水库支流倒回灌淤积及其与影响因素的响应机制

水库支流倒回灌，往往在支流口门形成拦门沙坎，使得支流库容不能有效利用，以至对整个水库的综合利用效益产生重要影响。由于水库边界条件、来水来沙条件与水库的调度过程存在较大的差别，决定了库区支流淤积形态与变化过程具有多样性、随机性、复杂性及三维性强的特点。因此支流水沙倒回灌规律是非常复杂的科学难题，时至今日尚未能对其水沙运动规律准确把握与模拟。.本专题拟严格基于水沙动力学的基本理论，提出支流倒回灌的计算模式；利用河工模型专题试验、概化水槽试验、实测资料分析等手段，研究水库支流淤积对局部输沙流态、干支流水沙过程、水库调度过程、干支流地形等之间的影响反馈机制，确定支流倒回灌计算模式中的参数；综合两者的研究提出计算公式。.项目研究成果可为水库在拦沙期控制泥沙淤积部位、充分利用支流库容、延长水库拦沙期寿命提供技术支撑。同时可丰富水力学、河流泥沙动力学、河流模拟技术等学科内容。

有支流入汇且支流库容占有较大比例的多沙河流水库往往发生干支流倒灌现象。干支流倒灌使得支流口门产生拦门沙，其部分支流库容不能有效利用，以至对整个水库的综合利用效益产生重要影响。由于水库干支流倒灌问题影响因素多、局部输沙流态复杂，而且缺乏系统的观测资料，使其成为非常复杂的科学难题。本项目基于理论研究、实测资料分析、水槽试验与河工模型试验等手段，研究了干支流倒回灌淤积形态对局部输沙流态的响应机制、干支流倒回灌淤积过程对干支流水沙过程的响应机制、干支流倒回灌图形对水库调度过程的响应机制，提出了干支流倒回灌计算公式，建立了可模拟水沙倒回灌的数学模型。.项目研究取得的重要结果包括：通过对小浪底、官厅、丹江口等已建水库干支流倒灌资料的系统收集整理分析，理清了水库支流拦门沙演变过程与参量特征及其主要影响因素；基于开展的水槽试验，提出了支流倒灌流速与分流分沙比的量化关系；基于干支流倒回灌实测资料分析与开展的河工模型试验，揭示了支流拦门沙演变过程与来水来沙条件、干流淤积形态变化、干流输沙流态等方面的响应关系，阐明了支流拦门沙变化的关键因素及其作用机制，提出了支流拦门沙高程抬升值与支流年淤积量的数学表达式；基于理论研究得到干支流倒回灌流量计算式，进而建立了考虑干支流倒回灌的水库水沙耦合模型，并对水库异重流形成和发展，以及库区支流的倒回灌流量过程做出较为准确的预测。.项目在干支流倒回灌物理图形及其与影响因素之间的响应机制研究、建立的基于理论与机理层面的水库干支流倒回灌淤积计算方法与数学模型等方面有较大的突破与创新。部分成果已在黄河调水调沙中得到应用。研究成果还可用于水库优化调度，为控制水库拦沙期泥沙淤积部位、充分利用支流库容、延长水库拦沙期寿命等提供技术支撑。同时，项目开展的基础性研究亦可丰富水力学、河流泥沙动力学、河流模拟技术等学科内容。.项目开展期间，获得各种奖项2项，出版专著3部；标注论文53篇（其中SCI 4篇，EI 16篇，ISTP 6篇，国际会议28篇，国内核心18篇，国内会议一般期刊12篇）；参加国际学术会议20人次；项目培养博士6名，均在读；培养博士后1名，已出站；硕士3名，毕业1名。