水库防凌调度.doc

水库防凌调度摘要:本文着重研究利用水库调节径流减轻冰凌灾害. 文中系统分析了影响凌汛的因素、水库防凌调度机理、运用方式; 研究了不稳定封冻河段和稳定封冻河段冰下过流能力的经验公式, 并依据冰水力学理论、河冰运行规律和水冰两相流连续方程及运动方程, 参照黄河流域冰期实测资料,建立了水库防凌调度数学模型. 经过模拟黄河内蒙古、下游河段典型年凌汛检验, 证明调度模型合理、实用, 对减轻凌汛灾害有重要作用, 具有较好的应用价值. 关键词:凌汛水库防凌防凌调度数学模型我国北方地区的河流,在每年冬春季节常有冰凌灾害发生,其中以黄河流域和东北地区松花江、黑龙江流域较为严重. 黄河下游是举世闻名的地上悬河, 据不完全统计,自 1855 ~ 1938 年的 84 年间,有 27 年发生凌汛决口,平均 3 年、 1955 年因凌情严重、堤防薄弱而造成堤防决口,淹没耕地 万 hm2 ,受灾人口 26万. 黄河下游的防凌问题一直为人们所关注, 1960 年三门峡水库投入防凌运用后,下游防凌形势有很大改观,但水库防凌调度牵涉到下游河道冰凌运行规律、热力条件以及边界条件,是一个复杂的系统工程. 如运用不当,则可能出现人为灾害. 因此,研制水库防凌调度数学模型, 水库防凌调度机理 凌汛成因凌汛是由于河道中产生冰凌阻水而引起的一种涨水现象. 其生成一般有 3 个条件:一是河道内有足够的流冰量;二是具有阻塞冰凌运动的河势条件;三是有适宜形成凌汛的气候因素. 河道内有足够的流冰量是形成凌汛的物质基础, 黄河以北的海河、辽河流域纬度虽高于黄河, 但由于河道流冰量不足而难以出现凌汛现象. 阻塞冰凌运动的河势条件是形成凌汛的外部因素,黄河下游河道上宽下窄,下段河道多弯曲,无疑给冰凌运动造成大的阻力. 适宜的气候因素主要表现在河流所处的地理位置以及冷空气活动的影响. 凡凌汛比较严重的河流,多为流向自低纬度流向高纬度的高寒地带, 它的冰情变化规律是,上段河道封河晚、开河早,下段河道封河早、开河晚、冰盖厚. 当上游段开河时下游河段仍处于固封状态,这样势必造成冰凌堆积,产生冰桥、冰坝堵塞河道, 抬高水位, 防凌调度机理根据凌汛形成原因分析, 当今人们还无法控制气候因素及改变河道边界的条件下, 调节河道内的流冰量还是可能的, 即利用已建的水库, 按照水力因素和冰情形态演变之间的关系, 调整冬季河道流量, 也就是调整冬季河道流速变化过程,充分发挥水力因素在控制河冰危害方面的作用. 从大量有关冰情演变的理论分析成果得知, 冬季河道的流速与河流的封冻、冰盖的类型、冰盖前缘流冰块的稳定、冰塞的形成, 冰塞下冰花的稳定,冰塞厚度、冰盖下输冰以及冰坝的形成和演变等均有密切关系. 而调整冬季河道流速在实际运作中主要是调节流量:①在河道封冻以前, 适当增加流量, 加大水体搬运冰体的能力, 避免浮冰块受阻而滞蓄于河中, 争取推迟封冻或不封冻;②一旦发生封河现象后, 应施放适应冰盖下过流能力, 及时减小流量, 降低流速, 争取“平封”防止“立封