三峡水库对长江河道泥沙冲淤的影响及库区排沙

三峡水库建成后,水库上游因蓄水阻堵而流速降低,加大泥沙沉积落淤,尤其是在近年因山体滑坡,泥石流频发的地段,存在隐患。在下游,因水库阻隔而致推移质泥沙减源,造成建设所需的河沙供需失衡,堤防、桥梁墩柱缺少骨干物料支撑而产生结构性失衡,也形成交通安全隐患。基于此,研究水库排沙的方法,提出用"心脏搭桥手术"式的管道排沙法的构想和设计,以寻求解决水库推移质泥沙清淤的方向和途径。     

几种推移质采样器的评介

推移质泥沙资料在水利工程建设、防止水库淤积和航道堵塞以及港口建设等方面都非常重要。多年来由于缺乏天然河道中的实测资料,使得推移质泥沙研究大多局限于室内水槽的模拟试验,而各家的推移质输沙率公式都有待于天然河道中实测资料的验证。因此迫切需要开展推移质采样器的研究,从河底直接采集推移质的沙样。由于采样器的阻水作用,使床面上正在运行的推移质泥沙的水力条件发生变     

三峡工程蓄水运用以来水库排沙效果

针对三峡水库蓄水运用以来排沙比问题,在深入研究三峡水库不同蓄水运用阶段水库排沙效果的基础上,着重研究各年年内蓄水排沙过程,系统地分析水库排沙效果的影响因素。结果表明:库区河道特性、入库水沙条件以及坝前水位的高低是水库排沙比变化的主要影响因素。2003年6月~2010年12月,水库排沙比为26.1%。水库排沙主要集中在汛期5~10月,排沙比为29.0%。尤其是在洪峰期间,库区水流流速较大,水流挟沙能力强,进入水库的泥沙大部分能输移到坝前,水库排沙比较大,当入库流量大于30000m³/s时,水库最大排沙比可达81.0%。此外,随着汛期坝前水位的抬高,水库排沙效果有所减弱,尤其是粗颗粒泥沙的多少也很大程度上影响水库排沙效果,水流的挟沙能力随着水流流速的减小而减小,粗颗粒泥沙的排沙比随之发生较全沙更为明显的减小。     

金沙江下游溪洛渡水库排沙效果及影响因素

溪洛渡水电站自2013年开始直接拦截金沙江的泥沙,其排沙效果对水库运行及下游向家坝和三峡入库泥沙都会造成影响。本文基于水文泥沙及河道断面观测资料,对比分析溪洛渡水库和三峡水库排沙规律异同点,研究溪洛渡水库排沙效果及影响因素。结果表明,2014—2019年溪洛渡水库共计排沙1 490万t,排沙比为3.1%,较设计值和向家坝、三峡水库均明显偏小。溪洛渡水库排沙比偏小主要有3个原因:入库水沙峰值协调性较差、水库长期高水位运行及库区河道二级天然潜坎对泥沙运动的阻隔效应。     

漏斗式全沙排沙技术及其应用

主要介绍了一种新型泥沙处理技术,即“漏斗式全沙排沙术”.该项技术既可以排除粗颗粒的推移质泥沙,也可以排除细颗粒的悬移质泥沙.对0.5mm以上的粗颗粒泥沙的截沙率为100%,对0.5mm以下细颗粒泥沙的截沙率为90%,排沙耗水量仅占渠道引水量的2%～5%.     

水库排沙调度优化模型

在分析水库排沙调度机理的基础上建立了水库排沙调度优化模型,以遗传算法作为寻优算法,并用BP神经网络拟合一维水沙数学模型计算成果的方法简化了泥沙淤积计算,使得所建模型得以有效求解。以三峡水库为例进行优化,结果表明,利用所建立的模型和求解方法可以有效优化三峡水库的排沙调度,在保证淤积不增多的基础上大大增加了发电效益。     

葛洲坝工程建设中的泥沙观测与研究

葛洲坝工程在设计中需要研究解决的泥沙问题,主要有泥沙淤积对通航的影响;泥沙过机过坝以及水库尾闾变动回水区翘尾巴等.因此对泥沙输移的数量、运动规律、级配组成、矿物成份等,必须进行观测与分析,特别是推移质和悬移质中的床沙质部分测验困难,过去实测资料很少,而这部分泥沙对工程的影响和危害很大,更需要认真对待.故在葛洲坝工程建设中,对工程河段的泥沙特性和运动规律,进行了一系列观测研究.     

