小浪底水库的泥沙问题论文

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1、小浪底水库的泥沙问题论文.freel以上左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个,在高程250m以下各埋设地形桩1个;支流上部分较窄断面,左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个,而地形桩则视具体情况酌情埋设,同时,为找桩定线的方便,在端点桩附近加埋了指示桩。小浪底水库蓄水至275m时,形成东西长130km,南北宽300~3000m的狭长水域,断面法实测总库容为126.5亿m3,其中,支流库容占总库容的41.1%。通过近几年的泥沙淤积观测,结合枢纽近几年来的调度运用情况,这里对小浪底水库的泥沙问题进行了初步的分析与

2、探讨。2水库泥沙运用的设计原则按小浪底水库泥沙运用的设计思想,小浪底水库泥沙运用应遵循的主要原则是:(1)拦粗排细,且初期以拦沙运用为主。(2)采用蓄清排浑运用方式,利用水库75.5亿m3的拦沙库容和10.5亿m3的调水调沙库容,在50年运用期内相当于约25年内下游河床不再抬升。3蓄水四年来水库泥沙冲淤情况通过对下闸蓄水4年来水库泥沙淤积观测资料的整编,我们得到:(1)蓄水后第一年即2000年,水库入库沙量3.61亿t,出库沙量0.042亿t,排沙比仅为1.2%。(2)蓄水后第二年即2001年,水库

3、入库沙量2.94亿t,出库沙量0.29亿t,排沙比为9.9%。(3)蓄水后第三年即2002年,水库入库沙量2.71亿t,出库沙量0.634亿t,排沙比为23.4%。(4)蓄水后第四年即2003年,水库入库沙量7.10亿t,出库沙量1.07亿t,排沙比为15.1%。在泥沙淤积形态方面,从2003年12月的观测结果看,回水末端的淤积三角洲其顶点位置大约在距坝74.5km处,较汛前的顶点上延了26.8km,其顶点高程为244.9m。洲面段在距坝74.5km~113.1km之间,前坡段延伸到距坝49.6km

4、,形成了一个长达63.5km的淤积三角洲。洲面段和前坡段的比降分别为0.28‰和1.43‰。通过计算,该三角洲泥沙淤积量为3.23亿m3,占2003年水库干流淤积量的93.3%。在淤积泥沙的颗粒组成上,测验范围内淤积泥沙的粒径普遍较细,d50一般在0.004~0.016m之间,属于粉沙类。2003年汛后观测结果显示,在距坝40.9km以下,淤积泥沙其d50在0.004~0.008mm之间,属极细的粉沙类。4有关问题分析4.1观测手段的变革传统的水库泥沙淤积观测,特别是大型水库泥沙淤积观测一般均采用断

5、面法进行,其根本原因在于观测仪器一个周期只能采集一个水深数据。如采用地形法观测,费时费力,且观测成本较高。2003年小浪底建管局引进了具有世界先进水平的条带测深仪,使库区淤积观测从传统的断面法观测转变为地形法观测,在提高测验精度、降低劳动强度的同时,又使库区水下地形实现了可视化演示,为实现水库数字化管理奠定了基础。该成果受到水利部有关领导的重视,并在长江提防工程水下部分复测中引进应用,效果良好。条带测深仪的引进,一方面降低了库区泥沙淤积观测的成本,经对比测算,每年按2个测次计算,每年可节省测验费用在

6、80万元左右。另一方面,条带测深仪的引进使大型水库水下采用地形法测量变为可能,这将带来水库泥沙淤积观测的一场变革,其意义及影响将是深远的。4.2泥沙淤积层的确定在清水状态下,水库库底泥沙淤积层的观测一般容易实现,但在异重流形成浑水水库后,利用声波测深仪一般会测出两个界面即清浑水界面与泥浆层界面,而库底泥沙淤积层面却无法测出。在这种情况下,泥沙淤积层的观测是困扰水库泥沙观测人员的一道难题。在有些时候,为了准确测出泥沙淤积层的深度,观测人员不得不冒险将重达150kg的铅鱼下放到库底,以便弄清泥沙淤积层的

7、位置。通过这几年对小浪底浑水水库的观测,笔者发现泥沙淤积层与泥浆层之间存在如下关系:Hy=Hn-k式中:Hy为库底泥沙淤积层高度;Hn为浑水层内泥浆层高度;k为经验系数。根据小浪底水库来水来沙情况以及这几年的泥沙观测实际,在利用12Khz的测深仪进行汛期浑水水库观测时,经验系数k一般在0.65m~1.85m之间。因此,当浑水水库出现时,在利用12Khz的测深仪很容易测出泥浆层高度Hn的前提下,进行泥沙淤积层Hy的推算则变的容易的多。4.3排沙洞运用问题在小浪底工程设计中,排沙洞主要用于汛期排沙,在汛

8、期属于经常开启的洞室。通过对这几年水库调度运用情况的分析,笔者发现排沙洞的运用受到一定的限制。2002年汛期异重流形成达到坝前后,为了使排沙洞投入拉沙运用,小浪底建管局经请示主管部门后才得以解决。从这几年排沙洞运用情况看,存在如下值得商榷的问题。(1)从设计思路看,汛期特别是异重流到达坝前形成浑水水库后,排沙洞关闭,很容易使发电机组的过机含沙量增大,造成水轮机叶片磨蚀,于机组的使用寿命不利。有时,为了停机避沙还影响到发电效益的发挥。(2)调度部门决策排沙洞是否启用主要

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