排沙范文10篇

1前言

陕南山区河流来水来沙有别于北方多沙河流，其特点是，含沙量较低，推移质泥沙占的比例大，水资源丰富。数十年来，在陕南山区河流上修建了众多的中小型水库，这些水库为当地工农业生产带来巨大的促进作用，但随着水库蓄水运用时间的增长，水库淤积问题越来越明显，个别水库甚至面临淤满报废的危险。所以对水库排沙运用的要求越来越高。多年来我们在陕南商州市南秦水库和二龙山水库开展了长期的不同形式的水库排沙运用，积累了较丰富的经验，对陕南乃至全国山区中小型水库排沙运用具有重要的推广和参考意义。

2南秦水库排沙运用

南秦水库位于南秦河中下游，距商州市9km，主河长44km。水库总库容1019万m3，其中有效库容490万m3。库区原河床平均比降6.4‰，控制流域面积453km2。水库库区平均宽度仅140m，属于典型的山区河道型水库。水库于1974年5月建成，1977年开始蓄水运用。坝高29m，水库左坝肩设泄洪排沙隧洞，洞径2.5m，进口底坎高程98m(原河床高程95m)，平洞流量14m3/s,最大泄量110m3/s。水库多年平均来水量1.62亿m3，平均流量5.14m3/s，常流量1m3/s。多年平均悬移质输沙量53.3万t，根据库区淤积物分析，推悬比为1∶1。汛期6～9月水量和沙量分别占全年的55.4%和92.9%，入库最大含沙量达200kg/m3。南秦水库运行到1979年，库区淤积泥沙121万m3，到1983年，淤积泥沙299万m3，1982年以前库水位较低，平均在110m左右，淤积形态为锥体，有效库容淤损52%，预计水库寿命将在2000年前告终。为了恢复有效库容，延长水库使用寿命，于1984年汛末进行了水库泄空排沙试验，冲走原淤积泥沙100万m3，使库容恢复到1980年水平。通过泄空冲刷，形成了一条延伸至库尾的主槽，近坝段冲刷主槽边岸直立，以大块坍塌的形式向两岸展宽。实践证明泄空排沙效果显著[1,2]。1992年水库淤积量又回升到367万m3。该时期库水位一般在114～116m之间，水库淤积具有三角洲和锥体双重淤积形态。1993年水库再度泄空冲刷，冲走淤积物118万m3，在距坝1.8km以内形成明显的主槽，主槽宽度达到100m左右，滩槽差在4～6m之间。通过1994年淤积测量，部分河段冲刷主槽已发展到两岸，淤积泥沙基本上已全部排出库外，但也有部分河段在岸边留有死滩，这是由于冲刷期来水量偏少，属于枯水年，主汛期平均来流量没有超过5m3/s，最大流量为70m3/s，且次数少历时短。实践证明排沙量与来水量成正比，来水量愈大排沙效益愈好。图1为不同时期库区淤积纵剖面，图2为横断面冲淤形态。水库冲刷时，出库泥沙中有大量的10～50mm的卵石，是库区中部和尾部的推移质淤积物。泄空冲刷使床沙粗化，冲刷后滩槽的床沙组成有非常大的差别，见表1。

南秦水库除采用泄空冲刷外，多年来坚持汛期异重流排沙，平均约排泄40%的入库悬移质泥沙。通过以上两种形式的排沙，南秦水库可以保持70%的库容长期使用。

表1南秦水库库区床沙组成百分数(粒径单位：mm)

在多沙河流上，无论是高坝大库的高水头电站，还是低水头河床式枢纽，电站进水口的取水排沙历来是水电工作者十分关注的问题。众所周知，泥沙磨损对水轮机造成的破坏作用是非常严重的。为了减少粗沙（推移质、跃移质）过机，工程实践中已经积累了丰富的经验，不同类型的工程措施被成功地利用。主要措施有：（1）利用泥沙垂线分布上细下粗的特点，引取表层水流，底层含沙水流通过排沙底孔或利用导沙坎引向冲刷闸排出库外；（2）利用弯道环流的水流特点，正面引水，侧面排沙；（3）利用排沙廊道、截沙槽或沉沙池，通过人为制造的螺旋流排泄泥沙。

