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1、第29卷第9期人民黄河Vol.29,No.92007年9月YELLOWRIVERSep.,2007【水文·泥沙】小浪底水库泥沙处理途径探索123耿明全,张春满,张效常(1.河南黄河河务局,河南郑州450003;2.黄河水利职业技术学院,河南开封475001;3.原阳黄河河务局,河南原阳450024)摘要:根据黄河下游放淤固堤高浓度泥浆管道输送的实践与科技攻关所得的研究成果,提出利用潜吸式扰沙船在坝前2～40km范围内,分调水调沙时期和发电供水期2个时段进行扰沙、抽沙,依据虹吸与水库拉沙原理将淤积在
2、库底的细颗粒泥沙排出库外。分析表明,该方案较为经济且具有可操作性,通过水库调度与清淤措施的协调配合,可以实现延长小浪底水库寿命和输沙入海的目标。关键词:异重流;扰沙;潜吸式扰沙船;泥沙;小浪底水库中图分类号:P333文献标识码:A文章编号:1000-1379(2007)09-0023-0233小浪底水库总库容126.5亿m,淤沙库容75.5亿rn,长水调沙异重流等自然力量,辅以少量机械措施,使挖、扰的细泥3期有效库容51亿m,是黄河干流在三门峡以下惟一能够取得沙排泄出库。同时,在挖、扰、排沙总量上
3、,通过作业时间的延较大库容的控制性工程。水库自1999年10月下闸蓄水到长实现巨量泥沙清淤的难题。32006年4月,在坝前40km范围内淤积了约7亿m细颗粒泥1.3泥沙扰动技术方案分析3沙(水库总淤积量约21.66亿m),库容损失较大。自2002年目前比较成熟可靠的水下人工扰沙方法主要有两种:一是6月开始,黄河上连续进行了数次基于人工扰沙、水库群联合调利用水下高压射流或脉冲射流扰沙;二是利用机械设备搅动床度和异重流对接条件下的调水调沙,实现了下游河道的全程冲沙并抽取泥浆喷洒回水中,进行双重扰沙。第
4、一种方法在三门刷和一定程度上的小浪底水库排沙,一方面黄河下游河道平滩峡水库库尾清淤和小浪底水库库尾扰沙中得到了应用;第二种3流量扩大到3500m/s,河槽趋于单一和归顺,初步具备了长距方法在2004～2005年黄河下游河段扰沙和2005～2006年封丘离输送细颗粒泥沙入海的条件;另一方面,在高水位调水调沙河段切滩导流以及黄河标准化堤防建设中得到了应用并取得期间,小浪底水库主要以异重流方式排沙,在调水调沙初期、库了很好的效果,特别是细沙松动时较一般射流冲刷的效率更水位在248m左右时,没有异重流排出
5、,排沙潜力没有发挥,在高,技术相对成熟、可靠。一定程度上降低了调水调沙效用。因此,加大库区泥沙处理力度,1.4大型潜吸式扰沙船扰沙、排沙分析对减缓小浪底库区淤积,充分发挥水库效益与协调水库、河流关系在调水调沙期,将潜吸式扰沙船(抽沙流量4000m3/h、扬都是十分重要而急迫的。程60m、最大潜水深度70m、最大泥浆输送浓度50%)自库区溯源冲刷可能波及的边缘地带开始,按间距300～500m沿大1排沙方案研究坝纵向布设,利用扰沙船将电动抽沙泵沉入库底绞动淤沙。被扰动的一部分泥沙借助高速脉冲射流的驱动
6、形成人工异重流1.1泥沙淤积特点3(含沙量600～800kg/m),随库区水流被带向坝前漏斗区,产根据实测资料,距离小浪底大坝40km的库区范围内主要生溯源和沿程冲刷,并经排沙底孔出库;一部分泥沙则借助潜水是细泥沙沉积区,水深60～75m;距离小浪底大坝100km的库抽沙泵以高浓度泥浆形式抽吸经管道输送至坝前,借助虹吸原理尾主要是粗泥沙沉积区,水深一般为8～15m;两区之间是粗细翻越大坝、排出库外,与水库泄水混合向下游输送,见图1。泥沙过渡区,水深15～60m。1.2研究思路加大小浪底水库排沙力度
7、,比较好的途径是提高水库异重流排沙效率和扩大淤积面溯源冲刷范围;措施是进行水库淤积面泥沙扰动,增大水库浑浊层厚度、泥沙含量以及加大坝前淤图1潜吸式扰沙船清淤作业布置积河床纵比降。考虑到富含细颗粒的高含沙水流可进行高效、远距离的管道输送且大坝上、下游存在水位差这一有利条件,收稿日期:2007-06-15需开发水深为60m左右的库区挖沙及扰沙设备,在水库调水作者简介:耿明全(1965—),男,山东莘县人,高级工程师(教调沙及发电供水期间,挖、扰坝前40km左右(常年回水区)落授级),主要研究方向为治河
8、工程及泥沙。淤区内的细泥沙,利用非牛顿体两相流低能耗输送、虹吸及调·24·人民黄河2007年根据2004年、2005年黄河下游两次人工扰沙实测数据分设备在库区平面的位置采用右岸上下移动悬臂支撑控制。析:①形成人工异重流的泥沙量大于潜水泵抽吸沙量;②在扰2.2水库泥沙管道输送设计沙船上、下游4km,左、右200～300m的范围内将会产生人工2.2.1宾汉切应力τB及刚度系数η计算异重流,加大细沙扰动、输移数量,并且可扩大库底形成人工异根据费祥俊提出的高含沙浑水宾汉切应力及刚度系数计重
