水沙調度

為減輕多沙河流上的水庫淤積和下游沖淤,對來水、來沙進行的統一調度。

內涵

為減輕多沙河流上的水庫淤積和下游沖淤,對來水、來沙進行的統一調度。多沙河流水庫泥沙淤積可能造成水庫的防洪和興利庫容逐年減少,降低水庫的綜合效益,縮短水庫壽命;庫尾淤積使回水不斷上延,引起上游地區淹沒、浸沒及鹽鹼化日益加重;還可能引起泄水設施進口淤堵、下遊河道沖淤劇烈變化等問題。多沙河流水庫的蓄泄運用,要同時考慮控制泥沙淤積的部位和速率,延長水庫壽命,減免對水庫建築物和上下游環境的不利影響。

在擬定水庫水沙調度方式時,要充分調查和分析水沙的地區組成、時程分布及泥沙級配等,根據水庫特性和綜合利用要求,充分利用泥沙運動規律,擬定切實可行的調水調沙方案,以達到預期目的。

減淤排沙方式

異重流排沙:多沙河流上的水庫在蓄水運用中,當庫水位、流速、含沙量符合一定條件(一般指水深較大、流速較小、含沙量較大)時,庫區將產生含沙量集中的異重水流向下游流動,若及時開啟底孔等泄水設備,能達到較好的排沙效果。

泄洪減淤:在汛期遭遇洪水時,庫水位壅高,將造成庫區泥沙落淤,在不影響下游防洪安全的前提下,及時加大泄水量,儘量減少洪水在庫內的停滯時問,能達到減淤的效果。

沖刷排沙:水庫在敞泄或泄空的過程中,庫尾淤積逐漸向壩前移動,原來淤積的泥沙即破沖刷連同水流部分泄出庫外。(1)沿程沖刷。當水庫來水較多而含沙量較小時,原來的河床形態及其組成與水流挾沙能力不相適應,從而發生沿程的沖刷。沿程沖刷的主要作用為沖刷回水末端的淤積物。沿程沖刷的數量與部位,取決於來水含沙量、河床幾何形態和水流挾沙能力。(2)溯源沖刷。水庫泄空時,自壩前開始,庫區河床將發生自下而上的強烈沖刷。開始時沖刷速度較快,形成一條坡度較陡的深槽,同時兩側灘地不斷向槽內滑塌。發展到一定長度後,沖刷速度減慢。其主要作用是清除壩前淤積物。以上2種沖刷形式常結合使用,即在豐水少沙時,泄水降低庫水位,能達到水庫排沙減淤的良好效果,是清除水庫年內或多年淤積物的主要途徑。

輔助清淤措施:採用人工、機械設備、工程設施等措施,作為水庫清淤的輔助手段。中國西北部分中小型水庫還採用一種高渠拉沙方式,即於庫周高地設定引水渠,在庫水位降低時利用引渠水流對庫周灘地造成強烈沖刷和滑塌,恢復原已損失的灘地庫容。

水沙調度方式

保持水庫長期使用,同時滿足一定綜合利用要求的水、沙配合調度方式。

蓄水攔洪集中排沙:又稱泥沙的多年調節方式,即水庫按防洪和興利要求的常用方式攔洪和蓄水運用,待一定時期(一般為2~3年)以後,選擇有利時機泄水放空水庫,利用溯源沖刷和沿程沖刷相結合,清除多年的淤積物,達到全部或大部分恢復原來的防洪和興利庫容。在蓄水運用時期,還利用異重流排沙。這種方式適宜於河床比降大、灘地庫容所占比重小、調節性能好、綜合利用要求高的水庫。

蓄清排渾:又稱泥沙的年調節方式,即汛期(豐沙期)降低水位運用,以利排沙,汛後(少沙期)蓄水興利。利用每年汛初有利的水沙條件,採用溯源沖刷和沿程沖刷相結合的方式,清除蓄水期的淤積,做到當年基本恢復原來的防洪和興利庫容。在擬定具體的調度方案時,一般考慮以下幾個方面:①確定汛前或汛初清淤期的運用水位時,應以有利排沙為前提,使產生的溯源沖刷上延點儘可能到達庫尾,可有利全庫沖淤。②確定清淤期內運用水位時,以基本清除當年蓄水期的淤積為原則,而後適當抬高水位運用,擴大興利效益。③確定汛後蓄水位時,應儘量減輕庫區重要防護河段的淤積以及對淹沒和浸沒區的影響。④遭遇中小洪水(低於下游防護標準的洪水)時,水庫調洪運用要儘量少抬高庫水位,以避免灘地庫容的淤積損失。

泄洪排沙:在汛期水庫敞開泄洪排沙;汛後按有利排沙水位確定正常蓄水位,並按天然流量供水。這種運行方式可避免水庫大量淤積,能達到短期內沖淤平衡(指水庫經過一定時期運用,河床達到新的穩定形態),但綜合效益發揮受限。

輸沙放淤:為避免出庫泥沙加重下遊河道的淤積,可在水庫大量排沙時,將含沙量大的水流導入下游兩岸低洼區或農田,利用放淤改造農田或進行淤灌。

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