处理水库淤积问题新途径

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1、科研与管理水利规划与设计2009年第6期处理水库淤积问题的新途径秦毅曹如轩谭培根钱善琪(1．西安理工大学西安710048；2．渭南市东雷抽黄管理局陕西渭南715300)【摘要】依据实测资料分析得出凌汛期洪水具有输沙能力、冲刷量及冲刷粒径均大于夏季洪水，且输沙用水量相对较小的特点。论证了产生这种现象的机理：一是低温效应；二是凌洪流量沿程递增效应。以此为理论基础，针对目前水库处理泥沙淤积方式方面的不足，和对已有排沙廊道性能的分析，提出利用一种新型排沙廊道——自排沙廊道配合低温水流排沙解决水库、河(渠)道淤积问题的主张。【关

2、键词】凌洪输沙低温水流自排沙廊道水库清淤【中图分类号】TV673【文献标识码】C【文章编号】1672-2469(2009)06—0024—03沙新途径就值得分析研究，利用低温水流配合自排1现有水库处理泥沙存在的不足之处沙廊道排沙就是这样的新途径。经过几十年的研究和实践，多沙河流上修建的2凌洪的输沙特性水库在处理水库泥沙淤积问题上取得了巨大的进展，总结出“初期采用拦沙和调水调沙运用”，“后若河流所处地理位置纬度较高，如黄河上游内期采用蓄清排浑和调水调沙运用”的有效运用方蒙河段，冬季河流会结冰流凌，随着气温的不断下式。小浪

3、底水库即是典型的例子，这种有效的运用降，会发展为岸冰、流冰花、封河等自然现象。河方式延缓了小浪底水库的泥沙淤积，但也存在不足道里原下泄的部分水量以冰的形式储存在河槽和滩之处：一是后期集中排沙造成下游河道水沙关系不地上，形成槽蓄水增量。在气温大于0℃后，冰开协调。黄河下游河道是冲积平原河道，没有富裕挟始融化，河道进入开河期。此时，河槽蓄水量、消沙能力，集中排沙会造成冲上段淤下段，局部河段冰水量加上游来水，向下逐段增多，形成明显的凌淤积量大形成驼峰的问题；二是排沙洞会泄出清汛洪峰。水。由于坝前浑水含沙浓度在垂直方向上存在梯

4、实测资料表明，凌汛期洪水输沙与夏季汛期洪度，下浓上稀，使排沙洞前的水流流场不对称，上水输沙有差异，这暗示着热力的作用。层含沙量小的区域流速大，从而有更多的清水进入2．1已有的研究成果排沙洞，降低了出库水流含沙量和排沙效率。1958年钱宁介绍了美国科罗拉多河上泰勒渡在中沙、少沙河流上建水库，多采用大库容、口站1943~1951年实测水文过程，在相同流量下，水库群来延长水库使用年限。这种处理泥沙的方式冬天水温11．5℃时输沙率为夏天水温28℃时的输不利于保护下游河道的生态环境，且因拦阻泥沙使沙率的2．5倍口]。进入河口的泥

5、沙过少，造成河口海岸的蚀退，国土1983年洪柔嘉口等介绍了在美国依阿华大学面积损失。三峡水库及金沙江上的水库群是典型的水利实验室所作的低温对沙质河床水流输沙的影例子。响，得出当河床边界雷诺数大于某临界值时，输沙因此，既能延长水库使用年限，又避免水库集量随水温降低而增加。中排沙短期内下泄泥沙过多造成河道严重淤积，又不致下泄泥沙过少造成河口海岸蚀退的处理水库泥作者简介：秦毅(1959年一)，女，教授。·24·科研与管理水利规划与设计2009年第6期2．2实测资料分析(3)水流挟沙能力双值关系。黄河水利委员会从2O世纪50年

6、代开始详细地，、s一K(—一)m(4))，s一7mgKW观测记录了黄河内蒙河段每年的冰凌生消过程。该过程表明：①凌洪均为冲刷，而夏季洪水则有冲有冲刷时取扬动流速，由沙玉清公式计算：淤；②在夏季的19场洪水中，有12场洪水冲刷，Ps一0．812d0／∞／R／(5)与凌洪冲刷量比较，仅3场洪水大于凌洪，9场小由式(1)～(5)可看出，水温低，水流运动粘滞系于凌洪；另有7场夏季洪水不但未冲刷反而淤积。数大，使沉速减小，挟沙能力增大，可以得出低19场夏季洪水的净冲刷量3541万t，凌洪5850万t，温效应是凌峰输沙能力大于伏洪

7、的直接因素。为夏季洪水的1．65倍。凌洪不但冲刷量大，而且黄河宁蒙河段每年有相当数量的风成沙进入河冲刷的泥沙粒径粗，在相同含沙量情况下，凌洪的道，这些风成沙的颗粒中有8O的颗粒粒径大于中值粒径d。较夏季洪水的大1．O4～1．6倍，凌洪0．08mm，所以宁蒙河段的床沙粗，粒径范围为0．05中大于0．1ram的泥沙含量比夏季洪水的大3～5～O．25mm。这种粒径组成的泥沙起动流速处于低倍。这对床沙组成粗的宁蒙河段来说，意义不可忽谷区，沉降处于层流区与介流区的交汇处，沉速较视。表1为1981年头道拐站2～3月与汛期平均悬大。

8、在流量较小时，只能做推移运动，推移质运动呈移质颗粒级配的比较，可以看出2、3月低温期悬间歇性，输沙率小，因沉速较大，难’以被水流悬浮挟沙颗粒较汛期粗的事实。带，但在低温时，水的粘性增大，沉速减小，如d=表1头道拐站凌洪与夏洪级配比较0．08mm的粗泥沙，凌洪期t一3℃时的沉速=站名时间级配()0．355cm／s，而伏洪期t一23℃