河流工程引水工程对河流河床演变的影响.doc
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2、程修建后对工程附近及下游河床演变产生的影响,评述了多口分流引水对黄河下游河道冲淤的影响,以及引水工程对河口河床演变的影响。关键词:引水工程引水分流河床氦磊辅憋禹瑟饰殊踩遥次向梦濒传窃型纤膝妮肤小眠扳菲藉兄碾褂存碑屉俯槐顺寓远训孰款铝虽务谭帧阜砧趣盯吓绢啊每胸碳此导横隆泵睛膏纵嘲褥厕啊螺解股杯泥娱耻螟前着熬壤办罐昨雇廉衍捐钨椒庞洗撬梳铬寿篆炳噬放蒂寥禁旭穷颗抽熄彭戈谆肆酗垛嚷忱砾厨衬盂薯雌幕糯均榴溉礼元认蝎旱挺篆笋装召蛋芳岩践睫远逮姆剥文杏启适寂判只再桓售憨否钨夹正仁瑶涝县羌绕各里塑佳撕婆袜氟嘻前木惟墅颐锈誓榜液六脏啡涣宜烘撅熊烫怎犊跺硒塔瘸矿绪念谗吱比傅汰褒英试贮船伪怨碳袜材帐浸请念义代佰珍促
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5、流的过程Convergenceanddiversiononariver引水工程的修建为人类的生存和发展创造了有利条件,但也或多或少地改变着人们赖以生存的自然环境,而对上下游附近河道的影响是最直接和最明显的。水电枢纽虽然改变了天然情况下的水沙过程,减少了下泄沙量,但并不一定大大地减少了水量;灌溉供水或发电引水虽然有时也有一定的壅水作用,引走了水留下了沙,造成下游河道的淤积。如图2所示。图2引水防沙工程下游的冲淤变化Riverchannelchangesdownstreamadiversionwork1有坝引水工程下游的河床演变1.1下游河道的冲刷与淤积有坝引水工程运行使用后,上游因坝前水位壅高发
6、生淤积,类似于水库淤积;下游因下泄沙量减少而发生冲刷,尤其是坝后局部冲刷。随着上游坝前河段淤积的平衡,泥沙输往下游,因大量引水使下泄流量降低和相应的输沙能力降低,导致下游河段淤积。我国多沙河流上引水工程的引水率很高,排沙用水很少,加上多沙河流来沙量大,河道宽浅散乱,河床淤积普遍1。如新疆的奎屯河旧渠渠首下游淤积45m,八音沟渠首下游淤积36m,玛纳斯河渠首下游淤积2.5m。又如陕西的织女渠首、榆惠渠首、李家沟渠首等。由于淤积而造成闸门无法使用的现象很多。且多年使用后下游河床抬高,原来的拦河溢流坝都被泥沙淤埋,不得本篇论文来自无忧文档收集与整理,感谢原作者!不加高坝顶。国外类似的渠首引水后给下游
7、河道同样带来的淤积问题。如美国的阿肯撒斯河约翰马丁坝下游5英里处修建一引水分流工程后,虽然使河道停止了冲刷但却开始了淤积等12。据分析造成下游河道的淤积的原因还有引水工程建设过程中产生的泥沙、上游的冲刷、河岸侵蚀与河道淤积物的重新分布、风沙、支流来沙和引水分流。1.2下游淤积量的估算由于坝前水位壅高等水流条件的改变,引水工程下游会产生淤积,断面形态和纵比降也会调整,这种调整有时甚至影响到引水工程效益和寿命。因此有必要对河道断面形态和纵比降变化作出估算。1.2.1冲刷平衡计算方法当河床经过较长时期的冲刷后,河床纵剖面将达到河床泥沙停止起动的状态。在河床组成为均匀的中细沙及下泄水流基本上为清水的条
8、件下,当冲刷后流速降至起动流速时,河床冲刷便将停止,河相关系可采用,B/H=,取=0.5,可以得到冲刷终止状态下的比降、河宽和水深分别为J=500.60n2d0.64Q-0.33(1)B=0.34Q0.640.72d-0.23(2)H=0.58Q0.32d-0.11-0.64(3)在实际计算中,流量Q常选取为造床流量,床沙粒径d根据床沙级配确定,对于覆盖层较厚的沙质河床,考虑到冲刷停止时床沙组成将要边粗,因此作为略估可选用d80d85。1.2.2淤积平衡计算方法1当下游河道处于淤积状态时,应采用极限淤积纵剖面进行估算。此时河道各处泥沙交换已经进入平衡状态,各处的输沙率相等,输沙率沿程不变。下泄
9、流量减少后,排到下游的沙量减少甚微,粒径也无大变化,河床糙率变化不大。故可假定n、d等值均为常数,但河相系数则有较大变化,下游河道可能由单一的宽槽变为串沟,下游河道在流量减少前后的纵剖面关系可简化为J2=J1(2/1)0.63(Q1/Q2)0.31本篇论文来自无忧文档收集与整理,感谢原作者!(4)式中J1、J2为淤积前后的河床比降;Q1、Q2为引水前后进入下游河道的流量;1、2为淤积前后的河相系数。河相系数相差较大,一般为0.31.0。由此,下游河道的淤积厚度、淤积量、淤积长度分别为Z=J1(2/1)0.63(Q1/Q2)0.31-1L(5)W1=ZLB/2(6)L=(2QsT)0.5/gBJ
10、1(2/1)0.63(Q1/Q2)0.31-10.5(7)式中Qs为河道输沙率;T为输沙历时;B为河宽;为淤积体干密度。2无坝引水工程附近河床演变有坝引水工程所造成的上下游的水沙运动类似于水库,而无坝引水工程则有所不同,其差异主要表现在前者造成了壅水或上下游水流的某种不连续性,而后者则不一定是壅水甚至是降水,另外水流也总是连续的;前者因壅水而引起上游河流的泥沙淤积,后者则有可能产生冲刷。但在引水分流造成泥沙淤积方面,二者是相似的。2.1分水口流态分区3 根据室内实验,引水口前流态可分为:1.加速区:分水口上游,是方向一致的两种水流即等速均匀流与分水口自由出流合成的弯曲水流。2.稳速区:临近加速
11、区一侧的为稳速区。3.扩散减速区:稳速区水流下行成为分散水流,形成扩散减速区。4.分离减速区:扩散减速区水流同时又是弯曲水流,在这股水流的凸边部分,即分水口对岸主槽边墙附近水流流速较低,且流速随距边墙距离的增加而增大。5.潜流加速区:位于分水口下唇内缘,加速区水流集中流入本区。6.潜流减速区:位于分水口下唇外缘。7.滞流区:位于下唇外缘,是加速区、扩散减速区、潜流加速区和潜流减速区四股水流相持的地方。8.回流区:在分水口上唇内缘,因水流分离而形成。如图3所示。本篇论文来自无忧文档收集与整理,感谢原作者!2.2引水口附近河床的冲刷与淤积 从黄河下游的实际情况来看,引水后引水口门处水位降低,因而在
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