小浪底库区小范围管道排沙方式探讨

分析了小浪底库区管道排沙大范围清淤、高强度输沙清淤及坝前小范围清淤3种主要方式,认为:坝前小范围清淤方式技术难度低、可行性高,可以长期保持坝前5 km内不产生泥沙淤积;合理地进行系统操作,提高管道排沙系统效率,将会进一步降低清淤单价.     

调水调沙与小浪底水库管道排沙系统

在简要分析小浪底管道排沙系统的基础上,对管道配沙可利用的沙量、管道含沙量、管道泥浆输移强度进行了分析,认为运用管道排沙系统配沙进行清淤,输沙率可达到80t/s.     

刘家峡水库排沙规律及效果分析

利用长系列实测资料分析了洮河异重流运移规律和刘家峡水库低水位拉沙的特点,建立了异重流持续时间的计算公式,较好地指导了水库排沙调度。分析表明:1969—2010年洮河汛期共来沙4.267亿t,通过异重流排沙3.542亿t,低水位拉沙0.430亿t,共计排沙3.972亿t,占总来沙量的93%。同时,对今后刘家峡水库的排沙研究提出了建议:1开展洮河口排沙洞运行初期排沙方案研究;2开展黄河干流异重流测验与研究。     

引水排沙和泄空排沙在台兰河引水渠首中的应用试验研究

针对典型有坝渠首台兰河引水工程,通过物理模型试验研究了渠首的排沙运行方式对于坝前泥沙淤积的影响。试验研究了电站引水排沙和泄空排沙,分别模拟了一年一遇和多年一遇工况下的排沙效果。试验结果表明:电站引水排沙的每年排沙量为10.87万t,泄空冲刷排沙的每年排沙量为33.67万t。根据河道来沙情况,每年泄空冲刷2～3次可满足水库一年调蓄的泥沙量。排沙流量选用70～110 m3/s较为合理。分析了引水排沙和泄空排沙的优缺点,对引水和库型要求较严格的水库和渠首提供了另一种排沙思路和实验支持。     

大库盘水库管道排沙系统试验研究

针对目前水库排沙清淤措施存在的优缺点,通过模型试验模拟了自吸式管道排沙系统和虹吸式管道排沙系统。管道排沙系统能够充分利用水库有效水头,利用布设在库区的管道把水库淤积的泥沙排出库外。通过模型试验,验证了两种排沙系统的排沙效果。试验表明:两种管道排沙系统的排沙效率较高,耗水少,具有较高的适应性和操作性。对水库排沙清淤措施提供了另一种思路,为管道排沙系统应用于水库排沙清淤提供了试验支持。     

小浪底水库2018—2020年排沙运用效果研究

2018—2020年为黄河丰水年份，小浪底水库前汛期、洪水期均开展了较长时间低水位排沙运用，取得了较好的排沙效果。3个汛期小浪底水库低水位排沙运用历时合计为95 d,低水位运用期间水库排沙合计为12.272亿t,占水库运用以来排沙量的51.7%。库区干流整体发生强烈冲刷，塑造形成明显滩槽。2018年4月—2020年10月库区干流河槽共冲刷2.823亿m³,库区干流滩地共淤积泥沙0.868亿m³。2020年汛后干流最大河槽宽度约930 m,干流槽库容为5.212亿m³。较大的河槽意味着较大的过流能力，后续含沙水流漫滩机会及漫滩量减少。2021年汛期泥沙主要淤积在河槽，淤积量为1.281亿m³。建议洪水期小浪底水库继续开展低水位排沙运用，长期保持库区较大河槽，有利于水库排沙，同时减缓滩面抬升速度。     

小浪底水库自吸式管道排沙系统研究

在系统分析已建水库各种排沙方式的基础上,提出了小浪底水库自吸式管道排沙系统总体思路,即利用水库自然水头,在近坝段库区内铺设可移动并带有吸泥头、可逐渐加长的管道,自动地将坝前约40 km范围内淤积的细颗粒泥沙和通过过坝隧洞或右岸山体内的隧洞排出库外,初步估算每年可排出泥沙3亿t。排出库外的泥沙可采用管道进行远距离输送,实现泥沙资源化。同时指出,过坝方案、自吸式吸泥头体型研制、排沙管道等是该方案需要解决的关键技术问题。     

