提高黄河下游河道输沙能力的途径探讨.pdf

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1、第37卷第6期人民黄河Vo1．37．No．62015年6月YELLOWRIVERJun．，2015【水文泥沙】提高黄河下游河道输沙能力的途径探讨何国桢，杜殿勖，曲少军(1．珠江水利科学研究院，广东广州510610；2．黄河水利科学研究院，河南郑州450003)摘要：阐述了水流功率原理与输沙机理并导出其公式，结合黄河多沙的特点，认为：①以临界水流功率对应的临界流量与来沙系数临界值来协调水沙关系，可提高黄河下游河道输沙能力并多输沙入海；②在现状河道边界条件下，选择利津断面流量为2200～3200m／s作为临界水流功率对应的临界流量较为合适，判断下游河道冲淤基本平衡的临界值则取场次洪

2、水来沙系数为0．018kg·s／m；③为增大下游河道输沙的水流功率，水库排沙期应尽量使利津站与花园口站平均流量之比大于0．85，并相机利用东平湖向黄河补水。关键词：流量比；临界来沙系数；临界水流功率；输沙能力；黄河下游中图分类号：P333；TV882．1文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．06．006经过几十年治理，黄河上相继建成了龙羊峡、刘家下倾斜的重力坡的势能释放率。对于由非黏性颗粒组峡、三门峡、小浪底等大型水库，除了小花间(小浪成的河床上的流体，当作用于该河床上颗粒的力大于底一花园口区间)洪水没有得到有效控制外，上大、下其阻力

3、时，从以下五方面提供挟沙能力。大型洪水基本得到了控制，特别是小浪底水库的建成，(1)河床剪应力。计算式为使得进行黄河水沙调节有了保障j。因此，黄河下游0=RJ(2)的水沙过程完全可以人为地根据水沙运动规律进行调式中：y为浑水容重，kg／m；R为平均水深，m。节。无论是洪水期的排洪输沙调节，还是非洪水期的河床剪应力随着浑水密度、平均水深、比降的增大水沙调节，都应有一个依据或准则，以最适量的水使出而增大。河床单宽有效水流功率是平均河床边界剪应库沙量最大化，达到输沙人海的目的。对下游河道来力。与水流平均流速的乘积，即说，作为一个排洪输沙通道，什么样的水力几何断面最宽=(3)为有利?如

4、何塑造这样的断面?这些问题亟待研究(2)上举力。加速的水流在以颗粒为代表的阻碍解决。物上面流动而产生上举力。流体速度愈大，颗粒上面l应用水流功率与调整来沙系数作为治理黄的压力愈小，颗粒下的上举力则愈大。河的关键途径(3)流体的紊动涡流。(4)跃移。运动沙粒与河床之间互相碰撞，使颗1．1水流功率原理与输沙机理粒沿着河床跳跃移动。在重力作用下，水流向下游流动，挟带泥沙并克服(5)较大颗粒滚动。紊流内部的摩擦力以及河床与河岸的阻力，这样便导需要指出的是，进入黄河的水流是含沙量较高的致河流失去势能。损失的部分势能转变为水流和泥沙浑水，所以在考虑河流基本的冲淤规律时，应对含沙量的动能以及

5、克服摩阻力的热能，并损失在周边的辐射和水体容重直接影响水流挟沙能力的重要作用加以关与传导中。这种不同方式所做的功等于势能的损失，注。单位流量含沙量即来沙系数，已成为判别河道冲那么，水流功率就是势能转化为动能所作的功，即淤的重要指标。mgh=my／2。经推导，水流功率可表示为W=lOOyQJ(1)收稿日期：2015～02-27式中：为清水容重，kg／m；Q为流量，m／s；J为比基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAB02B02)。降，％。作者简介：何国桢(1931一)，男，广东南海人，高级工程师(教Bagnold认为，做功的水流功率等于有效的水流功授级)，研究方向

6、为水文泥沙。通信作者：曲少军(1963一)，男，河南陕县人，高级工程师(教率与没有使用的水流功率之差。通常人们所指水流功授级)，研究方向为水文泥沙。率就是有效水流功率。它提供给水流的能量率等于向E—mail：yrccqsj@sina．com·25·人民黄河2015年第6期1．2多沙河流流体密度与含沙置的共性河道发生冲刷；当来沙系数等于临界来沙系数时，河道从物理意义上讲，流体密度与流体质量密切相关，处于冲淤平衡状态。而多沙河流的水流含沙量又影响流体质量，从而影响就黄河下游河道而言，麦乔威等根据不同地区流体的密度。因此，流体密度与含沙量互相关联，这是来水来沙对下游河道冲淤的影响分析

7、，分别给出临界两者的共性，可表示为值为0．010、0．015、0．030kg·s／m。；曹文洪认为，年：y+(一y)Sv(4)平均来沙系数小于0．015kg·s／m。时，下游河道处于式中：。为泥沙密度，kg／m；s为体积比含沙量。不淤的临界状态。在黄河多沙河段，如渭河下游、三门峡库区、黄河总之，临界来沙系数是一个变量，随水沙搭配关系下游等，其输沙公式有如下的普遍形式(可看作水流以及河道形态的时空变化而异。功率的另一表达形式)：2水流叻率与临．界水范功率i篁}啪懿的f乍用Q=XO(5)当比降．