对于高水头枢纽，设置排沙底孔或泄洪排沙洞是减少粗沙过机的有效措施。排沙底孔一般布置在电站进水口的下部，利用泄洪在电站进水口前形成冲刷漏斗。冲刷漏斗越大，越有利于拦截粗沙，减少粗沙过机。对于低水头河床式枢纽，排沙底孔布置在电站进水口下部比较困难，布置在电站进水口两侧，冲刷漏斗范围较小，难以达到理想的排沙效果；因此一般多修建排沙廊道，利用廊道内的螺旋流排泄泥沙。

我们在对电站进水口的排沙问题进行泥沙模型试验研究中认识到，要提高排沙底孔的输沙率，必须“束水攻沙”，由此提出了“格栅式排沙廊道＋排沙底孔”的组合型式（简称格栅式排沙底孔），即在电站进水口前沿设置一道格栅式排沙廊道，排沙底孔与格栅式排沙廊道连通。当排沙底孔泄洪排沙时，排沙底孔的进水水流均匀分布于整个排沙廊道的上方。由于排沙廊道顶部格栅的作用，水流在排沙廊道内及其周边形成螺旋流或结构紊乱的涡流，大大增强了水流的挟沙能力，使淤积在排沙廊道及周边区域的泥沙迅速排空。为了验证格栅式排沙底孔的适应性，我们将这一型式应用于另一水电站工程，同样收到良好的排沙效果。

2泥沙模型试验成果介绍

2.1A工程模型试验成果

A水电工程位于云南省金沙江一级支流硕多岗河，是以单一发电为开发目标的引水式电站。工程所在河段属多沙河流，坝址多年平均悬移质输沙量63.70万t，推移质输沙量19.10万t，推移质重度γs=2.78t/m3，淤积干容重γs’＝1.60t/m3，中值粒径d50=33.3mm，平均粒径dpj=52.9mm。

1前言

黄河是一条举世瞩目的多沙河流，小浪底水库承接来自黄河三门峡及小浪底库区的全部来沙量，泥沙淤积将是水库运用面临的突出问题之一。加强对水库水文泥沙测验及泥沙调度运用，控制库区泥沙冲淤变化，关系到小浪底水库的使用寿命及社会与经济效益发挥，因此，小浪底水库的泥沙问题备受国内外水利专家的关注。

小浪底库区泥沙淤积测验常设断面174个，其中干流布设56个，左岸21条支流布设65个，右岸19条支流布设53个。根据设计要求，干流上的断面在高程275m以上左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个，在高程250m以下各埋设地形桩1个；支流上部分较窄断面，左、右岸埋设端点桩、控制桩各1个，而地形桩则视具体情况酌情埋设，同时，为找桩定线的方便，在端点桩附近加埋了指示桩。

小浪底水库蓄水至275m时，形成东西长130km，南北宽300～3000m的狭长水域，断面法实测总库容为126.5亿m3，其中，支流库容占总库容的41.1%。通过近几年的泥沙淤积观测，结合枢纽近几年来的调度运用情况，这里对小浪底水库的泥沙问题进行了初步的分析与探讨。

