三门峡水利枢纽工程防洪分析.docxVIP

三门峡水利枢纽工程防洪分析 1 总结 1.1 河道长在发展趋势内, 黄河全长564公里，流域面积75.24万公里。从河源到内蒙古托克托的河口镇为上游, 河道长3 472 km;河口镇到河南省郑州市桃花峪为中游, 河道长1 206 km;桃花峪至黄河入海口为下游, 河道长786 km, 该河段河道约束在两岸大堤之间, 是闻名世界的地上“悬河”。由于黄土高原土质疏松, 地形破碎, 暴雨频繁, 水土流失极为严重, 大量泥沙输入黄河, 使黄河成为世界上泥沙最多、含沙量最大的河流。 1.2 石门大坝防护 1.2.1 干流黄河、北洛河下游 三门峡枢纽工程控制黄河流域面积68.84万km2, 占全流域的91.5%, 总来水量的89%, 总来沙量的98%, 是以防洪为主兼有防凌、灌溉、供水、发电、减淤等综合利用的水库, 库区范围包括:黄河龙门以下干流及支流渭河、北洛河下游部分, 潼关至大坝长114 km, 为山区峡谷型水库, 渭河、北洛河在潼关附近汇入黄河, 交汇地带河床宽度10 km左右, 而潼关河床宽突然缩窄到约1 km, 形成天然卡口, 对黄河干流、渭河及北洛河下游起着局部侵蚀基准面的作用。 枢纽大坝为混凝土重力坝, 最大坝高106 m, 主坝长713.2 m, 坝顶高程353 m, 溢流坝段280 m高程设12个底孔, 300 m高程设12个深孔, 左岸290 m高程设2条隧洞, 电站坝段设7台机组和1条泄洪排沙钢管, 其中1号～5号机进口高程287 m, 6、7号机和钢管进口高程300 m, 水库防洪运用水位335 m, 相应库容60亿m3, 枢纽电站装机40万kW。 1.2.2 水沙量的年际变化 入库潼关站多年平均水量424亿m3, 年均沙量16亿t, 含沙量37.5 kg/m3。水量年内分布很不平衡, 沙量分布更甚于水量, 汛期 (7～10月) 水量占全年的57%, 非汛期 (11月至翌年6月) 占43%;汛期沙量占全年的83%, 主要集中来自几次较大洪水, 非汛期沙量占17%。此外水沙量的年际变化很大, 实测最大年水量840亿m3(1964年) , 最大含沙量911 kg/m3(1977年) , 建库后最大入库流量15 400 m3/s。随着人类活动影响的加剧 (水土保持等) 入库水沙量从70年代起开始发生较明显的变化, 随着来水量的减少, 沙量减少的更多。 2 调节泥沙含量 修建在多泥沙河流上的水库与一般清水河流不同, 黄河含沙量大, 泥沙多, 为了求得水库综合效益的发挥, 在调节径流的同时必须进行泥沙调节, 亦即进行调水调沙, 才能既保持一定的有效库容以发挥水库综合效益, 同时又尽可能调整出库水沙搭配关系, 有利于下游河道减淤。 2.1 回水末端和沉积末端的水岸沉积 水库淤积上延现象, 是多泥沙河流在淤积条件下河床自动调整的自然规律。在回水淤积和比降调整的相互作用下, 水库回水末端和淤积末端不断上延, 形成所谓“翘尾巴”现象, 引起上游淹没和浸没。调水调沙是通过控制运用水位使淤积在库首的泥沙得以冲刷下移, 以控制淤积上延。 2.2 水库冲淤平衡 水库泥沙的大量落淤, 必然减少兴利库容, 影响到水库设计效益的发挥。因此要有合理的水库运用方式, 实行调水调沙, 在非汛期抬高库水位蓄水兴利, 汛期洪量大、泥沙集中则降低水位防洪, 同时排沙冲刷库区河槽 (包括非汛期淤积的泥沙) , 以保持库容, 实现库区的冲淤平衡。 2.3 调节非传统泥沙,改变黄河下游非传统泥沙的沉积效果 调水调沙在冲刷库区淤积的泥沙出库时, 要尽可能避免加重下游河道淤积。为此采取的办法是:把非汛期淤积泥沙调节到汛期排出, 改变黄河下游非汛期粗沙淤积河槽的局面;把汛期流量较小时期的泥沙, 调节到较大洪水期排出, 使水沙峰相适应, 充分利用黄河下游河道大水带大沙的特点, 以利下游河道输送泥沙。 2.4 两组正常运行组 泥沙对机组过流部件的磨损会引起机组效率下降, 使检修周期缩短;水轮机部件因泥沙影响会加剧震动, 直至会影响机组的正常运行。减轻泥沙对水轮机的磨损, 除改进水轮机过流部件曲线和改善材料质地 (必要时加涂抗磨材料, 选用合适机型) 和在枢纽水工建筑物布置上设置适当的排沙防沙设施外, 在水库运用方式上也必须采取措施 (包括调沙库容和发电时段的选择) 实施调水调沙, 以减少过机泥沙, 减轻水轮机泥沙磨蚀, 在实践中其作用比前者更为重要。 3 三门峡水库引水和沙砂调节 三门峡水利枢纽作为黄河下游一个重要控制工程, 为研究多泥沙河流的治理开发提供了一个极好的课堂和试验基地。 3.1 水库的使用方法的变化 三门峡枢纽工程兴建后, 水库运用管理经历了蓄水运用、滞洪排沙及蓄清排浑控制运用3个时期。 3.1.1 年入库水量及入库沙量 水库1960年9月15日开始蓄水,