某引水工程不同取水方案引水防沙试验研究
随着经济发展和水利水电技术的巨大发展，各地区对水资源的需求日益增长，为了满足不同地域的灌溉、发电以及城市饮水等需求，我国修建了许多小型水利枢纽，尤其是引水渠首。本文就是新疆西南地区某引水枢纽，所处河道流量受季节性影响大，具有水流含沙量大，枯水期长，洪水期集中等特征。在这样的河流上修建引水枢纽势必要处理泥沙问题，引水枢纽能否保证长期高效用水的关键问题也就是河流中的泥沙问题是否处理得当。因此，正是针对该实际工程建立了河工物理模型，结合模型试验探究了两种新建引水闸布置方案的河道水流特性，并给出优选方案。然后在此基础上进行了浑水动床试验，分析了不同水沙条件给引水枢纽带来的影响。试验结果为实际项目提供了科学可靠的根据，为避免出现不利状况给出了合理建议，具体研究结果如下： (1)由清水试验可以看出两种设计方案在引水能力上均可以满足，但单孔方案具有引水口前流态好，流速均匀，低流速区少的优点。从河道整体布置来看，单孔闸方案较双孔方案具有更强的泄洪能力，以及更高的河道平均流速，有助于减少落淤和提升开闸冲淤排沙效果。因此推荐采用单孔引水闸的设计方案，并以此为基础进行了浑水动床试验。 (2)对于设计120天枯水期这一工况，闸前河道淤积厚度呈先快后慢增长趋势，根据淤积厚度增长趋势预计最终淤积厚度将达到97cm。整体上来看河道淤积形态呈平缓带状，淤积河床横断面较为平整，从闸前至上游淤积逐渐加厚，在导流堤进口区域形成大量淤滩。以此作为最不利工况，对河床进行了泄降排沙试验，排沙效果一般，且大大损害了兴利水位，不建议实际工程运用。 (3)对于正常引水流量工况，计算了闸前以及河道两处断面的垂线含沙量和单宽输沙率，验证了悬板作用效果与当下设置高度的可行性。同时也进行了累积性淤积试验，随着时间推移河道泥沙落淤不断增加，在相对水深y/h=0.5处沿程以及引水口的含沙量不断提高，累计运行70天左右泥沙淤积将至排沙悬板前沿，此时引水口平均含沙量增加80%，亟需进行开闸冲沙。 (4)以前文淤积河床为基础进行了一场常见混合洪水的冲沙试验，实测出库含沙量急剧降低，但始终大于入库含沙量，排沙效果明显，综合排沙效率约为103.7%；同时为了充分用水还进行了汛期引水试验，得出闸门开度越大，引水含沙量越高。根据临界挟沙力理论，汛期引水应不会造成引水干渠淤积。 (5)结合实测资料分析了闸前河道悬移质泥沙淤积问题，对典型的挟沙力公式在本工程河道的的适用性进行了显著性检验.最终确定以武汉大学挟沙力公式为基础，并进行了调整与拟合，得出符合本工程河道的挟沙力公式。而后以此为基础，进一步给出了闸前河道淤积量与淤积厚度的估算方法。
引水工程;河道布置;泄洪能力;冲淤排沙;模型试验
华北水利水电大学
硕士
水利工程
张羽
2020
中文
TV149.2
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）