红石峁水库泥沙问题分析及减排技术设计研究

水库所在地属水土流失严重区,河流产水量少,产沙量大,拦河建库蓄水,泥沙问题成为工程设计及运行须认真对待的问题。本文分析了红石峁河的来沙特性,采取了相应地、较为合理地排沙减淤方式与方法,提出了适于工程实际的排沙方案;也为水库管理运行提供了依据。     

长江口泥沙运动形式分类及对深水航道淤积影响

潮汐河口泥沙运动复杂多变, 科学划分泥沙运动形式并评估其对航道淤积的影响, 是厘清航道淤积泥沙来源、制定有效减淤措施的关键。基于长江口深水航道所处南港—北槽河段2015年和2018年洪季、枯季表层沉积物和近底悬沙的现场采样数据, 分析提出潮汐条件下推移质、悬移质和时推时悬泥沙3类泥沙运动形式的粒径划分方法, 量化3类泥沙对深水航道淤积的贡献比例。结果表明: 近底悬沙级配曲线上拐点粒径对泥沙由推移质向悬移质转化具有较好的指示意义; 长江口南港—北槽悬沙、底沙交换显著, 深水航道淤积物中除仅做推移质或悬移质运动的泥沙外, 还包括大量的时推时悬泥沙, 其在航道淤积泥沙中的占比最高, 约达50%~60%;南港段航道洪季、枯季推移质淤积占比分别为36%和26%, 高于悬移质的6%和13%;北槽段航道悬移质落淤泥沙占比为44%~48%, 明显较推移质3%~6%的占比高。3类泥沙运动形式粒径划分方法为深化潮汐河口泥沙运动规律认识、判别航道淤积泥沙来源提供了新途径。     

2012年洪水对黄河内蒙古段冲淤影响

2012年洪水是内蒙古河段1989年以来历时最长、洪峰流量最大的洪水过程。为了解粗泥沙对黄河内蒙古段河床冲淤变化的影响,依据宽河谷河段巴彦高勒、三湖河口和头道拐水文站实测资料,分析了内蒙古河道2012年洪水水沙特征,通过计算推移质输沙量和比较断面河底变化,探讨了粗泥沙对河底调整的影响。结果表明:2012年洪水造成粗泥沙在上游段冲刷、下游段淤积;固定低水位下过流断面存在涨冲落淤的规律;洪水过后,巴彦高勒和三湖河口低水位面积分别扩大了19 m2和29 m2,头道拐减小约100 m2。由于粗泥沙排沙不平衡,底部河床的真正高程并没有降低,防洪风险依然存在。     

泥沙知识痤讲 (三)推移质运动

河流泥沙运动的主要形式有沿床面滚动、跳跃和悬浮。此外在个别条件下可能发生滑动(当床面光滑时)和床面成层移动(当水流强度很大时)。悬浮运动的泥沙称为悬移质;滚动、滑动、跳跃、层移的泥沙称为推移质。推移质运动是由底部水动力和颗粒碰撞所引起,只发生在床面附近的区域(底层)内。1.泥沙起动当水流速度由小增大到一定数值后,床面上原来静止的个别泥沙,或因其粒径较细,或由于其位置突出,再碰上较大的纵向瞬时流速,就开始滚动。此时这种泥沙处于起动状态;而相应的水流时均速度则称为该类泥沙的起动流速。泥沙起动流速关系到开始测验推移质的时机,不冲渠道的设计、河床冲刷的极限深度,以及截流和抢险抛石的尺寸等等,故有重要的实用意义。泥沙起动时所受的作用力有:水流正面推力 P=     

(四)悬移质运动

被水流悬浮挟运的泥沙称为悬沙,也称悬移质。在泥沙问题中,悬沙占重要地位。悬沙的测验研究,包括确定其数量、粒径组成、分布(垂线和断面上)及其变化过程、运行特性,与其它泥沙因素(床沙质、推移质的组成、数量、床面形态等)及水流因素(水深、流速、比降、水温、糙率等)的关系等等,都是水文泥沙工作中的重要课题。悬移质、推移质、床沙质之间的关系很密切。推移质和悬移质中经常与床沙交换的较粗部份,称为床沙质,亦称造床质;一般不会沉落于床面、与床沙质关系很小的细颗粒,称为冲泻质,也叫非造床质。床     

卵石推移质测验技术研究会议在成都召开

泥沙测验研究工作组委托四川省水文总站组织的卵石推移质测验技术研究会议于1987年8月2～6日在成都召开。会议审定了近期试验研究专题大纲。这些专题是:1.卵石推移质采样器取样效率研究;2.不同类型卵石推移质采样器性能和适用范围研究;3.卵石推移质输沙率测验和整编方法研究;4.野外推移质     

黄河干流泥沙优化配置综合评价方法

按照泥沙优化配置评价指标应满足的科学性、系统性、层次性、代表性、定量性和可比性等筛选原则,初步构建了黄河泥沙配置评价指标体系框架,针对黄河泥沙空间优化配置的技术子目标和经济子目标,筛选了河道平滩流量、"二级悬河"高差、入海排沙比、水库拦沙投入、人工(机械)放淤投入和排沙入海投入等6个主要评价指标,提出了各个评价指标和综合评价函数的计算方法,并提出了黄河泥沙配置方案的综合评价方法。通过对12个黄河泥沙空间优化配置方案进行综合评价,建议了较优的配置方案。方案中各种配置方式平均配置沙量比例分别为:水库拦沙量41.0%、河口造陆沙量18.0%、深海输沙量17.8%、引水引沙量10.4%、人工(机械)放淤沙量6.9%、主河槽冲淤沙量3.8%、洪水淤滩沙量2.1%。     

