潮汐河口水库中水力充填堤坝结构的渗控关键技术研究

随着近些年水力充填堤坝结构在潮汐河口水库中的应用和发展,渗流控制技术也随之不断完善。本文以上海青草沙水库工程中的北堤工程为例,论述了水力充填堤坝应用在潮汐河口水库中,其渗流控制技术研究分析过程,为类似工程的设计和研究提供了经验和参考。     

长江河口青草沙水库最长连续不宜取水天数

为解决上海日益增长的用水需求, 保障淡水资源安全, 需要建设长江河口避咸蓄淡特大型水库。本文应用改进的三维长江河口盐水入侵数值模式, 采用2007和2008年10个水文站盐度资料对模式进行验证, 计算青草沙水库最长不宜取水天数。本文以径流量特枯的1978—1979年作为水文计算年, 考虑三峡工程、南水北调东线工程和沿江引排水对大通实测逐日径流量的修正, 考虑潮汐、风应力和混合等作用。根据2003年地形计算得出青草沙水库的最长连续不宜取水天数为68天, 这个水库设计的重要参数已在水库建设中采用。根据2008年地形计算得出青草沙水库的最长连续不宜取水天数为54天, 已被水库调度采用。2003年至2008年北支上段河势发生了明显变化, 导致北支盐水倒灌减弱, 因此这期间的最长不宜取水天数减少。     

青草沙水库工程的风险识别

青草沙水库工程属大型水利工程。工程在施工阶段和运行期间,均存在不确定性因素多、风险因素和风险事件发生概率大的特点。本文利用风险识别方法,对青草沙水库工程不同阶段的风险进行了识别。     

青草沙水库工程对附近水域河床冲淤的影响

青草沙水库是长江河口的一个重大工程,显著改变了北港上段的河势。河势的变化会引起流场和泥沙质量浓度的变化,进而影响河床的冲淤。本文应用三维水动力和泥沙数值模式,计算和分析了青草沙水库工程对附近水域流场、泥沙质量浓度和冲淤的影响。青草沙水库工程建设后,北港河道束窄,导致水库北侧河道主槽流速和泥沙质量浓度增加。水库工程使得进入北港的径流量和纳潮量减少,导致青草沙水库以东、北港下段和拦门沙区域流速和泥沙质量浓度下降。应用半理论半经验河床冲淤公式和模式计算的工程前后流速、泥沙质量浓度和水位数据,给出了由水库工程造成的河床冲淤变化分布。在水库以北北港水域发生普遍冲刷,冲刷强度最大可达2~3 m,冲淤分布和量值与工程前后实测水深变化吻合良好。数值模式较好地模拟了青草沙水库工程对附近水域冲淤分布的影响和变化量值。     

青草沙水库大堤渗透特性的显著性检验分析

青草沙水库地处长江人海口,堤身及堤基由大量沙土和粉土组成,要求对大堤的渗流特性进行专题研究,掌握大堤渗流规律,确保大堤的安全运行。分别于2007年建设期和2010年运行期进行了渗透试验,并将两次试验的渗透参数进行了对比,利用数理统计中样本显著性检验分析,对大堤运行期的渗透参数进行了检验分析,为大堤的渗透变形研究提供了有效的数据。     

长江河口青草沙水库盐水入侵来源

应用改进的三维数值模式ECOM-si,从模式计算的盐度和流向的变化过程、涨憩和落憩时刻盐度等值线和淡水区域的变化,分析在一般动力条件下青草沙水库取水口盐水入侵来源。计算结果表明,小潮后中潮、大潮、大潮后中潮和小潮期间北支倒灌占青草沙水库取水口表层盐水入侵比例分别为69.5%、89.3%、98.5%和99.5%,占底层盐水入侵比例分别为34.9%、88.9%、98.5%和99.5%。除了小潮后中潮期间底层盐水入侵来源主要来自下游外海(占65.1%),青草沙水库取水口表层和底层盐水入侵来源主要来自北支盐水倒灌,尤其是大潮后中潮和小潮期间几乎全部来自北支盐水倒灌。