泄洪非恒定流数学模型报告方案.doc

成果编号： 密 级： 广西邕宁水利枢纽工程泄洪调度对牛湾港 作业区水流的影响分析 南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 2014年6月  项目名称： 项目编号： Hj114001 项目委托单位： 项目负责人：韩昌海 报告编写人： 主要参加人：韩昌海 杨宇 李艳富 李茜希 贝永发 王玲珍徒金水 报告评审人： 报告审查人： 报告审批人：目录1. 概述 1 1.1. 工程概况 1 1.2. 枢纽布置 1 1.3. 研究内容 2 2. 基本资料 5 2.1. 水文条件 5 2.2. 枢纽水库泄洪调度方案 8 3. 数学模型 13 3.1. 洪水过程数学模型 13 3.2. 平面二维水流数学模型 15 4. 计算条件 18 4.1. 计算范围 18 4.2. 参数选定 19 4.3. 计算条件 19 5. 计算成果分析 21 5.1. 固定来流下泄工况 21 5.2. 正常泄洪工况 28 5.3. 快速泄洪工况 34 5.4. 预泄工况 39 6. 结论及建议 45  摘 要 南宁港中心城港区牛湾作业区工程位于邕宁水利枢纽牛湾坝址下游3km处，枢纽泄洪过程中，随泄流量变化在枢纽下游出现非恒定流，非恒定流在河道中出现水位变幅，影响港区船舶航行和停靠安全。本报告通过数学模型模拟了不同枢纽泄洪调度方式下的河道非恒定流过程，研究了牛湾作业区附近河道的水流条件，分析了不同泄洪方式下泄流过程对牛湾港作业区水流条件的影响。 固定来流工况、正常泄洪工况、快速泄洪工况、预泄泄洪工况的泄洪过程中，非恒定流引起的牛湾港区小时水位变幅最大出现在港区上游段银泉码头处。对于正常泄洪过程、快速泄洪过程、预泄泄洪过程和固定来流枢纽泄洪过程，每一个工况洪水泄洪非恒定过程中，水位时变幅均小于1m，满足航道通航安全要求。 各种枢纽泄洪方式中，港区附近航道流速分布较为均匀，主流基本沿河道中心线方向，流态良好，流速值满足规范要求的流速指标。 对于固定来流枢纽泄洪工况和快速泄洪工况，非恒定流最大小时水位变幅较大，建议枢纽泄流增量不宜超过1000m3/s，同时采取适当的保护措施以保证牛湾港作业区船闸停靠和进出安全。需要指出的是，实际运行中河道水面可能受到风浪、泥沙淤积等因素影响，水位波动值略有偏差。  概述 南宁市邕宁水利枢纽工程是一个以改善城市环境和水景观、航运为主，兼顾其它的综合利用水利枢纽工程，是经修编后的郁江干流综合利用规划中的第二十一个梯级。牛湾坝址位于郁江干流南宁段邕江下游青秀区仙葫开发区牛湾半岛处，上距南宁市邕江一桥44km，距老口枢纽74km，下距西津水电站124 km。 牛湾坝址以上流域面积为75801km2，多年平均流量1287km3/s，多年平均径流量406.0亿m3。水库正常蓄水位 67m，相应库容3.05亿m3，水库总库容7.1亿m3；电站总装机容量57.60MW，多年平均发电量2.269亿kWh；河流航道等级为Ⅱ级 本工程枢纽总体布置采用拦河坝枢纽与通航建筑物——船闸分散布置，枢纽总体布置见图1-1所示。拦河枢纽坝址轴线处于反“S”型河段的中段偏下游；船闸位于河流左岸凸岸，牛湾半岛与陆地交汇处，裁弯取直布置方式。本工程地处低丘陵、平原区，其主要特点是：梯级开发利用水头低，泄洪量大，为低坝开发的坝式枢纽工程。本工程泄洪建筑物选用泄流能力较强的WES低底坎堰型、大孔口的闸坝型式，泄流闸坝段布置在中部，几乎占满整个原河床，枢纽闸坝平面布置见图1-2所示。电站水头由泄水闸坝的挡水闸门集中，洪水期闸坝开敞式泄洪。 拦河枢纽建筑物沿坝轴线从左至右依次布置：23.0m长左岸接头砼门库坝；河中布置305m长的13孔泄洪闸坝；147.07m长右岸电站厂房，安装6台单机容量为9.6MW的灯泡贯流式水轮电机组；36m右岸接头砼重力坝，其中，鱼道在靠近厂房安装间侧，穿过右岸接头砼重力坝段；277m长右岸连接土坝。坝顶总长度为832.07m（不包括左岸连接土坝），坝顶高程为81.10m。两岸坝头设置回车平台，坝顶布置10m宽的交通桥与左、右上坝公路连接。本枢纽泄水建筑物由13孔溢流闸坝和消力池等消能防冲建筑物组成。溢流坝总长305.0m，坝顶宽度41.1m，坝顶高程81.10m。13孔泄水闸由10孔实用堰和3孔平顶堰组成，堰顶高程55.0m，溢流闸孔净宽20m，5#闸墩厚度6.0m外，其余13个闸墩厚度均为3.0m。工作门采用弧形闸门，由布置在闸墩顶的 “QHLY-2×3000－8.5”型液压启闭机启闭。闸坝上、下游各设一道检修闸门，采用平面钢闸门，均由坝顶2×800/2000kN单向门机操作