山區(qū)多沙河流上大庫盤水庫沖淤排沙技術研究

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1、山區(qū)多沙河流上大庫盤水庫沖淤排沙技術研究第1章緒論1.1問題的提出及研究意義水庫是人們用來欄蓄洪水和調節(jié)水量而修建的控制性工程。伴隨著經(jīng)濟社會的蓬勃發(fā)展和人口數(shù)量的持續(xù)增長，全球淡水資源的需求量也在持續(xù)增加，作為人們用來調配水資源的水庫越來越受到人們的關注和重視。到2007年底，我國已修建水庫約為8.6萬多座，水庫的總庫容約為6924.1億m3⑴。水庫相應功用的發(fā)揮，為解決我國內陸地區(qū)的水資源緊缺、洪旱災害等眾多水問題，為維持區(qū)域經(jīng)濟平穩(wěn)增長和社會的蓬勃發(fā)展，提供了十分重要的保障。但由于水庫泥沙游積引

2、發(fā)的水庫庫容損失，會導致水庫功能減弱，安全性能降低，以及工程效益下降，更嚴重者還會造成工程的改建或報廢，其后果可能是相當嚴重的。因此，人們怎么樣進行水庫游積處理，恢復己建水庫的原有功能，成為當前水利工關注的熱點問題之一。水庫泥沙獄積問題，是一個全球性的環(huán)境問題。只要哪里的河流有泥沙，那里的水庫就有激積問題。當前全世界的水庫總庫容約為70000.0億m3，主要用來供水、灌溉、發(fā)電和防洪。據(jù)不完全統(tǒng)計[2]，由于泥沙激積，全世界每年的庫容損失率為0.5%?1.0%(3。若假設每個新建水庫的庫容為1.5億m

3、3，則每年需新建300個這樣的水庫可維持當前的水庫庫容，建設費用大約為130.0億美元，而且這還沒有考慮新建水庫給環(huán)境和社會帶來的影響。據(jù)統(tǒng)計資料介紹[3]:美國1935年之前修建在水土流失地區(qū)的水庫中，徹底游廢的約占10.0%，有14.1%的水庫己損失其原有庫容的50.0%?75.0%。日本（1912?1972年）統(tǒng)計的265座庫容大于100.0萬m3水庫中，全部獄廢的有5座，庫容平均損失為20.63%。印度、埃及、前蘇聯(lián)等國家的泥沙派積也較為嚴重。..1.2國內外研究現(xiàn)狀從一定程度上來看，水庫泥沙

4、游積己經(jīng)成為限制區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的一個大難題[13]。因而，廣大泥沙方面的科研、管理人員對水庫泥沙獄積進行了深入的研究，這當中也取得了很多的研究成果?，F(xiàn)就國內外的水庫泥沙游積研究現(xiàn)狀作一簡要分析。盡管我國最近幾十年才大量修建水庫，但是我國境內河流眾多，泥沙問題嚴重，國家一直都很關注水利事業(yè)。為此，我們在這方面做了大量的工作，取得了不少的研究成果，甚至有些成就令國際水利同行贊許?，F(xiàn)簡要介紹如下：在實際工作中，采集和分析已建水庫的泥沙游積信息資料，是進行庫區(qū)泥沙游積研究的基礎。新中國成立初期，我們國家的水利科

5、技工通過對官廳、三門峽以及丹江口這三座水庫的泥沙獄積觀測，已經(jīng)積累了十分豐富的資料。而后又擴充了泥沙觀測水庫數(shù)目和專業(yè)人員隊伍。在此基礎上，相關科研單位和院所又進行了深入的分析研究，加深了對問題本質的認識，總結規(guī)律并進一步控制水庫的游積。相關成果得到應用有如下主要例子，如華國祥等對襲嘴水庫陳景梁等對南秦水庫[15]，曹叔尤等對東霞水庫[16]，焦恩澤等對巴家嘴水庫，韓巧蘭等對小浪底水庫等的泥沙研究。尤以三門峽水庫、丹江口水庫[26_28]研究成果居多。泥沙運動基本理論是進行水庫游積研究的基礎和手段。在

6、泥沙運動方面，張瑞瑾、錢寧、竇國仁等泥沙專家出版的專著對水庫激積理論研究方面意義非凡。我國的專家學者針對水庫不平衡輸沙理論的研究形成了一套較為基礎性的成果。韓其為院士針對非均勾不平衡輸沙理論進行了深入的研究而后，李義天、周建軍等學者又進行了擴展研究。上世紀50年代開始，范家弾等人在異重流研究領域針對實際工程并結合室內試驗，進行了大量的研究工作，并得出了許多重要的研究成果[4243]。吳德一又進一步提出了水庫異重流排沙計算。呂秀珍對異重流的泄流孔口有專門的研究成果[44]。高含沙水流入庫后既有可能加速游

7、積，又有可能利用其進行泥沙排泄。方宗?等人對現(xiàn)實情況下的高含沙量游積進行了深入分析。羅敏遜等人針對不同的水庫游積形態(tài)采用了不同的判別方法。第2章水庫工程概況2.1自然條件及工程概況渭干河流域地處新疆天山山脈中西部南麓，地理位置東經(jīng)80°40'-84°10'，北瑋41°06'-42°42'之間，是下游塔里木河的第6大主源流，由木扎提河、黑孜河等5條支流匯合而成，沿途注入克孜爾水庫，最后消失在塔里木河北岸附近地區(qū)。河流全長約451.9kni,

8、控制流域面積7.24萬km2。渭干河流域水系及站網(wǎng)分布見圖2-1。克孜爾水庫地處新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣境內，位于塔里木河一級支流渭干河上游的木扎提河與黑孜河交匯處，控制流域面積1.67萬km2，是一座以灌概為主，兼顧發(fā)電與下游防洪的綜合性樞紐工程。該庫灌概面積310萬畝，防洪保護面積130萬畝，最大引水流量125.4m3/s，發(fā)電裝機容量2.6萬k3,興利庫容4.77億m3，死水位1135.0rn，相應庫容1.32億m3。水庫樞紐工程由主壩、副現(xiàn)、溢洪道、