水库的泥沙淤积,使水库降低、直至完全失去其调节水量的性能,还危害着防洪、灌溉、发电、给水、航运、水产等各方面的利益,阻碍着工农业生产的发展,威胁着人民生命财产和安全。在黄河这样的多泥沙河流上,由于淤积发展迅速,问题就更为严重。黄河上的青铜峡水库运用40多年来,有效库容从原始的6.06亿m3减少到0.3918亿m3,库容已淤废达93.5%,成为只具有日调节性能的径流式电站。针对淤积如此严重的现状,从1991年开始,青铜峡电站除了在洪水期降低水位排沙减淤外,还不失时机地在汛末集中放空水库进行排沙,扩大库容。通过这些年的运行,证明这一方式是有效的,是保证发电及防洪、灌溉安全的有力措施。本文应用数值模拟的方法对青铜峡水库水力冲沙期的坝前流场,冲刷区范围,以及冲刷漏斗的形态等问题进行了有意义的探讨和计算,主要研究内容和成果为:(1)建立了一个坝段内泄水管泄流的三维数学模型,计算不同闸前淤积情况下泄水管的泄流能力,得到了流量、流量系数与泥沙淤积坡面的关系,对闸前淤积对泄水管泄流能力的影响进行分析。(2)建立平面二维模型,对泄水建筑物排沙时的坝前平面流场进行模拟计算,在流场计算的基础上确定坝前冲刷区范围,分析流场特性和冲刷规律,进而制定出较优的停机拉沙运行方案。(3)建立冲刷漏斗的二维计算模型,在验证了数学模型正确性的基础上,计算漏斗的平均纵向坡度和漏斗长度,通过计算得到的漏斗纵剖面图分析冲刷漏斗的纵向形态特性,并通过不同工况的计算结果得到漏斗纵坡与孔前水深的关系。(4)提出了冲刷漏斗的三维计算模型,计算漏斗的纵向坡度和横向坡度,对冲刷后的坝前水下地形,冲刷漏斗的纵、横剖面的特性等进行研究,数值计算的结果与实测数据具有较好的一致性。