利用水力减少或清除水库、河道、航道和水闸等水利工程设施受水流泥沙作用所产生的淤积的措施。水利工程产生淤积是水土流失和河流输沙受阻、流速降低的直接结果。泥沙淤积,使工程效益降低,甚至失去作用。在工程规划设计时,即应采取各种防沙、冲淤措施。工程投入运行使用后,作好防沙、冲淤处理:是工程管理的主要内容之一。泥沙,一方面对水流运动有抗拒性:另一方面受水流作用又有可动性。
利用水力减少或清除水库、河道、航道和水闸等水利工程设施受水流泥沙作用所产生的淤积的措施。水利工程产生淤积是水土流失和河流输沙受阻、流速降低的直接结果。泥沙淤积,使工程效益降低,甚至失去作用。在工程规划设计时,即应采取各种防沙、冲淤措施。工程投入运行使用后,作好防沙、冲淤处理:是工程管理的主要内容之一。泥沙,一方面对水流运动有抗拒性:另一方面受水流作用又有可动性。流速小时泥沙淤积,流速大时发生冲刷。因此,改变水流条件、增大流速,利用水流清除泥沙淤积,是处理泥沙淤积的经济有效途径。
水库水力冲淤 ①蓄清排浑。根据河流来水来沙不平衡的特点,多沙河流水库,可采用“蓄清排浑”的运用方式。非汛期来沙少,采取蓄清拦沙运用;汛期来沙多,降低库水位(或敞泄)排沙。使水库年内冲淤基本平衡,保持一定的兴利库容,长期使用,以发挥综合利用效益。黄河三门峡水库,初期蓄水拦沙运用,1960年9月到1964年10月,高程330米以下库区淤积严重,后加大泄洪设施,并改为蓄清排浑运用,水库年内冲淤基本平衡。②异重流排沙。水库蓄水期间,当洪水具有产生异重流的条件时,洪水入库后,细颗粒泥沙将以异重流形式潜入库底向坝前运动。及时开闸泄流,可将部分入库泥沙排出库外。异重流排沙效果与洪水流量、含沙量、粒径组成,泄量、开闸时间及库区地形等因素有关。汛期调洪时,要加强异重流观测。当异重流到达坝前时,及时开闸,并随时调整泄量,以提高异重流的排沙效果。异重流排沙能力有限,一般只能缓和水库淤积的速度,不能解决水库淤积问题。③泄空排沙。在水库泄空过程中,回水末端逐渐向坝前移动,因而原来淤积的泥沙,将因回水下移,恢复自然河道而产生冲刷。在泄空的最后阶段,应加大泄量,使库水位骤降,以增大冲刷效果。水库泄空排沙,通过两种方式进行,即变动回水区以下的沿程冲刷及三角洲前坡和顶坡的溯源冲刷。沿程冲刷可消除回水末端的淤积;溯源冲刷,逐渐向上游发展,为冲刷的继续发展创造条件。中小型水库泄空冲刷过程中,可以利用人工或机械将主槽两侧的泥沙推进主槽,或在主槽内进行人工或机械搅动,均可增大泄空冲刷的排沙效果。④中小型水库水力吸泥。利用水库上下游水位差,将库内淤积泥沙吸出,排出库外,是清除水库淤积的一种排沙措施。吸泥装置,由操作船、吸泥管路及吸头三部分组成。操作船拖着吸头在泥面上移动。吸泥管路将吸头吸出的浑水排到库外,水力吸泥不受季节限制,可结合淤灌用水排沙,变清水灌溉为长年引淤灌溉。由于水库内无排沙洞,吸泥管路受长度限制,清淤范围较小,仅适用于中小型水库清淤。⑤高渠拉沙。在一定土质条件下,冲刷水流的含沙量,主要由冲刷比降和冲刷流量决定。比降和流量越大,冲刷含沙量越高。高渠拉沙利用水库泄空后的高滩深槽,形成大比降冲刷。水库放空后,在库首附近,修建临时挡水低坝,将河道基流引入沿库周围的高渠内,居高临下泄水冲滩,恢复库容。因挡水低坝、拉沙渠系的修建,对大型水库存在一定困难,故多在中小型水库内进行。
河道水力冲淤 在多沙河道上游修建水库或进行河道整治工程,将使下游河道发生变化。如中国黄河的三门峡水库,建成初期蓄水拦沙运用,使下游河道产生冲刷,而当水库排沙期,下游河道又产生回淤。以后水库改变运用,汛期不拦蓄小于下游河道平滩流量的中小洪水,以发挥汛期洪水的冲刷作用,小水期的泥沙利用汛期排出水库,充分发挥水流的输沙能力,以减少下游河道淤积。
航道、船闸及挡潮闸水力冲淤 普遍采取机械疏浚法。在管理运用中,首先做好有关水流泥沙运动及河道演变的观测工作。随时掌握泥沙动态,及时采取疏浚措施,保证航道畅通。在工程调度中全面考虑、合理调节水沙,也可取得较好的防淤效果。如适时开启邻近引航道的深水闸门,可减少引航道口门淤积,并能形成有利的航线。中国沿海中小河流建挡潮闸,因建闸后潮波变形,涨潮流速大于落潮流速,致使涨潮带入的泥沙比落潮带出的泥沙多,造成闸下淤积,降低了河口排洪、排涝能力,同时影响航运。防淤措施是:①引蓄潮流冲淤。涨潮期,闸下水位接近最高水位时,开闸向上游引水,待闸上下游水位接近后,关闭闸门。闸下游水位落到最低时,开闸利用上游引蓄的潮水冲刷闸下淤积。引潮时,由于水位高对流速影响小,所以不致将较多的泥沙引到闸上游。②利用上游来水冲淤。大潮时,开闸放水。小潮时,关闸蓄水,增大上游来水的冲刷效果。低潮过后,闸下水位降到最低时,开闸放水,利用上游来水增加瞬时泄量及冲刷流速,还可对下一涨潮起顶浑作用。
上述各种排沙、冲淤措施,可根据具体情况联合运用。做到因地、因时制宜,以期达到经济冲淤,发挥工程最大效益。为解决水利工程淤积问题,有些国家也采用水力冲淤方法,利用汛期洪水冲刷泥沙,维持河道通航和减缓水库淤积。瑞士隆纳河上的梯级水库,每三年统一安排一次联合泄空冲刷。法国、阿尔及利亚、摩洛哥等国均先后采取水力吸泥清除水库淤积,并着重研制各种高效清淤机械。
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