B体育、龙口水库联合冲沙正在有序进行中。今天,我们通过通俗、形象的方式为大家介绍一下水库冲沙的基础知识,期望对您了解水库冲沙专业知识起到一定的普及作用。 【水库的这些线线,你有必要了解一哈】水库工程为完成不同任务,在年内不同时期和各种水文情况下,需控制达到或允许消落到的各种库水位,统称为水库特征水位。水库特征水位主要有正常蓄水位、死水位、防洪限制水位(汛限水位)、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位等。 什么是正常蓄水位? 水库在正常运用情况下,为满足兴利要求应在开始供水时蓄到的高水位,曾称正常高水位、兴利水位、设计蓄水位。 它决定水库的规模、效益和调节方式,也在很大程度上决定水工建筑物的尺寸、型式和水库的淹没损失,是水库最重要的特征水位。 什么是死水位? 水库在正常运用情况下,允许消落到的最低水位,曾称设计低水位。日调节水库在枯水季节水位变化较大,一般每24小时内将有一次消落到死水位;年调节水库一般在设计枯水年供水期末才消落到死水位;多年调节水库只在连续枯水年组的枯水段末才消落到死水位。水库正常蓄水位与死水位之间的变幅称水库消落深度。 什么是防洪限制水位? 又称汛期限制水位,是水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位,也是水库在汛期防洪运用时的起调水位。防洪限制水位是协调防洪和兴利关系的关键,对工程防洪效益、发电灌溉等兴利效益、库内引水高程、通航水深、泥沙淤积以及水库淹没指标等均有直接影响,具体研究时要结合工程开发条件,经过全面分析、比较后选定。 什么是防洪高水位? 水库遇到下游防洪保护对象的设计洪水时,在坝前达到的最高水位。只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定这一水位。 什么是设计洪水位? 水库遇到大坝的设计洪水时,在坝前达到的最高水位。它是水库在正常运用情况下允许达到的最高水位,也是挡水建筑物稳定计算的主要依据之一。 什么是校核洪水位? 水库遇到大坝的校核洪水时,在坝前达到的最高水位。它是水库在非常运用情况下,短期内允许达到的最高水位,是确定大坝顶高及进行大坝安全校核的主要依据。 【水库泥沙沉积过程】众所周知,黄河是世界上含沙量最大的河流。据统计,每年它会从黄土高原带走16亿吨的黄沙,但其中有4亿吨泥沙不会流入大海,而在水库和下游河道中沉积下来。形象地来讲,就是说黄河这辆“运输车”载着很多泥沙一路奔腾奔流到海。当这台运输车遇到大坝--不妨比喻为“减速带”--时,由于过水面积增大和流速减小,由于惯性作用,很多泥沙就会因此沉积在库内。水库运行过程中,一些泥沙颗粒向大坝移动,水流也会将更多泥沙带入水库。泥沙沉积现象可能造成水库的防洪和兴利库容逐年减少,降低水库的综合效益,缩短水库寿命;库尾淤积使回水不断上延,引起上游地区淹没、浸没及盐碱化日益加重;还可能引起泄水设施进口淤堵、下游河道冲淤剧烈变化等问题。具体到B体育水库,由于泄水建筑物泄水速度较机组段进水口速度快,因此,常常会因此造成机组段泥沙沉积更为明显,如下图。 【调水调沙】“调水调沙”就是通过调控水库泄水,把淤积在黄河河道和水库中的泥沙尽量多地送入大海,冲刷河床,减缓泥沙的淤积。然而“调水调沙”并非简单地“用水冲沙”,它要考虑的因素很多,既要把水库中的沙子带出来,又不能使这些沙子长途跋涉时在下游河道里形成新的淤积,同时要最大限度地节约宝贵的黄河水资源,还得避免对下游堤岸产生破坏,这就要求对水沙调节的分寸把握得恰到好处。所以“调水调沙”关键就在一个“调”字上,一是“调(tiao)”河水的流量,另一个是“调(tiao)”水中的含沙量,甚至包括泥沙颗粒的粗细。 【防汛办公室、调度处的人都在忙乎啥】在联合冲沙过程中,其实防汛办、调度处的工作人员就比做“调酒师”,B体育、龙口水库中的水就是原料,而这些水的含沙量是不同的。调酒师们会根据上游来水、库水位、含沙量数据,决定什么时候放水以及放多少水。这时,就要通过开启水库不同的孔洞,使下泄流量达到一定的水沙比例来实现,当符合下游河道的输沙规律时,这些泥沙就会被驯服,乖乖地向下游演进。 【沿程冲刷与溯源冲刷】冲沙过程中的冲刷态势大体上是两种:一是沿程冲刷。形象地说,这是一种水平面内的冲刷。当水库上游来水较多而含沙量较小时,原来的河床形态及其组成与水流挟沙能力不相适应,从而发生沿程的冲刷。就是说此时在大流量和高流速的作用下,将河床表面沉积的泥沙裹挟上下下游输送。沿程冲刷的主要作用为冲刷回水末端的淤积物。沿程冲刷的数量与部位,取决于来水含沙量、河床几何形态和水流挟沙能力。二是溯源冲刷。形象地说,这是一种垂直面内的冲刷。当水库泄空时,自坝前(我们假设是底孔)首先会形成一个“漏斗”,由此开始,库区河床将发生自下而上的强烈冲刷(见过壶口瀑布没?把水流想象成一把钢锯,这把钢锯就是在垂直方向切割沉积下来的泥沙并逐步向上游推进)。开始时冲刷速度较快,形成一条坡度较陡的深槽,同时两侧滩地不断向槽内滑塌。发展到一定长度后,冲刷速度减慢。其主要作用是清除坝前淤积物。有些时候也会在下游河床中形成局部跌坎,从而形成自然的溯源冲刷。以上2种冲刷形式常结合使用,即在丰水少沙时,泄水降低库水位,能达到水库排沙减淤的良好效果,是清除水库年内或多年淤积物的主要途径。 |