2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：

1引水枢纽各主要建筑物设计原理

引水枢纽工程主要建筑物包括：上游导流堤、泄洪闸、人工弯道、进水闸、冲沙闸、曲线形悬臂式挡沙坎、消力池、引水渠道。在人工弯道进口处，修建导流堤，并向上延伸与河道两岸平缓的连接，以便束水导流，使水流平顺的进入引水弯道。设置泄洪闸用以泄洪排沙，减少泥沙进入人工弯道，保证引水弯道有良好的进水条件；在洪水季节，泄水排沙，平时可关闭壅水，保证下游工农业用水，在寒冷季节还可将冰凌、漂浮物排向下游。在人工弯道设计时，要充分利用天然稳定的河湾，加以整治，即可作为引水弯道；弯道设计流量要综合考虑进水闸的流量和含沙量较大季节河湾流量，使弯道内产生较强的横向环流作用，有利于排沙。进水闸与冲沙闸设置在引水弯道末端，按正面引水侧面排沙的原则布置，进水闸与冲沙闸两轴线的夹角以33度为宜，使冲沙闸各闸孔均匀排沙。进水闸底板高程要高出原河床，这样可以减少泥沙入渠，并可增大闸前泥沙淤积库容，有利于定期冲沙。进水闸前设置曲线形悬臂式挡沙坎，可增强横向环流的作用，还可将泥沙导向冲沙闸，挡沙坎悬臂板末端加宽并延伸到冲沙闸边孔，有利于引水防沙，引水面做成流线型，以免扰动水流。冲沙闸底板高程也要高于原河床，可增大闸下冲沙水头，有利于排沙。进水闸下游消能建筑物，多采用底流型降低护坦式的消能方式，消力池紧接闸室布置，在池中利用水跃进行消能，使水流在消力池中发生淹没水跃，池中布置排水孔，下设砂石反滤层，保证下游引水渠道的安全运行。下游引水渠道根据水力最佳断面及经济实用断面综合确定，常采用梯形断面渠道、混凝土板衬砌。

2引水枢纽主要设计内容

枢纽工程总体布置：根据基本资料确定工程的等级、级别、洪水标准，可参考《水闸设计规范》、《水闸》、《取水工程》等文献，并结合地形及方案比较，确定采用什么类型引水枢纽，这里以人工弯道式引水枢纽为例，根据经验公式确定弯道的底宽、半径、中心线长度等参数，根据工程各主要建筑物的作用和设计原理，合理布置建筑物的位置。枢纽工程水力设计：首先，根据水力最佳断面和经济实用断面确定下游引水渠道的断面尺寸，利用《水力学》中的迭代计算公式确定渠道正常水深；其次，根据《水闸设计规范》确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的闸孔总净宽及单孔净宽，利用试算法确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的设计洪水位及校核洪水位；最后，根据《水力学》进行各闸的消能防冲计算。

枢纽工程防渗计算：根据工程的要求，需对进水闸、冲沙闸、泄洪闸设计洪水位和校核洪水位都进行防渗计算，计算过程相似；根据《水工建筑物》拟定各闸室的地下轮廓，采用改进阻力系数法进行渗流计算。首先进行阻力系数的计算，确定渗透压力，绘制渗压水头分布图，最后计算闸底板水平段渗透坡降和渗流出口处坡降以及允许坡降并进行比较，均要满足闸基的抗渗稳定要求。闸室稳定分析：首先，确定各闸室荷载，包括：闸底板、闸墩自重、工作桥自重、闸门自重、检修桥自重、启闭力、水自重、水平水压力、扬压力；根据荷载和偏心受压公式分别验算各闸室完建期、设计洪水位期、校核洪水位期的闸室基底应力，结果均要满足规范要求；根据《水闸》公式，验算各闸室的抗滑稳定性，结果均要满足闸室的抗滑稳定要求。

闸室结构设计：首先要验算各闸的边墙基底应力及抗滑稳定性，均需满足规范要求，其次，根据偏心受压公式，进行闸墩结构设计，对闸墩进行配筋计算；最后，采用弹性地基梁法对各闸底板进行结构计算，确定底板最大弯矩值，利用最大弯矩对底板进行配筋，配筋后对闸底板进行裂缝校核，结果要符合规范要求。闸室工作桥结构计算：首先根据各闸纵梁的跨度，拟定梁、悬臂板的断面尺寸，确定作用在梁上的荷载，计算弯矩，根据最大弯矩对悬臂板、纵梁进行配筋计算，其中，纵梁还需要进行抗剪腹筋的计算，最后，根据《水工钢筋混凝土结构学》钢筋骨架的构造要求，配置腰筋和拉筋，确定工作桥的配筋图。

