排沙范文10篇

1前言

陜南山區(qū)河流來水來沙有別于北方多沙河流，其特點(diǎn)是，含沙量較低，推移質(zhì)泥沙占的比例大，水資源豐富。數(shù)十年來，在陜南山區(qū)河流上修建了眾多的中小型水庫(kù)，這些水庫(kù)為當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大的促進(jìn)作用，但隨著水庫(kù)蓄水運(yùn)用時(shí)間的增長(zhǎng)，水庫(kù)淤積問題越來越明顯，個(gè)別水庫(kù)甚至面臨淤滿報(bào)廢的危險(xiǎn)。所以對(duì)水庫(kù)排沙運(yùn)用的要求越來越高。多年來我們?cè)陉兡仙讨菔心锨厮畮?kù)和二龍山水庫(kù)開展了長(zhǎng)期的不同形式的水庫(kù)排沙運(yùn)用，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)陜南乃至全國(guó)山區(qū)中小型水庫(kù)排沙運(yùn)用具有重要的推廣和參考意義。

2南秦水庫(kù)排沙運(yùn)用

南秦水庫(kù)位于南秦河中下游，距商州市9km，主河長(zhǎng)44km。水庫(kù)總庫(kù)容1019萬m3，其中有效庫(kù)容490萬m3。庫(kù)區(qū)原河床平均比降6.4‰，控制流域面積453km2。水庫(kù)庫(kù)區(qū)平均寬度僅140m，屬于典型的山區(qū)河道型水庫(kù)。水庫(kù)于1974年5月建成，1977年開始蓄水運(yùn)用。壩高29m，水庫(kù)左壩肩設(shè)泄洪排沙隧洞，洞徑2.5m，進(jìn)口底坎高程98m(原河床高程95m)，平洞流量14m3/s,最大泄量110m3/s。水庫(kù)多年平均來水量1.62億m3，平均流量5.14m3/s，常流量1m3/s。多年平均懸移質(zhì)輸沙量53.3萬t，根據(jù)庫(kù)區(qū)淤積物分析，推懸比為1∶1。汛期6～9月水量和沙量分別占全年的55.4%和92.9%，入庫(kù)最大含沙量達(dá)200kg/m3。南秦水庫(kù)運(yùn)行到1979年，庫(kù)區(qū)淤積泥沙121萬m3，到1983年，淤積泥沙299萬m3，1982年以前庫(kù)水位較低，平均在110m左右，淤積形態(tài)為錐體，有效庫(kù)容淤損52%，預(yù)計(jì)水庫(kù)壽命將在2000年前告終。為了恢復(fù)有效庫(kù)容，延長(zhǎng)水庫(kù)使用壽命，于1984年汛末進(jìn)行了水庫(kù)泄空排沙試驗(yàn)，沖走原淤積泥沙100萬m3，使庫(kù)容恢復(fù)到1980年水平。通過泄空沖刷，形成了一條延伸至庫(kù)尾的主槽，近壩段沖刷主槽邊岸直立，以大塊坍塌的形式向兩岸展寬。實(shí)踐證明泄空排沙效果顯著[1,2]。1992年水庫(kù)淤積量又回升到367萬m3。該時(shí)期庫(kù)水位一般在114～116m之間，水庫(kù)淤積具有三角洲和錐體雙重淤積形態(tài)。1993年水庫(kù)再度泄空沖刷，沖走淤積物118萬m3，在距壩1.8km以內(nèi)形成明顯的主槽，主槽寬度達(dá)到100m左右，灘槽差在4～6m之間。通過1994年淤積測(cè)量，部分河段沖刷主槽已發(fā)展到兩岸，淤積泥沙基本上已全部排出庫(kù)外，但也有部分河段在岸邊留有死灘，這是由于沖刷期來水量偏少，屬于枯水年，主汛期平均來流量沒有超過5m3/s，最大流量為70m3/s，且次數(shù)少歷時(shí)短。實(shí)踐證明排沙量與來水量成正比，來水量愈大排沙效益愈好。圖1為不同時(shí)期庫(kù)區(qū)淤積縱剖面，圖2為橫斷面沖淤形態(tài)。水庫(kù)沖刷時(shí)，出庫(kù)泥沙中有大量的10～50mm的卵石，是庫(kù)區(qū)中部和尾部的推移質(zhì)淤積物。泄空沖刷使床沙粗化，沖刷后灘槽的床沙組成有非常大的差別，見表1。

