ch4引水工程中的泥沙問題課件

1、ch4引水工程中的泥沙問題Ch3 引水工程中的泥沙問題引水工程中的泥沙問題 在河流上修建引水工程除了考慮工程本身的因素以外，還應(yīng)在河流上修建引水工程除了考慮工程本身的因素以外，還應(yīng)考慮到地質(zhì)地貌、河流動(dòng)力學(xué)、水文及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等因素?？紤]到地質(zhì)地貌、河流動(dòng)力學(xué)、水文及環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等因素。引水工程滿足兩個(gè)要求引水工程滿足兩個(gè)要求（1）能夠取到所需要的水量；（）能夠取到所需要的水量；（2）保持引水口的河床穩(wěn)定或沖淤平衡，同時(shí)盡可能減少泥沙入保持引水口的河床穩(wěn)定或沖淤平衡，同時(shí)盡可能減少泥沙入侵。侵。 考慮的泥沙方面的因素（考慮的泥沙方面的因素（1）河流的水文泥沙資料，來水來沙）河流的水文泥沙資料，來水

2、來沙過程，懸移質(zhì)、推移質(zhì)和床沙組成；（過程，懸移質(zhì)、推移質(zhì)和床沙組成；（2）河床穩(wěn)定性，河型、）河床穩(wěn)定性，河型、河道演變歷史及趨勢。河道演變歷史及趨勢。ch4引水工程中的泥沙問題引水工程在河流上的位置引水工程在河流上的位置 1、選擇彎道的考慮：穩(wěn)定的彎道凹岸一、選擇彎道的考慮：穩(wěn)定的彎道凹岸一側(cè)是引水工程比較理想的位置。彎道凹岸側(cè)是引水工程比較理想的位置。彎道凹岸水深大，流速大，有利于推移質(zhì)的輸移，水深大，流速大，有利于推移質(zhì)的輸移，彎道環(huán)流與縱向水流構(gòu)成螺旋流運(yùn)動(dòng)，含彎道環(huán)流與縱向水流構(gòu)成螺旋流運(yùn)動(dòng)，含沙量小的水流指向凹岸，含沙量大的指向沙量小的水流指向凹岸，含沙量大的指向凸岸。避免布置在

3、彎道的凸岸。凸岸。避免布置在彎道的凸岸。 2、力求河勢穩(wěn)定。避免河岸和河床沖淤、力求河勢穩(wěn)定。避免河岸和河床沖淤變化較大的位置，容易造成取水口的脫溜變化較大的位置，容易造成取水口的脫溜.ch4引水工程中的泥沙問題 3、便于施工和管理、便于施工和管理 4、注意調(diào)查地質(zhì)、地形和河床演變情況、注意調(diào)查地質(zhì)、地形和河床演變情況 地質(zhì)方面考慮基巖埋深較淺，或者為沙地質(zhì)方面考慮基巖埋深較淺，或者為沙礫石或沙基的河段。礫石或沙基的河段。 河床演變選在河勢穩(wěn)定，河床沖淤變化河床演變選在河勢穩(wěn)定，河床沖淤變化不大的河段，不大的河段， 5、引水建筑物離深泓線不遠(yuǎn)處。、引水建筑物離深泓線不遠(yuǎn)處。 可縮短引水長度，保

4、證水量防止泥沙的可縮短引水長度，保證水量防止泥沙的入侵。入侵。ch4引水工程中的泥沙問題 引水工程泥沙問題研究方法：引水工程泥沙問題研究方法： （1）類比分析和調(diào)查）類比分析和調(diào)查 已經(jīng)運(yùn)行超過的引水工程進(jìn)行調(diào)查分析；已經(jīng)運(yùn)行超過的引水工程進(jìn)行調(diào)查分析； （2）初步分析估算）初步分析估算 （3） 河工模型試驗(yàn)河工模型試驗(yàn) （4） 數(shù)學(xué)模型計(jì)算數(shù)學(xué)模型計(jì)算ch4引水工程中的泥沙問題1 無壩取水防沙問題無壩取水防沙問題 不攔河筑壩壅高水位，在河岸適當(dāng)位置開挖取不攔河筑壩壅高水位，在河岸適當(dāng)位置開挖取水，一般在取水口設(shè)有水閘控制入渠流量。水，一般在取水口設(shè)有水閘控制入渠流量。 無壩取水受河道中水流要