1概述

葛洲坝水利枢纽是以通航、发电为主要效益的大型水利工程，是三峡水利枢纽的反调节水库和航运梯级。长江年入库水量4500亿m3,年均输沙量达5.3亿t。为了减少电厂前沿的淤积和泥沙过机，在大江电厂机组进水口下部设置了14个排沙底孔。葛洲坝大江电厂排砂底孔1987年投入运行，根据洪水入库情况，各排砂底孔每年分别开启运行数10天。2001年，在大江电厂排砂底孔进口检修门槽潜水检查时，发现底槛钢板两侧混凝土都有冲蚀，底槛中部区有大小不等的冲坑，冲坑发生在底槛二期混凝土区，多数冲坑大骨料和钢筋出露（冲坑统计见表1）。为此，葛洲坝电厂委托国家电力公司华东勘测设计研究院进行了葛洲坝大江电厂排砂底孔进口检修门底槛冲坑处理设计。江苏省海洋工程总公司承包了底槛冲坑处理工程。

2冲坑形成原因分析

大江电厂排砂底孔位于机组进水口下端，进口底板高程29.2m，与机组进水口底板高程差约11.5m。排砂底孔进水喇叭口尺寸8.55m×7.1m（高×宽），渐变到流道尺寸为5m×5m，计算水头18.6m下的单孔排沙流量为200m3/s，平均流速3.3～4.7m3/s。流道断面向下游渐变为2.3m×5.5m，流道出口段平均流速可达15.8m3/s。电厂机组进水前沿的淤积和泥沙主要是沙质推移质和卵石推移质。排砂底孔通常在汛期入库流量大于25000m3/s期间开启冲沙，每年排沙1～2次。根据电厂运行和水下检查情况，排砂底孔进口检修门底槛冲坑形成的原因可能有以下几点：

（1）大江电厂排砂底孔进口检修门底槛冲坑的出现与机组发电、进水口旋流冲磨有关。2004年1月，20#左排砂底孔进口在相邻机组停机情况下，潜水检查和水下摄影显示：进口底板面无淤积，冲坑内充填有卵石推移质，裸露的底板混凝土面上卵石似回旋状，冲坑显然受到挟石水流的冲磨。

（2）排砂底孔开启冲沙，挟沙（卵石）水流通过进口底板磨损区，水流发生紊乱，推移质撞击磨损面，加速了冲坑的形成和发展。

1枢纽工程选址对坝型影响

芣兰岩河又称虹霓河、寺头河，是露水河的一级支流，全长54km，在山西境内长47km。河道在虹霓村至槐树坪村形成长约2.5km的峡谷地带，两岸岸坡陡立，河谷底宽20～70m，且两岸山坡多基岩裸露，因此，将虹乙水库枢纽工程选在该河段。该段河道呈深“U”型，两岸陡崖、陡坡基本对称分布，从下至上有3道垂直陡崖及陡崖间陡坡组成，3道陡崖分别高约40m，20m，30m，崖顶高程分别为715．00～720．00m，735．00～750．00m，780．00～810．00m，在虹霓村口处有一滚水坝，滚水坝后为一陡坎，水流在陡坎处形成瀑布跌落河谷，瀑布高约55m。上游河段（上坝址）虹霓村滚水坝下游约1700m处河谷狭窄对称，两岸陡峭、岩石出露，坝址区无断层通过，两岸卸荷裂隙有发育，岩体相对较完整，地形地质条件比较适合混凝土拱坝、重力坝，泄洪、排沙及取水建筑物可与大坝整体布置，泄洪、排沙效果有保证；水库正常蓄水位较高，有利于提高自流灌溉面积；大坝总体工程量较小，总体投资较省。但河谷狭窄，泄洪排沙、取水建筑物布置受到限制，在施工组织、质量控制等方面技术难度较大。下游河段（下坝址）距滚水坝约1880m处河谷相对上游较开阔，适宜坝型为混凝土重力坝，泄洪、排沙及取水建筑物可与大坝整体布置，泄洪、排沙效果有保证；泄洪排沙、取水建筑物布置相对便利。但大坝工程量大，总体投资较大。经综合比较，两坝址地质条件相近，工程规模相同，从主体工程投资来看，上坝址投资较少，确定上坝址为推荐坝址。

