黄河三角洲典型灌区实现泥沙长距离输运的原因分析

小开河引黄灌区运行10a,输沙干渠基本处于冲淤平衡,未进行过大面积清淤,实现了泥沙长距离输运的前期设计目标。引水引沙条件、渠道边界条件,支渠与沉沙池运行情况均是影响小开河灌区泥沙长距离输运的主要因素;加大引水流量,降低引水含沙量,合理调整渠道断面形态,减小渠道糙率,科学调控支渠、沉沙池运行状况,均是提高灌区输沙干渠水流挟沙能力,保障灌区泥沙长距离输运和持续运行的有效措施。     

黄河下游引黄灌区泥沙长距离输送的关键技术

采用实测资料分析的方法,研究黄河下游引黄灌区泥沙长距离输送的关键技术.结果表明,从21世纪开始,黄河下游引黄灌溉引入的含沙量小了,灌区的通道又通了,泥沙有可能实现长距离输送入田,实现泥沙作为资源的真正转变.引黄灌区泥沙长距离输送的关键技术主要包括:输沙渠渠道设计流量、纵横断面设计参数、输沙渠沿渠引水规模及引水方式、沉沙池的动态调控运行、引黄灌区优化调度运行方式.     

小开河引黄灌区支渠引水对输沙干渠的影响

小开河灌区运行10 a来,通过支渠引水把总引沙量的50.6%引入干渠沿线的容沙区.输沙干渠10 a总淤积量仅占总引沙量的4.0%,仅个别年份在局部渠段进行过清淤,总清淤量不足30万t.分析支渠引水对输沙干渠冲淤状态的影响表明:支渠独有的引水分沙条件和科学管理运用,加大了干渠的水面比降,增强了水流的挟沙能力,使大量泥沙输送入沉沙池,从而实现了输沙干渠年内、年际间泥沙的冲淤平衡.     

小开河灌区渠道的输水输沙特性①

依据小开河灌区运行10 a来的资料,总结灌区引水引沙条件和渠道断面特性,研究干渠不同渠段的引水分布特征和泥沙长距离输送、淤积特性。根据断面实测流量资料,给出输沙渠不同渠段的河宽、水深、流速、水力半径等水力参数与流量关系的水力几何形态指标,进而得出小开河灌区不同渠段的水流挟沙力与流量的关系。计算结果表明,设计流量下小开河灌区输沙渠沿程输沙能力变化不大,输沙渠中段由于渠道宽度较大,相同流量条件下的输沙能力较上、下段偏小约2 kg/m3。     

小开河引黄灌区远距离输沙技术研究

以小开河引黄灌区为例,对灌区的远距离输沙技术进行了探讨,研究了小开河远距离输沙与灌区泥沙空间分布规律之间的关系。认为小开河灌区的泥沙分布规律有以下几个特点:①灌溉渠系的泥沙淤积比例小;②浑水入田的泥沙比例大幅度提高;③通过沉沙池集中沉沙的量较其他典型灌区沉沙池的沉沙比例有一定程度下降;④排入各级排水河道的泥沙比例较其他灌区有明显下降。提出了引黄灌区泥沙资源的合理利用与优化配置途径。     

位山灌区沉沙池输沙通道减淤效果研究

根据位山灌区西沉沙地泥沙清淤观测资料,总结了不同时期的灌区泥沙处理特点,比较了传统清淤与输沙通道改造的泥沙处理费用的差别,分析了输沙通道改造后渠道输水输沙能力的差异。结果表明,在新的水沙条件下输沙通道改造能有效减轻沉沙池的泥沙淤积,延长沉沙池的使用年限,同时实现灌区泥沙远距离输送、分散沉沙的目的,减淤效果明显。     

小开河灌区泥沙淤积的空间分布及其对土地质量的影响评价

采用实测资料分析的办法,对小开河灌区泥沙空间淤积分布特征及其对灌区土地质量的影响进行了深入的分析和评价,研究结果表明,由于小开河灌区采用了远距离输沙技术,与山东其他引黄灌区相比,小开河灌区淤积于渠系的泥沙和排入河道的泥沙比例均较小,通过浑水入田的泥沙比例大幅度提高,沉沙池集中沉沙的比例相当,但对环境危害较小。由于浑水入田的泥沙增多,小开河灌区土壤质地明显改良,土壤表层含盐量有所下降,土壤养分含量显著提高。     

