小浪底水库泥沙淤积

蓄水以来水库泥沙冲淤情况
• 蓄水后第一年即2000年，水库入库沙量3.61亿t， 出库沙量0.042亿t，排沙比仅为1.2%。 • 蓄水后第二年即2001年，水库入库沙量2.94亿t， 出库沙量0.29亿t，排沙比为9.9%。 • 蓄水后第三年即2002年，水库入库沙量2.71亿t， 出库沙量0.634亿t，排沙比为23.4%。 • 蓄水后第四年即2003年，水库入库沙量7.10亿t， 出库沙量1.07亿t，排沙比为15.1%。 • 到2006年4月,在坝前40 km范围内淤积了约7亿m3 细颗粒泥沙(水库总淤积量约21. 66亿m3 ) ,库容 损失较大
大型潜吸式扰沙船扰沙、排沙分析
• 在调水调沙期,将潜吸式扰沙船( 抽沙流量4 000 m3 /h、扬程60 m、最大潜水深度70 m、最大泥浆输送浓 度50% )自库区溯源冲刷可能波及的边缘地带开始,按 间距300～500 m沿大坝纵向布设,利用扰沙船将电动 抽沙泵沉入库底绞动淤沙。 • 被扰动的一部分泥沙借助高速脉冲射流的驱动形成人 工异重流(含沙量600～800 kg/m3 ) ,随库区水流被 带向坝前漏斗区,产生溯源和沿程冲刷,并经排沙底孔 出库;一部分泥沙则借助潜水抽沙泵以高浓度泥浆形 式抽吸经管道输送至坝前,借助虹吸原理翻越大坝、 排出库外,与水库泄水混合向下游输送
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高程-库容变化
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最低河底高程变化
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库区水沙特性
• 小浪底水库人库站为三门峡水文站。 • 1952-2000年三门峡站年平均径流量382.0亿m3，,年平均 输沙量为12.3亿t，最大年出库沙量22.56亿t,最大出库含 沙量911.0kg/m3。 • 三门峡至小浪底区间泥沙入库主要是汛期暴雨径流形成泥 沙,区间内产沙很少,约0.47亿t，仅占三门峡年输沙量的 0.4%
二、水库淤积观测
水库泥沙运用的设计原则
按小浪底水库泥沙运用的设计思想，小浪底 水库泥沙运用应遵循的主要原则是：
• 拦粗排细，且初期以拦沙运用为主。
• 采用蓄清排浑运用方式，利用水库75.5亿m3的拦 沙库容和10.5亿m3的调水调沙库容，在50年运用 期内相当于约25年内下游河床不再抬升。
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库区泥沙淤积观测与分析
• 年入出库水量
• 2004年库区来水2003来沙较年偏少,库水位最高 达到EL261.99m,相应库容为82.63亿m3,最低库水 位EL218.63m,相应库容18.60亿m3。 • 2004年人库水量166.4亿m3，月平均人库流量为 13.87亿m3，最大日均人库流量为2840m3/s，710月份入库水量占全年的39.6%，全年出库水量 206.6亿m3，最大日均出库流量是2680m3/s。月 平均出库流量为17.22亿m3，7-10月份出库水量 占全年的33.4%
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Hale Waihona Puke Baidu
62亿吨小浪底调水调沙
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水库过水断面及纵断面变化
洲面段在距坝74.5km -113.1km之间，前坡段延伸到距坝49.6km，形 成了一个长达63.5km的淤积三角洲。洲面段和前坡段的比降分别为 0.28‰和1.43‰。通过计算，该三角洲泥沙淤积量为3.23亿m3，占2003 年水库干流淤积量的93.3%。
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设 计 图 纸
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成果计算
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• 小浪底水库这几年的调度运用表明，排沙洞的调 度一直是个敏感的话题。建议枢纽调度、管理及 运用各方友好协商，在尊重科学的基础上，使排 沙洞发挥其应有的作用。
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• 根据实测资料,距离小浪底大坝40 km的库区范围内主要是 细泥沙沉积区,水深60～75 m;距离小浪底大坝100 km的库 尾主要是粗泥沙沉积区,水深一般为8～15 m;两区之间是 粗细泥沙过渡区,水深15～60 m。