2工程地质条件

坝址区地层为单斜构造，各岩层呈整合接触，岩层倾角平缓，呈水平状。两坝肩下部均为近垂直的陡崖，上部为陡坡，两侧地形基本呈均匀对称状，出露地层均为中厚层状石英砂岩夹薄层粉砂质页岩，巨厚层状石英砂岩，岩层产状呈近水平状，略倾向左岸；两岸发育较多顺河床向的卸荷裂隙，近垂直状；左坝肩陡崖中不存在无倾向河道的缓倾角裂隙面，斜坡中钻孔揭露弱风化基岩层厚约11.8m，推测陡崖部位弱风化基岩层厚6～10m，自然岸坡和开挖切坡较稳定；右坝肩地质条件与左坝肩基本相同，但右岸岩层略倾向河道，岩层中软弱夹层可能存在软化现象，受扰动时岩块可能会沿卸荷裂隙及粉砂质页岩层面产生滑移，易产生失稳现象。坝基基岩主要为中厚层状石英砂岩，局部夹薄层粉砂质页岩，上部弱风化岩体中裂隙较发育，岩体完整性差，下部微风化岩体较完整。覆盖层厚约10.5m，为砂卵石层。坝基抗滑稳定主要受粉砂质页岩夹层层面控制，其各力学参数较低，坝基抗滑稳定较差，坝基可能会沿粉砂质夹层层面产生滑移。

3坝型比选

3.1枢纽布置方案

一、项目概况

北川河由于河床比降大，水流湍急，洪水因暴雨形成，陡涨陡落，峰量高，历时短，又多发生在夜晚，防不胜防。本次北川河治理防洪标准采用百年一遇，百年一遇洪峰流量430m3/s。查阅北川河多年的泥沙统计资料可知，北川河泥沙含量并不大，但是泥沙颗粒非常细，小于0.05mm细颗粒占65.7%，夏季水色黄浊，感官较差，影响景观效果。而这一季节正是人们渴望亲水的季节，水质制约着西宁市人居环境的改善，也不利于提升城市品位和旅游形象。因此，市委市政府提出了“清水入城”的总体要求。对于超细颗粒泥沙的沉淀处理方案也成为本项目的一个难点和挑战。