5、素變化影響較大，在無壩取水受河道中水流要素變化影響較大，在引水的同時(shí)引進(jìn)了大量的泥沙。在規(guī)劃設(shè)計(jì)無引水的同時(shí)引進(jìn)了大量的泥沙。在規(guī)劃設(shè)計(jì)無壩引水口時(shí)，一般要求壩引水口時(shí)，一般要求（1）河道主流經(jīng)常流）河道主流經(jīng)常流經(jīng)取水口，（經(jīng)取水口，（2）取水口前必須維持必要的水）取水口前必須維持必要的水位，以保證引進(jìn)設(shè)計(jì)的流量，（位，以保證引進(jìn)設(shè)計(jì)的流量，（3）防止推移）防止推移質(zhì)泥沙在取水口淤積，避免大量推移質(zhì)泥沙進(jìn)質(zhì)泥沙在取水口淤積，避免大量推移質(zhì)泥沙進(jìn)入渠道，降低進(jìn)入渠道的懸移質(zhì)含沙量，（入渠道，降低進(jìn)入渠道的懸移質(zhì)含沙量，（4）防止取水口遭受水流的嚴(yán)重沖刷，確保渠首建防止取水口遭受水流的嚴(yán)重沖刷，

6、確保渠首建筑物的安全。筑物的安全。ch4引水工程中的泥沙問題一、取水口位置選擇一、取水口位置選擇 除了考慮自流灌溉要求及地質(zhì)條件外，除了考慮自流灌溉要求及地質(zhì)條件外，更應(yīng)認(rèn)真研究河床演變及泥沙運(yùn)動(dòng)對取更應(yīng)認(rèn)真研究河床演變及泥沙運(yùn)動(dòng)對取水口的影響。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對取水口水口的影響。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段對取水口所在河段的河床演變、泥沙運(yùn)動(dòng)及其對所在河段的河床演變、泥沙運(yùn)動(dòng)及其對取水口的影響進(jìn)行分析，例如在順直彎取水口的影響進(jìn)行分析，例如在順直彎曲河段，著重分析邊灘移動(dòng)的規(guī)律，蜿曲河段，著重分析邊灘移動(dòng)的規(guī)律，蜿蜒性河段分析凹、凸岸沖淤強(qiáng)度，分汊蜒性河段分析凹、凸岸沖淤強(qiáng)度，分汊河段分析各股汊道的發(fā)展衰亡

7、的規(guī)律，河段分析各股汊道的發(fā)展衰亡的規(guī)律，防止汊道衰亡而使取水口堙廢。防止汊道衰亡而使取水口堙廢。ch4引水工程中的泥沙問題無壩取水的位置最好在彎道凹岸頂點(diǎn)以下，離彎道起點(diǎn)距離無壩取水的位置最好在彎道凹岸頂點(diǎn)以下，離彎道起點(diǎn)距離45倍處，實(shí)現(xiàn)正面倍處，實(shí)現(xiàn)正面取水。彎道凹岸受主流頂沖，彎頂易于崩退下移，采取護(hù)岸措施，取水口是能夠取水。彎道凹岸受主流頂沖，彎頂易于崩退下移，采取護(hù)岸措施，取水口是能夠穩(wěn)定的。取水口距彎道起點(diǎn)距離：穩(wěn)定的。取水口距彎道起點(diǎn)距離：L=2 K l減小引水角度；減小引水角度；盡可能使進(jìn)水閘緊靠河岸，減少閘前引水渠長度。避免形成盲腸河段盡可能使進(jìn)水閘緊靠河岸，減少閘前引水渠

8、長度。避免形成盲腸河段) 14(2/BRBlch4引水工程中的泥沙問題較穩(wěn)定的引水口較穩(wěn)定的引水口ch4引水工程中的泥沙問題二、調(diào)整和穩(wěn)定取水口附近河道二、調(diào)整和穩(wěn)定取水口附近河道對天然河道采取一系列整治措施；對天然河道采取一系列整治措施；ch4引水工程中的泥沙問題 三、渠首建筑物布置三、渠首建筑物布置： 內(nèi)蒙古河套地區(qū)采用內(nèi)蒙古河套地區(qū)采用多首制多首制取水方式。取水方式。 在非通航的中小河流上，采用下圖布置形式：包括進(jìn)水閘，泄在非通航的中小河流上，采用下圖布置形式：包括進(jìn)水閘，泄水閘和引水壩。引水壩收縮水道，抬高水位，導(dǎo)水入渠。泄水水閘和引水壩。引水壩收縮水道，抬高水位，導(dǎo)水入渠。泄水閘排泄

