汾河水庫二維泥沙沖淤模擬與研究.pdf

1、水庫作為調(diào)節(jié)控制地表水資源的有效手段，是充分開發(fā)利用水資源系統(tǒng)的重要組成部分。對于北方干旱地區(qū)，水庫往往作為飲用水源地，維持有效的庫容不僅能夠保證正常供水，還有利于進(jìn)水中污染物的降解，提高出水水質(zhì)，然而水庫在運(yùn)行過程中必然會產(chǎn)生泥沙淤積，泥沙淤積會降低水庫儲蓄水資源的能力，減小有效庫容，縮短水庫的服務(wù)年限，并會導(dǎo)致供水水質(zhì)降低，增大水廠的處理費(fèi)用，影響到城市居民飲水安全，所以對水庫泥沙淤積的研究就顯得尤為重要。
　　本文以北方干旱

2、地區(qū)中型水庫為背景，選定水庫泥沙淤積為主要研究內(nèi)容，應(yīng)用環(huán)境系統(tǒng)分析的總體思想，確定針對性的研究技術(shù)路線;以水動力模型為基礎(chǔ)并結(jié)合泥沙，建立水庫水動力-泥沙輸運(yùn)耦合數(shù)值模型。以山西省汾河水庫為載體，建立可以描述庫區(qū)在水動力作用下泥沙輸運(yùn)的二維數(shù)值模型，對水庫泥沙輸運(yùn)和沖淤進(jìn)行定量化研究，揭示汾河水庫泥沙的輸運(yùn)和沖淤規(guī)律;對未來十年庫區(qū)沖淤狀況進(jìn)行預(yù)測，同時對目前汾河水庫的運(yùn)用方式及排沙減淤措施提出建議。論文的研究成果具有一定的理論意義和

3、應(yīng)用價值。
　　論文的研究成果包括:
　　(1)針對北方干旱地區(qū)中型水庫的特點，應(yīng)用系統(tǒng)化的設(shè)計思想，綜合水動力、泥沙輸移模型，形成了一種研究水庫泥沙沖淤的定量化技術(shù)方法體系。
　　(2)以二維水動力模型為基礎(chǔ)，綜合考慮各種影響泥沙淤積的因素，如:水動力、泥沙顆粒粒徑、孔隙率、相對密度、風(fēng)場、渦粘系數(shù)、床面糙率等，有機(jī)地將水動力模型和泥沙運(yùn)輸模型進(jìn)行耦合，建立起水庫水動力-泥沙輸移耦合模型。
　　(3)以山西省汾

4、河水庫為研究載體，根據(jù)庫區(qū)周邊的水陸環(huán)境，結(jié)合遙感技術(shù)及特殊點的GPS定位，確定模擬范圍;并依據(jù)水庫的自然地形特征（溝谷切割破碎，支流寬窄不一）建立邊界吻合性較好的非結(jié)構(gòu)化三角形網(wǎng)格系統(tǒng)，應(yīng)用平滑處理技術(shù)生成相應(yīng)的水庫數(shù)值地形。
　　(4)在確定基本參數(shù)和定解條件的基礎(chǔ)上，對2013年汛期的泥沙輸運(yùn)及淤積進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時對1959-2009年庫區(qū)的泥沙淤積狀況進(jìn)行模擬分析，模擬運(yùn)行結(jié)果揭示了汾河水庫泥沙的沖淤規(guī)律，比較真實地反

5、映了泥沙的輸移及沖淤分布，也從另一方面驗證了所建模型的正確性;對未來十年庫區(qū)的泥沙沖淤狀況進(jìn)行了預(yù)測，反映在目前含沙量和運(yùn)行方式下庫區(qū)淤積的趨勢及對庫容的影響。
　　(5)針對當(dāng)前汾河水庫的運(yùn)用方式和排沙清淤措施提出了建議。
　　本研究綜合水動力、泥沙輸運(yùn)模型建立起水動力-泥沙輸運(yùn)耦合模型，并將其應(yīng)用到汾河水庫的研究中，具有一定的創(chuàng)新性;較系統(tǒng)地分析研究了汾河水庫水動力條件和泥沙沖淤分布，對緩解水庫的泥沙淤積問題，保證居民飲