引黄渠道水沙输移及冲淤规律研究_周宇伟.pdf
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1、第 卷第期 年月水电能源科学 :引黄渠道水沙输移及冲淤规律研究周宇伟,肖娟,吴文勇(太原理工大学水利科学与工程学院,山西 太原 ;中国水利水电科学研究院,北京 )摘要:以尊村灌区一干改造渠段为例,研究渠道泥沙输移特性及冲淤变化规律。通过沿程悬移质、床沙质取样和实测流速,分析渠道淤积成因。结果表明,淤积最严重情况发生在渠首,停水期泥沙淤积是造成渠道淤积的重要因素,给出了各输水工况下应满足的挟沙流速,为今后渠道减淤,灌区高效运行提供了依据。关键词:渠道输沙;挟沙力;泥沙淤积;引黄灌区中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:,修回日期:基金项目:山西省水利科学技术研究与推广项目()作者简介:
2、周宇伟(),男,硕士研究生,研究方向为节水灌溉理论与技术,:通讯作者:肖娟(),女,博士、教授、硕导,研究方向为节水灌溉理论与技术,:1概况尊村引黄工程是山西省一个大型多级提水灌溉工程,以黄河为水源,设计规模为级 站。尊村灌区属于半干旱大陆性季风气候,多年平均降雨量为,汛期为月,汛期降水量占全年降水量的 以上。自 年尊村引黄灌区投入运行,经过 多年的输水输沙,渠道淤积严重,大大降低了渠道输水输沙能力。一级干渠总长 ,现状为砼预制板梯形防渗断面,输水能力较设计时下降约。为分析引黄渠道泥沙输移特性及冲淤变化规律,通过野外采样、室内检测的方法分析渠道淤积原因,以期为工程实践提供指导。2野外采样及室内
3、检测2.1采样断面布设试验研究渠段为一级站出口混凝土改造渠段,全长 ,设计输水流量为 ,干渠设计纵坡比为:。考虑采样的准确性、代表性等因素,在一干渠改造渠段布置 个采样断面,各监测断面之间间距不等,断面桩号见表。2.2渠道泥沙采样方法根据取水口泵站提水流量,分别在夏灌及冬灌时期不同提水流量下采集水样。每次采样待渠表采样断面位置 序号断面桩号序号断面桩号 道水流稳定记录提水流量,再进行监测断面的取样监测工作,主要测量每个监测断面的起点距并纪录水深,根据 河流流量测验规范,各监测断面布设三条测沙垂线,同时每个断面布设三条垂线,取 样 点 为 每 条 垂 线 距 水 面 、.、(为水深)处,采用三点
4、法取样;同时采用旋桨式流速仪测量流速,断面测速垂线与测沙垂线重合,垂线上测点也一一对应。在灌水期结束后,在渠道底部取床沙样并测量淤积深度。2.3指标测定现场采样监测内容包括采集干渠各断面悬移质,测定各采样断面的垂线水深和流速,测量各采样断面的水面线长度。室内检测分析指标包括悬移质含沙量、颗粒级配。采用烘干法检测含沙量;采用旋桨流速仪测定流速;采用激光粒度仪检测分析泥沙颗粒级配。含沙量的计算公式为:()()式中,、分别为烘干前、后烧杯重,;为水样体积,。3泥沙特性分析3.1悬移质监测结果试验共进行次监测采样,从夏季灌水月到秋冬季灌水、月,采样时间、相应的泵站机组提水流量等情况见表。表取样时间与输
5、水工况 取样日期机组流量()平均水温取样日期机组流量()平均水温 不同灌水期含沙量沿程变化见图,可以看出夏灌期渠道含沙量高于冬灌期,一方面夏季来水含沙量大,另一方面夏灌期引水流量大,取水口抽拉床沙导致含沙量增大。渠首附近含沙量明显减小,说明泥沙大多在渠首附近淤积。除个别渠段外,各灌水期内渠道含沙量变化不大,基本可以实现冲淤平衡。图含沙量沿程变化图 3.2床沙质检测结果图为渠道床沙径粒径频率分布图,床沙粒径在渠道沿程和断面垂向分布差别不大,中值粒径约 ,说明在每次灌水期渠道内 以下泥沙均可随水流输移,而停水期沉降的泥沙中细颗粒泥沙更容易起动,在下一次输水时随水流运移。图渠道沿程床沙粒径变化 3.
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