潘庄引黄灌区泥沙处理调研

通过对潘庄引黄灌区多年来引水引沙情况、泥沙处理方式、沉沙池布置及还耕情况的调查、分析,进一步深入探讨了潘庄引黄灌区在全年引水时间大大延长、灌区上游放土场紧张、引水与传统泥浆泵清淤在时间安排上的矛盾日益突出等问题,相应提出了如沉沙池、输沙渠轮换使用,引进小型挖泥船安排在输沙渠及一级沉沙池内进行带水清淤作业、远距离输送等工程措施和泥沙处理方式,达到了科学合理处理引黄泥沙为灌区多引抢引黄河水提供可靠工程保障的目的。     

小开河灌区挖泥船清淤及远距离管道输沙探讨

引黄泥沙问题是制约黄河下游引黄灌区高质量发展的"瓶颈",通过分析总结绞吸式挖泥船在小开河引黄灌区沉沙池清淤中的成功应用,提出了利用挖泥船和多级加压泵站、通过管道向黄河三角洲盐碱地区远距离输送黄河泥沙改良土壤的设想.届时,黄河下游引黄灌区将形成"引黄泥沙利用—盐碱地改良—生态环境改善—灌区可持续发展"的"四位一体"良性发...     

山东省引黄灌区泥沙属性与处理利用研究

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了山东省引黄灌区泥沙属性与处理利用方式。研究结果表明,山东省引黄灌区的泥沙粒径与黄河河道泥沙粒径关系密切,又有明显差异,和灌区的引沙条件有关;泥沙颗粒组成自渠首以下沿程逐步细化,支级以下渠道中的淤积泥沙颗粒一般较细,其颗粒组成接近于灌区耕地的土壤组成;利用引黄泥沙淤改盐碱荒地,不仅能够增加土壤养分,提高土地肥力,而且从化学作用方面可加速土壤脱盐,从物理作用方面可改变土壤结构,改善土壤环境。山东省引黄灌区泥沙处理利用方式有:渠首设沉沙池处理粗颗粒泥沙;利用渠道长距离输送泥沙;动态调控运用沉沙池,分散处理泥沙。为实现山东省引黄灌溉的可持续发展,应加强对引黄灌区粗颗粒泥沙利用和引黄泥沙输沙入田对土壤质量影响的研究。     

流域泥沙灾害与泥沙资源性的研究

泥沙灾害与泥沙资源性是流域泥沙的重要属性,二者在一定条件下可以相互转化。本文论述了泥沙淤积、泥沙冲刷、岸滩崩塌、山地崩塌与泥石流、粗沙淤积的土地沙化等泥沙灾害,指出泥沙灾害具有时空分布的不均匀性、渐变性或突发性、群发性、转化性及危害严重性等;流域泥沙资源化的主要途径包括填海造陆及造地、引洪淤灌、堤防淤临淤背、建筑材料、湿地形成(河流、湖泊与河口海岸)等,指出流域泥沙资源化及其优化配置既要解决思想观念、基本理论、目标效益等方面的问题,还要考虑与水资源联合配置问题。     

受污染底泥陶粒化回填技术及其底泥修复效果

针对受污染底泥原位或异位修复技术存在需引入外来材料或长期占用土地和易产生二次污染等问题,提出了将疏浚底泥脱水干化及无害化处理后,烧结成陶粒并回填至原疏浚区域的受污染底泥陶粒化回填技术,并从增强床面稳定性、清晰泥水界面、改变底泥中溶解氧垂向分布和减少底泥污染物释放通量等方面,探讨了该技术修复底泥的潜力。底泥疏浚可直接去除大部分表层污染物,而陶粒制备过程中的高温烧结会降低疏浚底泥的污染程度;陶粒回填后,床面稳定性增加,相同水动力条件下颗粒不易再悬浮,底泥释放通量明显减小,床面溶解氧渗透深度增加。     

两相非均质流输沙平衡关系及挟沙力研究

对非均质流挟沙力研究现状分析表明,目前悬移质水流挟沙力公式存在的问题:一是未能正确反映水流势能转化为动能过程中必须考虑的阻力因子;二是未能正确处理泥沙颗粒的非均匀性特点;三是未能正确计算悬液黏度对颗粒沉速的影响。本文基于大量室内平衡输沙试验及野外河渠准平衡输沙观测资料,建立了非均匀沙悬移质输沙平衡关系,得到了新的适用于各级含沙量的非均匀沙悬移质挟沙力公式。进而根据建立的输沙平衡关系,得到了挟沙水流的不淤流速及阻力坡降关系,可用于河道治理及渠系设计。     