二、工程设计总体方案

1.泥沙沉淀方案

从项目基本情况可以看出，要实现“清水入城”的总体目标，核心是解决水色黄浊的问题，也就是超细颗粒的沉淀问题。北川河水量丰沛，多年平均流量17.4m3/s，汛期7—9月，月平均流量大于30m3/s，若对全部天然来水进行沉淀处理后再进入城区，难度非常大。因此，对泥沙的处理方案总体思路确定为“以排为主、按需处理”，在工程总体布局上，将河道分为内河和外河，内河是城区的生态景观核心，外河在城区外侧，肩负着防洪保安的作用，根据河道位置和功能的不同区别对待，仅对内河所需的生态水量进行沉沙处理，保证内河为清水，外河仍然以泄洪排沙为主。经计算，从水环境角度，内河所需生态水量为2.7m3/s。也就是说，只对这一部分水量进行泥沙处理，其余水量通过外河排走。根据工程实际情况，对常规泥沙处理方法、排沙漏斗、超磁工艺等泥沙处理方案进行了比较。（1）常规沉沙池方案常规沉沙池多用于灌溉、供水、引水发电等，为减少田间淤积或降低水轮机、水泵磨蚀而设，多用于处理0.05mm以上的泥沙。沉沙条渠可根据进出口建筑物控制，对泥沙沉降进行一定调节，使沉降效果较好，但长度大、占地大。经初步计算，本工程若采用传统沉沙条渠，处理2.7m3/s的流动水量，需要池长8.1km、水深2.5m、宽200m。针对西宁市区用地紧张的情况，常规沉沙条渠池是不适用的。（2）排沙漏斗清水分离装置排沙漏斗对粒径大于0.5mm的泥沙排除率接近100%，对粒径为0.5～0.05mm的泥沙可排除90%以上。排沙耗水量平均仅占总引水量的3%～5%，但是常规排沙漏斗对小于0.05mm的泥沙沉降率不理想。近年，周著教授等科技工作者在常规排沙漏斗的基础上，针对小于0.05mm以下粒径的泥沙，进一步研制出了排沙漏斗清水分离装置，可对超细颗粒的浑水进行沉淀、分离，达到很好的效果，但仅在农村饮水等少量工程中应用，还没有较大流量的实际工程经验。排沙漏斗清水分离装置的优点：占地小，无须外加动力，运行管理简单，排除泥沙直接冲走，不需清淤。缺点是需要较大的高差，对本工程而言，需要8m左右的高差。（3）超磁工艺处理高浊度水超磁工艺处理高浊度水的工作原理是：浑水经提升至混凝反应池，与一定浓度磁粉均匀混合，形成以磁粉为“核”的微磁絮团；混凝反应池出水流入超磁分离设备，在高强度磁场作用下，磁性微絮团吸附在磁盘上，磁盘在旋转过程中絮团被带出水面，通过位于水面之上的刮渣条将吸附的絮团从磁盘上刮离，实现微磁絮团与水体的分离，出水返回景观水体。由磁盘打捞出来的微磁絮团经磁回收系统实现磁粉和非磁性污泥的分离，磁粉循环使用，污泥进入污泥池，处理或外运。本处理方案的优点是占地小，处理效果好，且有保证。缺点是投资大，后期运行费较高。（4）沉沙方案及建议根据以上比较分析，沉沙条渠占地大，不适用于本工程，本工程可以采用湖泊形沉沙池，通过对沉沙池出口节制闸进行控制，采用静置沉沙的方式，以利于细颗粒悬移质的沉淀，当分水闸放水入沉沙池沉淀至水变清后，再向景观水系内河放水。根据工程实际情况推荐方案：主沉沙池选用静置沉沙方案，同时在岸边建设1个1m3/s的排沙漏斗浑水分离清水装置试验工程，进行悬移质泥沙处理实验，若实验效果较好，可在大沉沙池淤积满后不进行清淤，作为后期利用土地。

2.工程总体布局

【摘要】随着渔业的发展，淡水网箱养鱼越来越受欢迎，其规模也在不断扩大。但是因为鱼饵的利用率非常低，同时也受鱼类的代谢产物的影响，都对周围的水生态环境产生了恶劣的影响。本文结合产业前沿技术和相关监测历史数据分析了网箱养鱼对云南省芒里水库水环境造成的影响，针对网箱养鱼对水环境的影响和水库的改变状况提出了相应的应对措施，以期尽快改善和恢复芒里水库的水生态环境。

【关键词】网箱养鱼；水生态环境；芒里水库

引言

网箱养鱼是指在箱体中进行鱼类养殖，这种由合成纤维或金属网组装而成的形状较为规则的箱体，放置在水体中，箱内水体能够和箱外水体实现持续的交换，使得箱体内能够形成适合鱼类生长的环境，网箱养鱼的做法具有成本较低，收益较快，且经济效益高，管理简单等诸多优点。自20世纪80年代以来，我国便开始了网箱养鱼的产业模式，此后集约化的网箱养殖模式在中国发生了全新的变化。然而，随着网箱养鱼的规模和强度日益增强，绝大多数的水体部分或全部出现了水质恶化的情况，极大地影响了网箱养殖的收益，给渔民造成了难以承受的经济损失。因此，有人提出，网箱养鱼应控制在水体最大自净能力范围内进行，以降低网箱养鱼对水环境造成的破坏。该说法引起了国内外各界学者的持续重视。

