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1 # 用戶1050750300731623
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2 # 山哥92685416
攔河築壩後抬高了水位,形成了在建築物前近似水平、而在上游末端與天然河流原水麵線相切的水麵曲線。水流進入庫區後,由於水深沿流程增加,水麵坡度和流速沿流程減小,因而水流挾沙能力沿流程降低,出現泥沙淤積。水庫淤積是水庫設計和管理中的一個難題。在河道上興建水庫會改變河流的水流條件和泥沙運動狀態,使泥沙在水庫庫區內淤積,從而降低水庫的使用效益,甚至導致水庫失效報廢。所以,對水庫泥沙淤積問題的研究就顯得尤為重要。
水庫泥沙淤積是在水流對不同粒徑泥沙的分選過程中發展的。在回水末端區,流速沿程迅速遞減,卵石、粗沙等推移質首先淤積,泥沙分選較顯著。向下遊,懸移質中的大部分床沙質沿程落淤,形成了三角洲的頂坡段,其終點就是三角洲的頂點。在頂坡段,由於水麵曲線平緩,泥沙沿程分選不顯著。當水流通過三角洲頂點後,過水斷面突然擴大,紊動強度銳減,懸移質中剩餘的床沙質在範圍不大的水域全部落淤,形成了三角洲的前坡。水體中殘存的細粒泥沙,當含沙量較大時,往往從前坡潛入庫底,形成繼續向前運動的異重流,或當含沙量較小而不能形成異重流時,便擴散並在水庫深處淤積。
水庫淤積是一個長期過程。一方面,卵石、粗沙淤積段逐漸向下遊伸展,縮小頂坡段,並使頂坡段表層泥沙組成逐漸粗化;另一方面,淤積過程使水庫回水曲線繼續抬高,回水末端也繼續向上游移動,淤積末端逐漸向上遊伸延,也就是通常所說的翹尾巴現象,但整個發展過程隨時間和距離逐漸減緩。最終,在回水末端以下,直到攔河建築物前的整個河段內,河床將建立起新的平衡剖面,水庫淤積發展達到終極。終極平衡縱剖面仍是下凹曲線,平均比降總是比原河床平均比降小,並與舊河床在上游某點相切。
指在一定水流和邊界條件下,水流能夠輸移的泥沙量。可用單位時間內通過河流斷面的泥沙質量即輸沙率Qs(kg/s)表示;也可用斷面平均含沙量S(kg/m3)表示。單位水體中所含懸移質的質量稱含沙量。含沙量在過水斷面中沿豎向和橫向的分布,受水流情況及泥沙顆粒組成等因素影響,常不均勻。按規定在過水斷面中取若干點的含沙量進行平均,稱斷面平均含沙量。如該斷面流量為Q(m3/s),則Qs=SQ。當水流挾帶的泥沙量大於水流挾沙能力時,水流中的部分泥沙就要淤積在河床;當水流挾帶的泥沙量小於水流挾沙能力時,河床就要發生沖刷。 河流中的推移質和懸移質中較粗顆粒,在床沙中大量存在,屬於床沙質。它們在輸移過程中有機會與床沙進行充分交換。因此,在經過一定距離後,其含量必然達到飽和即等於水流挾沙能力。這部分沙量可以通過根據力學關系建立起來的水流挾沙能力公式計算。理論上根據推移質和懸移質運動理論,分別求出推移質和懸移質中床沙質的輸沙率,然後把它們相加,就得到在一定水流和邊界條件下能夠通過河段下洩的床沙質數量,如H.A.愛因斯坦的床沙質函數和R.拜格諾的床沙質輸沙率公式。但是,限於當前的理論水平,用理論公式來估算天然河流挾沙能力時,還有相當大的偏差。因此,在工程實踐中,通常採用一些經驗或半經驗性的公式,這樣的公式具有地區性和局限性。 懸移質中較細的泥沙顆粒,在床沙中很少,屬於沖瀉質。它們在輸移過程中不能與床沙進行充分交換,常處於不飽和狀態。因此,它們在水流中的含量不僅取決於水流條件,而且還與河段上游流域供沙條件有關。要確定包括沖瀉質在內的通過河段的總輸沙量必須依據野外實測資料,例如,水文站實測泥沙資料、流域產沙資料和水庫淤積資料等。