南秦水庫(kù)除采用泄空沖刷外，多年來堅(jiān)持汛期異重流排沙，平均約排泄40%的入庫(kù)懸移質(zhì)泥沙。通過以上兩種形式的排沙，南秦水庫(kù)可以保持70%的庫(kù)容長(zhǎng)期使用。

表1南秦水庫(kù)庫(kù)區(qū)床沙組成百分?jǐn)?shù)(粒徑單位：mm)

在多沙河流上，無論是高壩大庫(kù)的高水頭電站，還是低水頭河床式樞紐，電站進(jìn)水口的取水排沙歷來是水電工作者十分關(guān)注的問題。眾所周知，泥沙磨損對(duì)水輪機(jī)造成的破壞作用是非常嚴(yán)重的。為了減少粗沙（推移質(zhì)、躍移質(zhì)）過機(jī)，工程實(shí)踐中已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，不同類型的工程措施被成功地利用。主要措施有：（1）利用泥沙垂線分布上細(xì)下粗的特點(diǎn)，引取表層水流，底層含沙水流通過排沙底孔或利用導(dǎo)沙坎引向沖刷閘排出庫(kù)外；（2）利用彎道環(huán)流的水流特點(diǎn)，正面引水，側(cè)面排沙；（3）利用排沙廊道、截沙槽或沉沙池，通過人為制造的螺旋流排泄泥沙。

對(duì)于高水頭樞紐，設(shè)置排沙底孔或泄洪排沙洞是減少粗沙過機(jī)的有效措施。排沙底孔一般布置在電站進(jìn)水口的下部，利用泄洪在電站進(jìn)水口前形成沖刷漏斗。沖刷漏斗越大，越有利于攔截粗沙，減少粗沙過機(jī)。對(duì)于低水頭河床式樞紐，排沙底孔布置在電站進(jìn)水口下部比較困難，布置在電站進(jìn)水口兩側(cè)，沖刷漏斗范圍較小，難以達(dá)到理想的排沙效果；因此一般多修建排沙廊道，利用廊道內(nèi)的螺旋流排泄泥沙。

我們?cè)趯?duì)電站進(jìn)水口的排沙問題進(jìn)行泥沙模型試驗(yàn)研究中認(rèn)識(shí)到，要提高排沙底孔的輸沙率，必須“束水攻沙”，由此提出了“格柵式排沙廊道＋排沙底孔”的組合型式（簡(jiǎn)稱格柵式排沙底孔），即在電站進(jìn)水口前沿設(shè)置一道格柵式排沙廊道，排沙底孔與格柵式排沙廊道連通。當(dāng)排沙底孔泄洪排沙時(shí)，排沙底孔的進(jìn)水水流均勻分布于整個(gè)排沙廊道的上方。由于排沙廊道頂部格柵的作用，水流在排沙廊道內(nèi)及其周邊形成螺旋流或結(jié)構(gòu)紊亂的渦流，大大增強(qiáng)了水流的挾沙能力，使淤積在排沙廊道及周邊區(qū)域的泥沙迅速排空。為了驗(yàn)證格柵式排沙底孔的適應(yīng)性，我們將這一型式應(yīng)用于另一水電站工程，同樣收到良好的排沙效果。

2泥沙模型試驗(yàn)成果介紹

2.1A工程模型試驗(yàn)成果

A水電工程位于云南省金沙江一級(jí)支流碩多崗河，是以單一發(fā)電為開發(fā)目標(biāo)的引水式電站。工程所在河段屬多沙河流，壩址多年平均懸移質(zhì)輸沙量63.70萬t，推移質(zhì)輸沙量19.10萬t，推移質(zhì)重度γs=2.78t/m3，淤積干容重γs’＝1.60t/m3，中值粒徑d50=33.3mm，平均粒徑dpj=52.9mm。

1前言

黃河是一條舉世矚目的多沙河流，小浪底水庫(kù)承接來自黃河三門峽及小浪底庫(kù)區(qū)的全部來沙量，泥沙淤積將是水庫(kù)運(yùn)用面臨的突出問題之一。加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)水文泥沙測(cè)驗(yàn)及泥沙調(diào)度運(yùn)用，控制庫(kù)區(qū)泥沙沖淤變化，關(guān)系到小浪底水庫(kù)的使用壽命及社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮，因此，小浪底水庫(kù)的泥沙問題備受國(guó)內(nèi)外水利專家的關(guān)注。