黄河粗泥沙界限与中游多沙粗沙区区域研究

本文首先讨论了黄河粗泥沙界限的确定方法，认为以下游淤积物中占多数的观点来确定黄河粗泥沙粒径界限较好，经分析淤积物中0．025mm以上的泥沙占多数，0．05mm以上的泥沙近半数；然后讨论了中游多沙粗沙区区域界定的两种方法，认为指标法能够直观反映出多沙粗沙区的位置I最后甩0．OSmm和0．025mm两种界限分析了多沙粗沙区面积，分别为8．15万km^2和6．99万km^2．两者位置和面积比较接近，但在治理方略上有一定差异．前者强调治沟治基岩，后者强调沟坡兼治。     

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.     

不同沙源条件下地区前期降雨与小流域产沙关系的对比研究

为认识在不同沙源条件下前期降雨对小流域产沙的贡献和作用，本文利用不同沙源条件下两个典型小流域(山西砖窑沟流域和云南蒋家沟流域)以及一组篱笆减少侵蚀试验的降雨和产沙资料，选取产期降雨、过程降雨、产沙历时以及雨强因子，运用主成分分析法，进行对比研究，并分析了其机理。结果表明，在符合主成分选取条件下，对砖窑沟渐变型产沙，前期降雨仅是第二主成分的主要贡献者，与降雨性质相比，起次要作用；但对蒋家沟突变型产沙，前期降雨是第一主成分的主要贡献者之一，起首要作用。     

水流挟沙能力公式的转化与统一

本文首先基于悬移质运动效率系数等泥沙悬浮能耗的概念建立了水流挟沙能力统一结构式公式;然后对前人众多的水流挟沙能力公式进行分类、归纳为含沙量型与输沙率型两种主要形式,并通过进一步的推导转化,可将现行的主要挟沙能力公式统一于结构公式中,表明统一结构公式具有良好的通用性与实用性。文中最后应用黄河、长江等大量的天然实测资料对张红武等4家同时能适应于高、低含沙水流挟沙力公式的可靠性进行验证分析,结果表明张红武和作者公式的计算精度比较符合实际,建议在实际工作中加以应用。     

流量与含沙量相关性对输沙效率 影响的研究

从流量与含沙量的相关性出发,推导出当流量与含沙量呈正相关时,水沙过程的波动性会减少输沙用水量;通过实测资料分析,黄河下游天然河道中流量和含沙量是基本呈正相关的,而通过小浪底调水调沙人工塑造的水沙过程,流量与含沙量相关系数越大,输沙用水量越小,输沙效率的增幅越高。     

长江口北支沉积物粒径趋势及泥沙来源研究

本文以长江口北支沉积物的粒度分析资料为根据, 运用Gao-Collins粒径趋势分析模型对该区域进行分析处理, 获得采样区沉积物粒径趋势矢量分布. 结果表明: 长江口北支青龙港以上河段的沉积物有向下游搬运的趋势; 而青龙港以下的河段, 沉积物的搬运方向是从下游指向上游; 长江口北支口外海域的沉积物有向长江口北支运移的趋势. 在此基础上, 本文还探讨了导致长江口北支不断淤积的物质来源: 北支以口外海域来沙为主, 上游也有少量泥沙直接进入北支; 北支口外海域来沙以长江口南支入海泥沙扩散倒灌为主, 苏北沿岸泥沙供给很少.     

泥沙起动过程中床面切应力与含沙量关系的试验研究

以长江口细颗粒泥沙为样本进行环形水槽起动试验,给出了三组不同中值粒径泥沙的起动流速和临界起动应力,同时用湍动能法(TKE)估算不同含沙量水体的床面切应力,给出了泥沙起动过程中床面切应力与含沙量之间的关系。床面切应力随着含沙量的增加而增加,当含沙量达到某一浓度后,床面切应力增长缓慢,随着含沙量的再增加,床面切应力再次迅速增高,而不同中值粒径的泥沙,增长速度并不一致,说明泥沙对床面切应力的影响并不仅仅表现在含沙量上,粒径大小也是影响床面切应力的重要因子之一。