1网箱养鱼对水环境造成污染的来源

（1）喂食残饵。一方面网箱养鱼呈现出高密度和集约化的形式，另一方面人工投送的鱼饵或冷冻鱼类等。因为这些诱饵的投送量过大造成在箱体内残余堆积，或喂食方法不合理，或者也可能是由于鱼类之间相互争夺导致箱体震动而使食物未能被摄入鱼体内，从而沉入箱底。残留的鱼饵富含蛋白质，脂肪，碳水化合物，矿物质和其他营养成分，这些成分溶解并释放在水体中，使得水中的营养物质的浓度急剧增高。如今，究竟应该投送多少鱼饵还没有明确的研究，因为残留的饵料和粪便难以得到收集和区分。在20世纪90年代，欧洲的一些渔民在网箱养殖鲑鱼的过程中，投送的鱼饵有90%被鱼类摄入，而摄入食物只有30%的食物用于自身的生长，其中65%作为新陈代谢产物排出，其余的10%成为粪便排出到水体中。在现在的养鱼生产过程中，直接沉入水体的鱼食大约占总投入量的13％~15％，而85％~87％的饲料被鱼类摄入体内消耗。

黄河口地区河床主要处于一个堆积的环境，当河流来沙不能全部输送至深海，则在河口地区发生沉积。从纵剖面上看，一般都存在着突出于上下游河段河底连线之上的成型堆积体，其中淤积部位处于河口段与口外滨海段的交接地区，亦即口门附近，称之为拦门沙。拦门沙形成之后，侵蚀基面抬高，对河口泄水排沙不利，导致水位壅高，泥沙沉积，产生溯源淤积，对尾闾河道具有负面的反馈影响。近年来，随着经济社会的持续发展，黄河两岸工农业用水量的持续增长，进入河口的水沙条件发生变异，尾闾河道主槽萎缩严重，防洪压力增大。因此，为减轻黄河下游河道及河口地区的淤积，一些专家提出采取疏浚、拖淤等措施治理河口拦门沙，尽可能保持口门畅通，以利泄洪排沙入海。然而，河口拦门沙演变剧烈，影响因素极为复杂，疏浚效果难于预测。目前黄河口尚未建立实体模型，同时在黄河口拦门沙地区还缺乏挖沙疏浚的实践，尚有很多关键技术问题和理论问题亟待解决。为此，本文采用概化物理模型[1]对河口拦门沙疏浚效果进行试验研究，为黄河口综合治理提供参考。

1试验的基本情况

1.1模型比尺模型设计为水平比尺λL=1000，垂直比尺λH=50，模型下边界设在海底高程达-14m的海域，上边界设在西河口以上1.5km处，模拟尾闾河道及河口长66km(如图1所示)，采用电木粉作为模型沙。由于模型的变率较大，必然造成一定的相似性损失，为尽可能保证模型与天然相似，模型试验按照模型相似率理论进行设计，并通过水位及冲淤量等模型率定试验对有关比尺进行适当的调整，确保主要物理量相似，使试验结果满足研究内容的要求。

图1模型平面布置

天然河道的水流一般处于紊流状态，保证水流相似的条件为重力相似和阻力相似，则流速比尺λV=λ1/2H=7.07，糙率λn=λ1/6H(λH/λL)1/2=0.43。在天然情况下，原型试验段的糙率系数一般在0.009～0.014之间，则要求模型糙率一般在0.0209～0.0325之间。对于动床模型，电木粉的糙率系数在0.02左右，小于设计要求的糙率。但由于概化模型的变率较大，河道的形态阻力和边壁阻力较大，模型的综合糙率基本能够满足设计要求，这一点在验证试验中得到了印证。