小浪底庫(kù)區(qū)泥沙淤積測(cè)驗(yàn)常設(shè)斷面174個(gè)，其中干流布設(shè)56個(gè)，左岸21條支流布設(shè)65個(gè)，右岸19條支流布設(shè)53個(gè)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，干流上的斷面在高程275m以上左、右岸埋設(shè)端點(diǎn)樁、控制樁各1個(gè)，在高程250m以下各埋設(shè)地形樁1個(gè)；支流上部分較窄斷面，左、右岸埋設(shè)端點(diǎn)樁、控制樁各1個(gè)，而地形樁則視具體情況酌情埋設(shè)，同時(shí)，為找樁定線的方便，在端點(diǎn)樁附近加埋了指示樁。

小浪底水庫(kù)蓄水至275m時(shí)，形成東西長(zhǎng)130km，南北寬300～3000m的狹長(zhǎng)水域，斷面法實(shí)測(cè)總庫(kù)容為126.5億m3，其中，支流庫(kù)容占總庫(kù)容的41.1%。通過近幾年的泥沙淤積觀測(cè)，結(jié)合樞紐近幾年來的調(diào)度運(yùn)用情況，這里對(duì)小浪底水庫(kù)的泥沙問題進(jìn)行了初步的分析與探討。

2水庫(kù)泥沙運(yùn)用的設(shè)計(jì)原則

按小浪底水庫(kù)泥沙運(yùn)用的設(shè)計(jì)思想，小浪底水庫(kù)泥沙運(yùn)用應(yīng)遵循的主要原則是：

1引水樞紐各主要建筑物設(shè)計(jì)原理

引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進(jìn)水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進(jìn)口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進(jìn)入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進(jìn)入人工彎道，保證引水彎道有良好的進(jìn)水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時(shí)可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計(jì)時(shí)，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計(jì)流量要綜合考慮進(jìn)水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進(jìn)水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進(jìn)水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進(jìn)水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫(kù)容，有利于定期沖沙。進(jìn)水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強(qiáng)橫向環(huán)流的作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動(dòng)水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進(jìn)水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護(hù)坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進(jìn)行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運(yùn)行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。

2引水樞紐主要設(shè)計(jì)內(nèi)容

樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級(jí)、級(jí)別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水閘》、《取水工程》等文獻(xiàn)，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長(zhǎng)度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計(jì)原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設(shè)計(jì)：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》中的迭代計(jì)算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進(jìn)行各閘的消能防沖計(jì)算。

樞紐工程防滲計(jì)算：根據(jù)工程的要求，需對(duì)進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位都進(jìn)行防滲計(jì)算，計(jì)算過程相似；根據(jù)《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。首先進(jìn)行阻力系數(shù)的計(jì)算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計(jì)算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進(jìn)行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚(yáng)壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗(yàn)算各閘室完建期、設(shè)計(jì)洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗(yàn)算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。

閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：首先要驗(yàn)算各閘的邊墻基底應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定性，均需滿足規(guī)范要求，其次，根據(jù)偏心受壓公式，進(jìn)行閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)閘墩進(jìn)行配筋計(jì)算；最后，采用彈性地基梁法對(duì)各閘底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定底板最大彎矩值，利用最大彎矩對(duì)底板進(jìn)行配筋，配筋后對(duì)閘底板進(jìn)行裂縫校核，結(jié)果要符合規(guī)范要求。閘室工作橋結(jié)構(gòu)計(jì)算：首先根據(jù)各閘縱梁的跨度，擬定梁、懸臂板的斷面尺寸，確定作用在梁上的荷載，計(jì)算彎矩，根據(jù)最大彎矩對(duì)懸臂板、縱梁進(jìn)行配筋計(jì)算，其中，縱梁還需要進(jìn)行抗剪腹筋的計(jì)算，最后，根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》鋼筋骨架的構(gòu)造要求，配置腰筋和拉筋，確定工作橋的配筋圖。

1概述

葛洲壩水利樞紐是以通航、發(fā)電為主要效益的大型水利工程，是三峽水利樞紐的反調(diào)節(jié)水庫(kù)和航運(yùn)梯級(jí)。長(zhǎng)江年入庫(kù)水量4500億m3,年均輸沙量達(dá)5.3億t。為了減少電廠前沿的淤積和泥沙過機(jī)，在大江電廠機(jī)組進(jìn)水口下部設(shè)置了14個(gè)排沙底孔。葛洲壩大江電廠排砂底孔1987年投入運(yùn)行，根據(jù)洪水入庫(kù)情況，各排砂底孔每年分別開啟運(yùn)行數(shù)10天。2001年，在大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門槽潛水檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)底檻鋼板兩側(cè)混凝土都有沖蝕，底檻中部區(qū)有大小不等的沖坑，沖坑發(fā)生在底檻二期混凝土區(qū)，多數(shù)沖坑大骨料和鋼筋出露（沖坑統(tǒng)計(jì)見表1）。為此，葛洲壩電廠委托國(guó)家電力公司華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了葛洲壩大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門底檻沖坑處理設(shè)計(jì)。江蘇省海洋工程總公司承包了底檻沖坑處理工程。

