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勝利油田引黃沉沙池運(yùn)行方式數(shù)學(xué)模型分析研究

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1、前言

  耿井水庫2#沉沙池采用轉(zhuǎn)圈沉沙模式,沉沙池沉沙同時(shí),亦能蓄水,并隨著四周外堤淤高,蓄水容積不斷加大,平面呈現(xiàn)“回”形。該工程沉沙與造庫相結(jié)合,是勝利油田引黃取水新模式的試驗(yàn)工程。勝利油田1999年完成了提高二級泵站提水能力的工程改造,并在進(jìn)口右汊淤灘上開挖輸水主槽,使沉沙池單汊運(yùn)行。進(jìn)口附近200m長度范圍的灘面高程已達(dá)到6.2m,如果再淤高,水位將超過內(nèi)堤堤頂高程,直接進(jìn)入沉沙池內(nèi)清水水庫。本研究采用泥沙數(shù)學(xué)模型計(jì)算手段,系統(tǒng)考慮了耿井水庫2#沉沙池工程的具體條件,對此運(yùn)行問題加以分析論證。

  2、模型方法

  2.1 模型介紹[1,2]

  本研究采用的是根據(jù)非均勻不平衡輸沙理論建立的河床沖淤演變數(shù)學(xué)模型。該模型經(jīng)大量河道,水庫的實(shí)際工程檢驗(yàn),被證明是十分可信的。該模型計(jì)算包括水力因素計(jì)算、輸沙計(jì)算(含沙量,懸移質(zhì)級配,淤積物級配)、河床變形計(jì)算。限于篇幅,具體方程形式在此不再詳細(xì)介紹。除上述有關(guān)方程外,尚有床沙分層模型,斷面修改模型等支持。

  2.2 計(jì)算條件

  沉沙池右汊長約2300m,總共計(jì)算斷面為11個(gè)。引水流量選為10m3/s.出口水位選定為6.0m,調(diào)整水位不低于5.5m.以20天運(yùn)行為計(jì)算時(shí)間依據(jù)。參照主槽兩側(cè)擋水堤堤頂高程6.5m,依此計(jì)算確定安全運(yùn)行歷時(shí)。以土渠渠道糙率0.017作為耿井2#沉沙池輸水主槽的糙率。懸移質(zhì)級配采用長年觀測的汛期引黃泥沙平均級配。初始淤積灘槽被視為定床。新淤積物按床面交換層理論進(jìn)行級配處理。采用水庫中挾沙力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)取值。挾沙力系數(shù)選為0.03.

  3、運(yùn)行特性

  3.1 輸水主槽適宜輸送20kg/m3含沙量水流

  計(jì)算結(jié)果表明,含沙量為20kg/m3時(shí),大部分泥沙堆積在樁號800~1100m段,可見已實(shí)現(xiàn)了沉沙池轉(zhuǎn)圈沉沙的目標(biāo)。小于20kg/m3,20天所引進(jìn)的泥沙量較少,最大淤積仍在400m樁號附近,向下推進(jìn)的效果不明顯。大于20kg/m3,主槽內(nèi)泥沙淤積加快,進(jìn)口段水位迅速抬高,淤積靠上。

  3.2 大含沙量引水將減小運(yùn)行歷時(shí)

  運(yùn)行歷時(shí)結(jié)果如表1所列。流量為10m3/s,出口水位為6.0m條件下,含沙量超過20kg/m3時(shí),歷時(shí)均達(dá)不到20天。引水含沙量越大,歷時(shí)越短,應(yīng)該考慮改變運(yùn)行,以延長沉沙池的運(yùn)行時(shí)間。

  3.3 加大引水流量有利于保證引水量但對沉沙效果作用不大

  含沙量大于30 kg/m3,流量越大,運(yùn)行時(shí)間反而縮短,但引水水量卻會增加。加大引水流量有利于保證引水量。但泥沙在上游段淤積加快??梢姡菍χ鞑圻m宜的含沙量條件,運(yùn)行上通過加大引水流量對大含沙量水流泥沙向下游推進(jìn)作用不大。

  3.4 降低出口水位運(yùn)行可延長引水歷時(shí)及增大主槽適宜的含沙量

  向降低出口水位,主槽適宜輸送的水流含沙量可由20kg/m3提高到30kg/m3以上,運(yùn)行時(shí)間也明顯加長。泥沙最大淤積部位由400m推進(jìn)至800m樁號處。

  4、運(yùn)行方式

  4.1 安全運(yùn)行引水含沙量的過程

  4.2 單純調(diào)整引水流量的運(yùn)行

  4.3 單純調(diào)整出口水位的運(yùn)行

  同樣以30kg/m3為例,由圖3曲線可知,運(yùn)行10天后,沉沙池出口水位應(yīng)降至5.9m,16天后,出口水位還應(yīng)進(jìn)一步降低。40kg/m3時(shí),建議運(yùn)行4天后,就降低出口水位至5.5m,這樣可維持14天的安全運(yùn)行。當(dāng)含沙量大于30kg/m3,如果初期就低水位運(yùn)行,維持沉沙池安全運(yùn)行的時(shí)間還會加長。

  5、結(jié)語

  雖然計(jì)算無法先知實(shí)際出現(xiàn)的來水來沙情況,但仍可以依據(jù)計(jì)算結(jié)果,指導(dǎo)實(shí)際運(yùn)行。如考慮主槽及擋水堤等工程具體條件,通過數(shù)模分析,選定二級泵站水位低于6.0m,監(jiān)測進(jìn)口水位及含沙量,當(dāng)水位接近6.5m或來沙大于20 kg/m3,應(yīng)調(diào)整運(yùn)行[3].說明數(shù)學(xué)模型可以為工程運(yùn)行提供有用的數(shù)據(jù)。

  參 考 文 獻(xiàn)

  [1] 韓其為等。水庫淤積(第四冊)。長江流域規(guī)劃辦公室水文局,1980年3月。

  [2] 戴清,王崇浩,韓其為。瀾滄江景洪至三道拐河段一維泥沙數(shù)學(xué)模型研究報(bào)告。中國水利水電科學(xué)研究院,1998年5月。

  [3] 戴清,胡春宏等。勝利油田1999年引黃取水新模式實(shí)際運(yùn)行效果觀測研究。中國水利水電科學(xué)研究院等,1999年10月。

 
發(fā)布:2007-07-28 09:56    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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