悬移质运动相似的条件为悬移、起动和冲淤相似。起动相似条件要求起动流速比尺与流速比尺相等，即λVc=λV。沉降相似比尺λω=λV(λH/λL)0.75=0.75，粒径比尺λd=(λωλV/λγs-γ)1/2=0.45。为保证模型中河床冲淤与原型相似，含沙量比尺经过多次验证试验调整后，模型试验最终采用λs=0.9，即λs=λs*=0.9。冲淤时间比尺：λt2=λLλγ′/λVλS=341。

流的高程度开发利用，带来了防洪、灌溉、供水、发电等巨大社会、经济效益，但是，天然洪水水沙过程改变了，水库淤积了，河床抬高了，河道断流了……这种现象在黄河上尤为严重。河流和人类一样是有生命的，人类对水、河流的开发利用应有一定限度，否则就会影响河流的健康，进而影响人类自己。

“维持黄河健康生命”是一种新的治河理念，其初步理论框架为：“维持黄河健康生命”是黄河治理的终极目标，“堤防不决口，河道不断流，污染不超标，河床不抬高”是体现其终极目标的四个主要标志。河流生命的核心是水，命脉是流动。河流生命的形成、发展与演变是一个自然过程，有其自身的发展规律，并对外界行为有着巨大的反作用力和规范性。初步考虑，要实现“维持黄河健康生命”的目标，黄河治理应通过九条途径，即：减少入黄泥沙的措施建设；流域及相关地区水资源利用的有效管理；增加黄河水资源量的外流域调水方案研究；黄河水沙调控体系建设；制定黄河下游河道科学合理的治理方略；使下游河道主槽不萎缩的水量及其过程塑造；满足降低污径比使水质不超标的水量补充要求；治理黄河河口，以尽量减少其对下游河道的反馈影响；黄河三角洲生态系统的良性维持。

对于黄河下游的洪水泥沙管理来讲，维持黄河健康生命的内涵具体可描述为：利用中游水库群的水沙联合调度塑造协调的水沙关系，恢复、维持下游主槽过流能力；利用人工、自然的措施逐步缓解“二级悬河”严峻形势，调整滩槽洪水期分流比，减少“横河、斜河、滚河、顺堤行洪”几率，确保黄河安澜；将具有典型滞洪沉沙功能的黄河下游滩区纳入蓄滞洪区管理，滩区享受国家蓄滞洪区补偿政策，从政策面上构筑人、河、沙和谐的管理环境，以使洪水泥沙管理能够实施和延续。

一、黄河中、下游洪水控制现状

目前，黄河下游防洪的关键性控制工程小浪底水利枢纽工程已经建成，并于2001年投入运用。除了正在规划阶段的中游碛口、古贤和沁河河口村水库外，黄河中下游的防洪体系已基本建立，以万家寨、三门峡、小浪底、陆浑、故县五座水库为主形成了水库联合调度体系。1998年以来，国家又加大了对黄河下游治理的投入力度，开展了下游堤防加高加固，险点处理，险工加高改建和河道整治工程建设，形成了河道工程体系，以东平湖、北金堤、南北展等蓄滞洪区形成了蓄滞洪体系。水文、通讯、组织指挥、抢险救灾等防洪非工程措施也在近些年得到了发展和提高，整体上使黄河下游防洪形势明显改观。上述工程体系“上拦下排，两岸分滞”和非工程措施构成了当前黄河下游总的洪水控制现状。

具体表现为：一是小浪底水库和三门峡、故县、陆浑等水库联合调度，调蓄洪水，显著削减了黄河下游稀遇洪水，使花园口断面百年一遇洪峰流量由29200立方米每秒削减到15700立方米每秒，千年一遇洪峰流量由42100立方米每秒削减到22600立方米每秒，接近花园口设防流量22000立方米每秒。“上大洪水”逐步得到控制，“下大洪水”和“上下较大洪水”得到一定程度控制。二是利用小浪底水库拦沙和调水调沙库容可减轻下游河道淤积76亿吨相当于20年左右的淤积量。三是堤防已经满足2000年水平设计水位的高度要求，抗洪能力得到加强，同时高村以下河势也得到初步控制。