2沖坑形成原因分析

大江電廠排砂底孔位于機(jī)組進(jìn)水口下端，進(jìn)口底板高程29.2m，與機(jī)組進(jìn)水口底板高程差約11.5m。排砂底孔進(jìn)水喇叭口尺寸8.55m×7.1m（高×寬），漸變到流道尺寸為5m×5m，計(jì)算水頭18.6m下的單孔排沙流量為200m3/s，平均流速3.3～4.7m3/s。流道斷面向下游漸變?yōu)?.3m×5.5m，流道出口段平均流速可達(dá)15.8m3/s。電廠機(jī)組進(jìn)水前沿的淤積和泥沙主要是沙質(zhì)推移質(zhì)和卵石推移質(zhì)。排砂底孔通常在汛期入庫(kù)流量大于25000m3/s期間開啟沖沙，每年排沙1～2次。根據(jù)電廠運(yùn)行和水下檢查情況，排砂底孔進(jìn)口檢修門底檻沖坑形成的原因可能有以下幾點(diǎn)：

（1）大江電廠排砂底孔進(jìn)口檢修門底檻沖坑的出現(xiàn)與機(jī)組發(fā)電、進(jìn)水口旋流沖磨有關(guān)。2004年1月，20#左排砂底孔進(jìn)口在相鄰機(jī)組停機(jī)情況下，潛水檢查和水下攝影顯示：進(jìn)口底板面無淤積，沖坑內(nèi)充填有卵石推移質(zhì)，裸露的底板混凝土面上卵石似回旋狀，沖坑顯然受到挾石水流的沖磨。

（2）排砂底孔開啟沖沙，挾沙（卵石）水流通過進(jìn)口底板磨損區(qū)，水流發(fā)生紊亂，推移質(zhì)撞擊磨損面，加速了沖坑的形成和發(fā)展。

1樞紐工程選址對(duì)壩型影響

芣蘭巖河又稱虹霓河、寺頭河，是露水河的一級(jí)支流，全長(zhǎng)54km，在山西境內(nèi)長(zhǎng)47km。河道在虹霓村至槐樹坪村形成長(zhǎng)約2.5km的峽谷地帶，兩岸岸坡陡立，河谷底寬20～70m，且兩岸山坡多基巖裸露，因此，將虹乙水庫(kù)樞紐工程選在該河段。該段河道呈深“U”型，兩岸陡崖、陡坡基本對(duì)稱分布，從下至上有3道垂直陡崖及陡崖間陡坡組成，3道陡崖分別高約40m，20m，30m，崖頂高程分別為715．00～720．00m，735．00～750．00m，780．00～810．00m，在虹霓村口處有一滾水壩，滾水壩后為一陡坎，水流在陡坎處形成瀑布跌落河谷，瀑布高約55m。上游河段（上壩址）虹霓村滾水壩下游約1700m處河谷狹窄對(duì)稱，兩岸陡峭、巖石出露，壩址區(qū)無斷層通過，兩岸卸荷裂隙有發(fā)育，巖體相對(duì)較完整，地形地質(zhì)條件比較適合混凝土拱壩、重力壩，泄洪、排沙及取水建筑物可與大壩整體布置，泄洪、排沙效果有保證；水庫(kù)正常蓄水位較高，有利于提高自流灌溉面積；大壩總體工程量較小，總體投資較省。但河谷狹窄，泄洪排沙、取水建筑物布置受到限制，在施工組織、質(zhì)量控制等方面技術(shù)難度較大。下游河段（下壩址）距滾水壩約1880m處河谷相對(duì)上游較開闊，適宜壩型為混凝土重力壩，泄洪、排沙及取水建筑物可與大壩整體布置，泄洪、排沙效果有保證；泄洪排沙、取水建筑物布置相對(duì)便利。但大壩工程量大，總體投資較大。經(jīng)綜合比較，兩壩址地質(zhì)條件相近，工程規(guī)模相同，從主體工程投資來看，上壩址投資較少，確定上壩址為推薦壩址。

