度方式提供理论基础。采用实测资料分析法和理论分析法，以2003—2018年三峡水库实测水文资料为基础，对梯级水库蓄水后三峡水库洪峰沙峰异步特性变化进行分析，初步探讨这些变化的主要原因。结果表明:梯级水库蓄水后，三峡水库洪峰沙峰异步现象加剧，表现为入库滞后沙峰比例增加最多、库区洪峰传播时间减少以及沙峰传播时间增加。造成该现象的原因是入库泥沙来源发生变化、入库洪峰流量减少以及入库泥沙颗粒粗化。     

三峡水库1990—2021年洪峰沙峰异步特性分析

泥沙淤积问题是水库能否长期运行的关键，根据洪峰沙峰异步特性进行沙峰排沙调度是减少水库淤积、保持水库库容的有效手段，研究水库洪峰沙峰异步特性具有重要意义。针对现有分析异步特性的方法存在不能反映整体水沙过程异步情况、异步类型分类不明确等局限性，本文基于动态时间规整(DTW)算法，将洪峰沙峰过程图形特征数值化，进而计算异步时长并判断异步类型，以三峡水库1990—2021年的洪水过程为研究对象分析其洪峰沙峰异步特性。研究结果表明：三峡水库与金沙江下游梯级水库修建后，三峡水库坝前沿程各站的沙峰滞后比例增加，且距坝里程越近异步时长减小越多；与传统方法相比，DTW算法考虑了完整的场次洪水水沙变化过程，能有效处理复杂洪水过程，适用性良好，在水库运行管理与排沙调度方面具有应用潜力与发展前景。