长江泥沙输移特性分析

长江泥沙主要来源于上游，河流输沙特性与地理条件关系密切。宜昌以上属山区，泥沙来源于土壤侵蚀，其输沙量沿程递增，含沙量增减互见。宜昌以下属冲积河道，由于泥沙在湖泊（水库）中沉积、输沙量沿程减小。至于年内变化，则与径流量变化基本相应；年际间属随机变化，无系统性。悬沙级配有沿程细化趋势。卵石推移量，寸滩为２８．２万ｔ，沿程稍有增加；粗砂砾石推移量甚微；沙推移量与河床级配组成有密切关系，沙质河床的推移量大     

克孜尔水库异重流排沙分析及塑造技术探究

掌握克孜尔水库异重流排沙的相关规律可提升异重流排沙的工作效率。通过分析水库相关资料和现有的异重流分析成果,针对水库的异重流发生和运行以及排沙减淤的规律进行深入探究。根据水库的异重流规律和排沙的特性分析了堤渠结合塑造的排沙相关技术,通过实际的应用表明,运用该方法的排沙效果十分优秀,由此为后续的相关工作提供一定的参考基础。     

泥沙起动概率的高速摄影测量方法

为了通过实验测量泥沙起动概率,基于封闭槽道内开展的泥沙起动实验,系统论述了基于高速摄影的起动概率测量方法所涉及的起动概率定义、相机采样频率、图像处理方法、起动比例与运动比例的关系等关键问题.根据泥沙在水流紊动猝发作用下起动的物理机制,定义实测起动概率为单个紊动猝发周期内,从一定面积床面上冲刷外移的泥沙比例.根据推移质运动概念模型,提出高速图片拍摄间隔应小于推移质运动的中间时间尺度,以捕获泥沙的每一次起动.在高速图像处理时,通过连续两帧图片之间的灰度差实现运动比例的无偏差提取.进一步分析表明,运动泥沙可处于起动、止动或滑翔状态,运动比例等于起动比例、止动比例和滑翔比例之和,起动比例与运动比例之比等于两张图片之间的时间间隔除以推移质运动的中间时间尺度.基于上述关键技术,将高速摄影测量方法用于泥沙起动概率的测量,结果表明,临界起动水流条件时,床沙处于少量起动现象,对应的临界起动概率与窦国仁所推导的2.28%接近.     

地质雷达在湖南邵阳金江水库坝体隐患探测中的应用研究

在金江水库坝体隐患探测中,使用地质雷达发现坝体的主要隐患来自坝体基岩的溶洞和因断裂、裂隙等渗漏通道在残坡积土层中所成的土洞。水库水位浸润线标高和残坡积土与基岩接触界面标高较接近,而使此高程的防渗能力更加薄弱,这也是此坝体的隐患之一。同时,根据地质雷达影像特征可探测灌浆工程的灌浆深度和水泥浆扩散半径,提出它可作为水利部门堤坝灌浆工程质量无损检测的一种新的技术手段。     

床面附近泥沙交换率在悬移质输沙计算中的应用

总结并分析了关于悬移质运动方程的源/汇项或底部边界条件的已有的处理方法.认为在悬移质输沙计算中,这些方法因引入了平衡输沙概念、忽略了推移质颗粒对悬移质运动的影响或因缺乏床面附近泥沙质量交换率的理论表达式,均存在着某些不足.运用床面附近泥沙质量交换率理沦,对一般的悬移质输沙方程的底部边界条件进行了新的探讨,并提供了关于一维和垂向二维悬移质输沙的计算实例.     

小浪底水库淤积形态数值模拟

水库淤积形态是影响库容分布、水库排沙的一项重要因素。小浪底水库近坝段淤积泥沙粒径极细,具有流动性,针对其细颗粒泥沙淤积特点,揭示了水库细颗粒淤积物的流变特性与流型特征;通过引入水、淤积物、床面之间的界面受力分析,构建了细颗粒淤积物失稳流动描述模式,并与水沙输移模型相耦合,建立了考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态模拟方法,在此基础上对小浪底水库淤积形态进行了验证分析。研究结果表明:低密度细颗粒淤积物为宾汉型流体,淤积平衡坡降较小,当其密度大于1.25 g/cm 3后,流动性快速减弱;考虑细颗粒淤积物流动特征的水库淤积形态模拟结果与实测结果吻合较好。研究成果可为水库淤积形态形成机理及其对水沙调控的响应研究提供技术支撑。