《ch引水工程中的泥沙问题》.pptVIP

Ch3 引水工程中的泥沙问题 在河流上修建引水工程除了考虑工程本身的因素以外，还应考虑到地质地貌、河流动力学、水文及环境、经济等因素。引水工程满足两个要求（1）能够取到所需要的水量；（2）保持引水口的河床稳定或冲淤平衡，同时尽可能减少泥沙入侵。 考虑的泥沙方面的因素（1）河流的水文泥沙资料，来水来沙过程，悬移质、推移质和床沙组成；（2）河床稳定性，河型、河道演变历史及趋势。 引水工程在河流上的位置 1、选择弯道的考虑：稳定的弯道凹岸一侧是引水工程比较理想的位置。弯道凹岸水深大，流速大，有利于推移质的输移，弯道环流与纵向水流构成螺旋流运动，含沙量小的水流指向凹岸，含沙量大的指向凸岸。避免布置在弯道的凸岸。 2、力求河势稳定。避免河岸和河床冲淤变化较大的位置，容易造成取水口的脱溜. 3、便于施工和管理 4、注意调查地质、地形和河床演变情况 地质方面考虑基岩埋深较浅，或者为沙砾石或沙基的河段。 河床演变选在河势稳定，河床冲淤变化不大的河段， 5、引水建筑物离深泓线不远处。 可缩短引水长度，保证水量防止泥沙的入侵。 引水工程泥沙问题研究方法： （1）类比分析和调查 已经运行超过的引水工程进行调查分析； （2）初步分析估算 （3） 河工模型试验 （4） 数学模型计算 §1 无坝取水防沙问题 不拦河筑坝壅高水位，在河岸适当位置开挖取水，一般在取水口设有水闸控制入渠流量。 无坝取水受河道中水流要素变化影响较大，在引水的同时引进了大量的泥沙。在规划设计无坝引水口时，一般要求（1）河道主流经常流经取水口，（2）取水口前必须维持必要的水位，以保证引进设计的流量，（3）防止推移质泥沙在取水口淤积，避免大量推移质泥沙进入渠道，降低进入渠道的悬移质含沙量，（4）防止取水口遭受水流的严重冲刷，确保渠首建筑物的安全。 一、取水口位置选择 除了考虑自流灌溉要求及地质条件外，更应认真研究河床演变及泥沙运动对取水口的影响。在规划设计阶段对取水口所在河段的河床演变、泥沙运动及其对取水口的影响进行分析，例如在顺直弯曲河段，着重分析边滩移动的规律，蜿蜒性河段分析凹、凸岸冲淤强度，分汊河段分析各股汊道的发展衰亡的规律，防止汊道衰亡而使取水口堙废。 二、调整和稳定取水口附近河道对天然河道采取一系列整治措施； 三、渠首建筑物布置： 内蒙古河套地区采用多首制取水方式。 在非通航的中小河流上，采用下图布置形式：包括进水闸，泄水闸和引水坝。引水坝收缩水道，抬高水位，导水入渠。泄水闸排泄进入引水槽的多余水量； 渠首主体工程主要包括（1）鱼咀；（2）飞沙堰；（3）宝瓶口。其他辅助工程如杩槎及外江闸；人字堤等。 防沙排沙理论设计 1、引水口水沙运动特性 2、引水宽度 人工引水弯道 目的： 设计原则： （1）弯道宽度； （2）弯道外形； （3）泄洪闸。 四、防淤措施 1、导沙坎：设置在引水渠道口门附近，对防止推移质泥沙的效果比较理想。 （1）水流现象 水流束窄；螺旋流 导沙坎的影响效果 包括水流条件、泥沙特性、几何边界。 2、导流屏：制造人工环流，增加表层引水宽度。 导流屏防沙理论： 导流屏的设计参数 涡管与截沙槽排沙 1933年，螺旋流排沙R.L. Parshall提出。 排沙机理：水沙的惯性作用与边界条件相结合的产物。涡管内的水流运动与河床纵向水流运动，形成螺旋流。FR=0.8，截沙槽与主流呈45度。 3、拦沙闸及防淤帘。在引水闸前增加一道结果比较简单的拦沙闸，不引水时关闭拦沙闸。 4、水力拉沙。 §2 有坝取水工程的泥沙问题 一、侧面取水：迎流面布置壅水和冲沙，引水闸在河道侧面。印度式引水。 二、正面取水：利用弯道环流，表层中较清的水流流向引水口。 三、底栏栅取水：坡陡、沙粗 §3、入渠泥沙的防治 一、沉沙池的规划设计 进入渠道的悬移质泥沙，目前常见的防治措施是在进水闸后开辟沉沙池。 1、沉沙池的形式 2、沉沙池的淤积特性 流速小，一般在0.2-0.3m/s，水深也小 水流挟沙力小有时可以忽略不计 进口含沙量相对较大，挟沙水流一般处于超饱和。 3、沉沙池的泥沙沉降计算 （1）准静水沉降； （2）不平衡输沙。 * 无坝取水的位置最好在弯道凹岸顶点以下，离弯道起点距离4—5倍处，实现正面取水。弯道凹岸受主流顶冲，弯顶易于崩退下移，采取护岸措施，取水口是能够稳定的。取水口距弯道起点距离： L=2 K l 减小引水角度； 尽可能使进水闸紧靠河岸，减少闸前引水渠长度。避免形成盲肠河段 较稳定的引水口 *