9、進(jìn)入引水槽的多余水量；閘排泄進(jìn)入引水槽的多余水量；ch4引水工程中的泥沙問題 渠首主體工程主要包括渠首主體工程主要包括（1）魚咀；（魚咀；（2）飛沙）飛沙堰；（堰；（3）寶瓶口。其他輔助工程如榪槎及外江）寶瓶口。其他輔助工程如榪槎及外江閘；人字堤等。閘；人字堤等。ch4引水工程中的泥沙問題防沙排沙理論設(shè)計(jì)防沙排沙理論設(shè)計(jì) 1、引水口水沙運(yùn)動(dòng)特性、引水口水沙運(yùn)動(dòng)特性ch4引水工程中的泥沙問題ch4引水工程中的泥沙問題 2、引水寬度、引水寬度ch4引水工程中的泥沙問題 人工引水彎道人工引水彎道 目的：目的： 設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則： （1）彎道寬度；）彎道寬度； （2）彎道外形；）彎道外形； （3）泄

10、洪閘。）泄洪閘。ch4引水工程中的泥沙問題 四、防淤措施四、防淤措施 1、導(dǎo)沙坎導(dǎo)沙坎：設(shè)置在引水渠道口門附近，對防：設(shè)置在引水渠道口門附近，對防止推移質(zhì)泥沙的效果比較理想。止推移質(zhì)泥沙的效果比較理想。 （1）水流現(xiàn)象）水流現(xiàn)象 水流束窄；螺旋流水流束窄；螺旋流ch4引水工程中的泥沙問題 導(dǎo)沙坎的影響效果導(dǎo)沙坎的影響效果 包括水流條件、泥沙特性、幾何邊界。包括水流條件、泥沙特性、幾何邊界。ch4引水工程中的泥沙問題 2、導(dǎo)流屏導(dǎo)流屏：制造人工環(huán)流，增加表層引：制造人工環(huán)流，增加表層引水寬度。水寬度。 導(dǎo)流屏防沙理論：導(dǎo)流屏防沙理論： 導(dǎo)流屏的設(shè)計(jì)參數(shù)導(dǎo)流屏的設(shè)計(jì)參數(shù)ch4引水工程中的泥沙問題

11、渦管與截沙槽排沙渦管與截沙槽排沙 1933年，螺旋流排沙年，螺旋流排沙R.L. Parshall提出。提出。 排沙機(jī)理：水沙的慣性作用與邊界條件相排沙機(jī)理：水沙的慣性作用與邊界條件相結(jié)合的產(chǎn)物。渦管內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)與河床縱結(jié)合的產(chǎn)物。渦管內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)與河床縱向水流運(yùn)動(dòng)，形成螺旋流。向水流運(yùn)動(dòng)，形成螺旋流。FR=0.8，截沙，截沙槽與主流呈槽與主流呈45度。度。ch4引水工程中的泥沙問題 3、攔沙閘及防淤簾。在引水閘前增加一、攔沙閘及防淤簾。在引水閘前增加一道結(jié)果比較簡單的攔沙閘，不引水時(shí)關(guān)道結(jié)果比較簡單的攔沙閘，不引水時(shí)關(guān)閉攔沙閘。閉攔沙閘。 4、水力拉沙。、水力拉沙。ch4引水工程中的泥沙問題2

12、 有壩取水工程的泥沙問題 一、側(cè)面取水：迎流面布置壅水和沖沙，一、側(cè)面取水：迎流面布置壅水和沖沙，引水閘在河道側(cè)面。印度式引水。引水閘在河道側(cè)面。印度式引水。ch4引水工程中的泥沙問題 二、正面取水：利用彎道環(huán)流，表層中較清二、正面取水：利用彎道環(huán)流，表層中較清的水流流向引水口。的水流流向引水口。ch4引水工程中的泥沙問題 三、底欄柵取水：坡陡、沙粗三、底欄柵取水：坡陡、沙粗ch4引水工程中的泥沙問題3、入渠泥沙的防治 一、沉沙池的規(guī)劃設(shè)計(jì)一、沉沙池的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)入渠道的懸移質(zhì)泥沙，目前常見的防治措施是在進(jìn)水進(jìn)入渠道的懸移質(zhì)泥沙，目前常見的防治措施是在進(jìn)水閘后開辟沉沙池。閘后開辟沉沙池。1、沉沙池的形式、沉沙池的形式ch4引水工程中的泥沙問題 2、沉沙池的淤積