• 在淤积泥沙的颗粒组成上，测验范围内淤积泥沙的粒径普 遍较细，d50一般在0.004~0.016m之间，属于粉沙类。 2003年汛后观测结果显示，在距坝40.9km以下，淤积泥沙 其d50在0.004~0.008mm之间，属极细的粉沙类
• 小浪底工程由拦河大坝、泄洪建筑物和引水发电系统组成。 拦河大坝采用斜心墙堆石坝，设计最大坝高154米，坝顶长 度为1667米，坝顶宽度15米，坝底最大宽度864米
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磅礴气势-泄水
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结 语
• 坝前淤积高程的变化取决于泄洪洞的运用。当异 重流运行到坝前或形成浑水水库时, 应起用相对 高程较低泄洪洞泄流。
• 泥沙淤积量是衡量水库有效使用寿命的关键指标。 小浪底水库细颗粒泥沙的及时清淤对于延长水库 使用寿命、维持下游河道健康生命都是十分重要 的，为维持水库长期有效库容, 如条件许可,建议 降低水位冲沙。
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水资一班 王柯鑫、赵静、王焰、郄虎虎、胡俊亚、李浩、赵庆格
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梗概
一、小浪底介绍 二、水库淤积观测
三、泥沙处理途径探索
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一、小浪底介绍
• 黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县小浪底， 在洛阳市以北黄河中游最后一段峡谷的出口处，南距洛阳 市40公里。上距三门峡水利枢纽130公里，是黄河干流三门 峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程。被中外水利专 家称为世界上最具挑战性的工程之一。 • 水库面积达272.3平方公里，控制流域面积69.42万平方公 里；长期有效库容51亿m3，淤沙库容75. 5亿m3 ,总装机容 量为180万千瓦，年平均发电量为51亿千瓦时；每年可增加 40亿立方米的供水量
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泥沙扰动技术方案分析 • 目前比较成熟可靠的水下人工扰沙方法主 要有两种:一是利用水下高压射流或脉冲射 流扰沙;二是利用机械设备搅动床沙并抽取 泥浆喷洒回水中,进行双重扰沙 • 第一种方法在三门峡水库库尾清淤和小浪 底水库库尾扰沙中得到了应用;第二种方法 在2004～2005年黄河下游河段扰沙和 2005～2006年封丘河段切滩导流以及黄河 标准化堤防建设中得到了应用并取得了很 好的效果,特别是细沙松动时较一般射流冲 小浪底水库泥沙淤积的 观测及处理途径探索 刷的效率更高,技术相对成熟、可靠。
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• 浑水泥沙颗粗径分布
• 虽然含沙量随深度增加而变大, 但泥沙粒径却没 有明显的变化。8月19日及9月7日出现浑水水库 时,中值粒径为0.004-0.005mm,平均粒径为 0.005-0.006mm之间,9月28日及10月26日中值粒 径为0.004-0.005mm之间,平均粒径为0.006mm这 表明在异重流运行到坝前, 不论是浑水层上升还 是下沉阶段, 泥沙粒径组成基本相同, 均属于细 粉砂类泥沙。如将浑水水库中的泥沙及时下泄, 这部分细颗粒泥沙完全可以挟沙入海, 且不会对 下游河床造成淤积。 小浪底水库泥沙淤积的
观测及处理途径探索
三 、 水 库 泥 沙 处 理 途 径 探 索
• 研究思路
• 加大排沙力度,较好的途径是提高水库异重流 排沙效率和扩大淤积面溯源冲刷范围;措施是 进行水库淤积面泥沙扰动,增大水库浑浊层厚 度、泥沙含量以及加大坝前淤积河床纵比降。 • 考虑到富含细颗粒的高含沙水流可进行高效、 远距离的管道输送且大坝上、下游存在水位差 这一有利条件,需开发水深为60 m左右的库区 挖沙及扰沙设备,在水库调水调沙及发电供水 期间,挖、扰坝前40 km左右(常年回水区)落淤 区内的细泥沙,利用非牛顿体两相流低能耗输 送、虹吸及调水调沙异重流等自然力量,辅以 少量机械措施,使挖、扰的细泥沙排泄出库。
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• 入出库泥沙量
• 2004年泥沙人库主要集中在2次调水调沙期 间,其中8月22日最大日均人库含沙量 542kg/m3。第3次调水调沙期间人库沙量为 0.44亿t，出库沙量为0.055亿t，第4次调 水调沙期间人库沙量为1.7亿t，出库沙量 为1.5亿t
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