洪水期小浪底水库排沙影响因素及规律研究

小浪底水库排沙主要集中在汛前调水调沙期和汛期洪水期。2000—2022年汛前调水调沙期和汛期洪水期小浪底水库累计排沙分别为4.840亿t和21.546亿t,分别占水库运用以来排沙总量的18.3%、81.5%。研究表明,入库水量与回水长度是影响汛前调水调沙期小浪底水库排沙效果的主要因素;入库水量越大,回水长度越短,排沙效果越好。通过多元回归得到了汛前调水调沙期小浪底水库排沙量与影响因素的关系。汛期洪水期小浪底水库排沙主要影响因素为壅水指标和进出库流量比,通过研究量化了汛期洪水期排沙比与影响因素的关系。     

虹吸式管道排沙技术在西霞院水库清淤中的试验研究

为研究虹吸式管道排沙技术在西霞院水库清淤中的应用及效果,基于水库库区现场的清淤试验,利用西霞院水库上下游水位差的虹吸作用,辅以破土射流冲吸式吸泥头扰沙,通过对输沙管道沿程含沙量和流量等特征值的跟踪监测,研究单泵及双泵串联条件下,200m3/s、220m3/s、230m3/s、240m3/s、250m3/s、300m3/s和330m3/s共7个流量级不同试验工况下测点含沙量的变化范围、趋势及粒径级配等,并对试验清淤效果进行定量分析。水库清淤的现场试验结果表明:随着虹吸式管道排沙试验的工况流量不断增大,所测的平均含沙量呈现出增大趋势,而最大含沙量呈现先增大后减小的趋势,整个试验过程最大含沙量达到342.61kg/m3,清淤2 000m3泥沙的生产成本为10.56万元。     

小浪底水库管道排沙系统管道水力学计算

根据各种经验公式及沿程水头损失的计算理论,初步计算了小浪底水库自吸式管道排沙系统的管道临界不淤流速及沿程水头损失.结果表明,在汛限水位下,当主管道铺设高程为145 m时,清淤的距离可达坝前24 710 m,基本可以将小浪底坝前20 km库区范围、高程145～175 m的细泥沙排出库外.     

泥沙输移比问题的分析研究

泥沙输移比定义一直存在着不够准确清晰的缺点，对泥沙输移比概念及其影响因素进行了更深入的探讨是非常有必要的。首次在泥沙输移比公式中引入粒径、时段因子，利用量纲分析推求了不同区域的泥沙输移比公式。从理论上阐明泥沙输移比并不是单纯与整个流域面积成反比，而是与流域产沙面积成反比     

河流治理影响泥沙输移比的结果分析

目前,在生态环境工程建设过程中,必须注重对坡面处理措施的合理配置,以保证工程的顺利实施。在河流治理过程中,必须要强化小流域中的沟道泥沙拦截工程的建设。基于此,就河流治理影响泥沙输移比的结果进行分析。     

Spatial and Temporal Variabilities of Sediment Delivery Ratio

Sediment contribution of specific areas of a watershed is an important consideration, but one that is often overlooked, when developing watershed management plans. Understanding sediment delivery to the watershed outlet is one method for identifying high contribution areas. In this study, a new methodology for calculating individual subbasin sediment delivery ratio (SDR) was developed within the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) for two Michigan watersheds. Subbasins with the greatest SDR had two defining characteristics: high erosion rates and close proximity to the watershed outlet. The impact of best management practice (BMP) implementation (no-tillage and Conservation Reserve Program) on sediment yield reduction at the watershed outlet was compared for two targeting methods (SDR and erosion rate). Identifying SDR of individual subbasins for implementation of BMPs is more effective method for addressing water quality concerns at the watershed outlet than the widely used targeting high risk erosion areas. Watershed SDR was found to be highly variable on a monthly basis, due to changes in sediment yield, which is in turn affected by factors such as precipitation and surface runoff. Finally, watershed SDR calculated using the physically-based SWAT model was compared to four empirically-based areal relationships with SDR. While some area methods reproduced the SWAT-SDR, the variations between areal methods indicate that more detailed physical characteristics should be considered in watershed SDR calculation.     

