白沙水库_维泥沙数学模型及电厂取水方案计算.pdf

第 26 卷第 5 期河海大学学报 Vol1 26 No. 5
1998 年 9 月 JO U RNAL OF HOHAI U N IV ER SIT Y Sep. 1998
白沙水库) 维泥沙数学模型及
电厂取水方案计算
汤立群陈界仁陈
( 河海大学水文水资源及环境学院南京 210098)
摘要根据白沙水库的水沙运动特点和库区地形条件, 考虑了悬移质、推移质泥沙及水库异重
流因素建立了一维全沙不平衡非耦合数学模型. 利用 1979 年~ 1987 年连续 9 年的库区淤积量资
料对模型进行了验证. 在设计来水来沙及水库调节条件下, 应用所建模型预演了未来 30 年水库淤
积对电厂取水口的影响. 结果表明: 白沙水库运行 30 年后, 输水洞上层闸门不会被淤死, 仍能正常
输水, 保证电厂的取水发电.
关键词水库泥沙; 异重流; 数学模型; 电厂取水
中图号 T V142
白沙水库坝址以上流域面积 985km2, 位于沙颖河流域颖河干流的上游, 属淮河水系. 该库
于 1953 年建成, 为均质土坝, 以防洪为主, 兼有灌溉、水产养殖等功能. 库区长度为 13194 km ,
水库输水洞位于拦洪坝右坝头, 为无压隧洞, 洞口断面为标准马蹄形, 洞径为 4106 m, 设有四
扇平板高压闸门, 分为上下两层, 上层底部高程 20418 m, 下层底部高程为 195192 m.
白沙水库入库站为告成站,
具有入库流量、含沙量、坝上水位
和出库水量过程资料. 根据 1955
~ 1989 年实测水沙资料统计分
析, 告成站多年平均流量为 3108
m3/ s、沙量为 3156 kg/ m3. 白沙水
库 1987 年地形及断面布设情况
见图 1. 图中 C1S11~ C1S14 为大
坝所在位置.
拟建中的禹州电厂将从这里
取水. 取水口处( 位于 C1S13 ~
C1S14 之间) 的泥沙资料将作为
电厂补充水处理系统设计的依
图 1 白沙水库重切断面及 1987 年地形
据. 因水库建成 40 余年, 库区形
态及水库运用方式都有较大变化, 为获得电厂建成投入运用 30 年的出库含沙量、水库淤积量
及分布等资料, 提出了水库一维全沙数模研究.
收稿日期: 1996- 12- 31
第一作者简介: 汤立群男副教授水力学及河流动力学专业主要从事流域及河流泥沙模拟已发表5黄土丘陵
区流域产沙数学模型6等论文
第 26 卷第 5 期汤立群等白沙水库) 维泥沙数学模型及电厂取水方案计算 35
1 一维水沙数学模型
111 基本方程
a. 水流连续方程
5 A 5 Q
+ - q = 0 ( 1)
5 t 5x l
式中 Q ) ) ) 流量; A ) ) ) 过水断面面积; t ) ) ) 时间; ql ) ) ) 侧向流量, ql > 0 为入流, ql < 0 为
分流; 作恒定流处理时5A /5 t= 0.
2
水流运动方程 5 Q 5Z
b. 5 x ( A ) + gA ( 5x + J ) + V lql = 0 ( 2)
式中 Z ) ) ) 水位; J ) ) ) 能坡; V l