长江上游泥沙输移比初探

首先阐述泥沙输移比界定的三个条件一是粒级 ,二是时间 ,三是空间 ,在此基础上讨论了长江上游泥沙输移比研究中存在的主要问题是缺少可靠的侵蚀产沙量 ,对悬移质和推移质的分界线不明确 ,对坡面侵蚀产沙和重力侵蚀产沙在总输沙量中的权重缺少量的概念 ;针对上述问题对河道及沟道泥沙输移比的推理分析 ,再根据反映泥沙输移比的形态指标的定性分析 ,认为长江上游除丘陵宽谷区泥沙输移比会小于 0 .5外 ,高中山区长时段的泥沙输移比都接近 1(不包括泥石流在内的重力侵蚀 )。     

小浪底水库汛期排沙比研究

为优化小浪底水库汛期运行方式、泥沙调度,充分发挥枢纽综合效益,整理了小浪底水库汛期水沙及地形资料,得到了历年汛期平均排沙比等数据,并用这些数据来检验已有的水库排沙比计算公式,分析了这些公式的适用性。然后分析了小浪底水库汛期排沙比与入库平均含沙量、进出库平均流量、平均库容等影响因素之间的相关程度,确定了影响汛期平均排沙比的主要因素。最后采用回归分析方法建立了拟合效果较好的排沙比公式,拟合度达到0.863。     

黄河下游河道排沙比、淤积率与输沙特性研究

以小浪底水库拦沙后期运用为前提条件,根据黄河下游历次洪水的场次水沙资料,提出了下游河段全段及分段的排沙比关系式,分析表明黄河下游上段河道冲淤幅度较下段大,所以河床演变迅速且不稳定;下段河道断面窄深,经上段对水沙调节后,下段冲淤幅度小,河床平稳,但是输沙入海的瓶颈河段.水库调节对下游的减淤效果不大,相反会使入海沙量减少,水库淤积加快及输沙用水增加,水库如何适度拦沙是需要进一步研究的问题.     

输沙管道高含沙水流阻力特性探讨

根据对实测资料的分析,得出了输沙管道高含沙水流沿程和局部阻力系数的变化规律及确定方法,提出了管道综合泥沙因子和综合阻力系数的相关关系,同时指出细颗粒组成对高含沙水流的阻力特性有很大影响。分析表明:随着含沙量的增大,悬沙级配的粒径分布范围变宽,细颗粒在悬沙中所占比重减小,当细颗粒增加到一定程度时,单位体积水流可以挟带大量的粗颗粒泥沙;在输送高含沙水流时,应确定其最优细颗粒含量,以降低水流阻力,提高输沙效率。     

多级调压远距离输沙技术应用与研究

多级调压远距离输沙技术研究的目的在于解决黄河机淤固堤远距离输沙的技术难题。通过水泵的串联、并联多级调压装置、溢流装置及新型泥浆泵等设施，人为控制了管道内部的输沙压力，降低了设备造价和生产成本，提高了生产效率。同时，还可加大所输送泥浆的含沙量，从而达到了少占农田、减少赔偿费用、充分利用黄河泥沙和水资源，减少河道淤积等目的。     

洪水期水库调水调沙与黄河下游河道排沙分析

从1973～1990年期间，选取了60个洪峰时段的实测资料，分析了黄河下游河道的泥沙淤积和排沙比，得出结论为，如果洪水期三门峡出库平均含沙量为100～200kg／m3时，出库洪峰流量在4000～5000m3／s之间，可把50％～80％左右0．025～0．05mm和0．05～0．1mm的两级中粗沙排入海里；洪水期出库平均含沙量为50～100kg／m3，出库洪峰流量为3500～4000m3／s左右时，可把50％～190％的0．025～0．05mm和0．05～0．1mm的两级中粗沙排入海里．     

三峡水库淤积排沙及河型转化规律

三峡水库泥沙排沙在其论证和运行阶段一直是关注的热点问题。根据上游来水来沙、实测固定断面和河床质地取样等资料,分析了三峡水库运用以来进出库水沙变化、总体淤积和排沙规律、沿程淤积规律、河型转化规律等,并将初步设计论证研究成果与其他成果进行了对比分析。研究成果表明:三峡水库运用后,入库年径流量与建库前变化不大,但年输沙量锐减60%,来沙减少的趋势仍将持续;三峡水库平均年库容损失率为0.3%,在世界范围内是非常低的,可确保水库长期使用;三峡水库的年淤积量与入库沙量基本呈线性关系,汛期蓄水位越高则其斜率越大;三峡库尾河段总体呈冲刷状态,泥沙主要淤积在常年回水区,尤其在河道开阔断面;部分分汊河道发生了河型转化,淤积后河道总体朝单一、归顺方向发展。研究成果可为三峡水库运行管理和研究提供支撑,也为同类型水库决策提供参考。