2工程地質(zhì)條件

壩址區(qū)地層為單斜構(gòu)造，各巖層呈整合接觸，巖層傾角平緩，呈水平狀。兩壩肩下部均為近垂直的陡崖，上部為陡坡，兩側(cè)地形基本呈均勻?qū)ΨQ狀，出露地層均為中厚層狀石英砂巖夾薄層粉砂質(zhì)頁(yè)巖，巨厚層狀石英砂巖，巖層產(chǎn)狀呈近水平狀，略傾向左岸；兩岸發(fā)育較多順河床向的卸荷裂隙，近垂直狀；左壩肩陡崖中不存在無傾向河道的緩傾角裂隙面，斜坡中鉆孔揭露弱風(fēng)化基巖層厚約11.8m，推測(cè)陡崖部位弱風(fēng)化基巖層厚6～10m，自然岸坡和開挖切坡較穩(wěn)定；右壩肩地質(zhì)條件與左壩肩基本相同，但右岸巖層略傾向河道，巖層中軟弱夾層可能存在軟化現(xiàn)象，受擾動(dòng)時(shí)巖塊可能會(huì)沿卸荷裂隙及粉砂質(zhì)頁(yè)巖層面產(chǎn)生滑移，易產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。壩基基巖主要為中厚層狀石英砂巖，局部夾薄層粉砂質(zhì)頁(yè)巖，上部弱風(fēng)化巖體中裂隙較發(fā)育，巖體完整性差，下部微風(fēng)化巖體較完整。覆蓋層厚約10.5m，為砂卵石層。壩基抗滑穩(wěn)定主要受粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾層層面控制，其各力學(xué)參數(shù)較低，壩基抗滑穩(wěn)定較差，壩基可能會(huì)沿粉砂質(zhì)夾層層面產(chǎn)生滑移。

3壩型比選

3.1樞紐布置方案

一、項(xiàng)目概況

北川河由于河床比降大，水流湍急，洪水因暴雨形成，陡漲陡落，峰量高，歷時(shí)短，又多發(fā)生在夜晚，防不勝防。本次北川河治理防洪標(biāo)準(zhǔn)采用百年一遇，百年一遇洪峰流量430m3/s。查閱北川河多年的泥沙統(tǒng)計(jì)資料可知，北川河泥沙含量并不大，但是泥沙顆粒非常細(xì)，小于0.05mm細(xì)顆粒占65.7%，夏季水色黃濁，感官較差，影響景觀效果。而這一季節(jié)正是人們渴望親水的季節(jié)，水質(zhì)制約著西寧市人居環(huán)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”的總體要求。對(duì)于超細(xì)顆粒泥沙的沉淀處理方案也成為本項(xiàng)目的一個(gè)難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

二、工程設(shè)計(jì)總體方案

1.泥沙沉淀方案

從項(xiàng)目基本情況可以看出，要實(shí)現(xiàn)“清水入城”的總體目標(biāo)，核心是解決水色黃濁的問題，也就是超細(xì)顆粒的沉淀問題。北川河水量豐沛，多年平均流量17.4m3/s，汛期7—9月，月平均流量大于30m3/s，若對(duì)全部天然來水進(jìn)行沉淀處理后再進(jìn)入城區(qū)，難度非常大。因此，對(duì)泥沙的處理方案總體思路確定為“以排為主、按需處理”，在工程總體布局上，將河道分為內(nèi)河和外河，內(nèi)河是城區(qū)的生態(tài)景觀核心，外河在城區(qū)外側(cè)，肩負(fù)著防洪保安的作用，根據(jù)河道位置和功能的不同區(qū)別對(duì)待，僅對(duì)內(nèi)河所需的生態(tài)水量進(jìn)行沉沙處理，保證內(nèi)河為清水，外河仍然以泄洪排沙為主。經(jīng)計(jì)算，從水環(huán)境角度，內(nèi)河所需生態(tài)水量為2.7m3/s。也就是說，只對(duì)這一部分水量進(jìn)行泥沙處理，其余水量通過外河排走。根據(jù)工程實(shí)際情況，對(duì)常規(guī)泥沙處理方法、排沙漏斗、超磁工藝等泥沙處理方案進(jìn)行了比較。（1）常規(guī)沉沙池方案常規(guī)沉沙池多用于灌溉、供水、引水發(fā)電等，為減少田間淤積或降低水輪機(jī)、水泵磨蝕而設(shè)，多用于處理0.05mm以上的泥沙。沉沙條渠可根據(jù)進(jìn)出口建筑物控制，對(duì)泥沙沉降進(jìn)行一定調(diào)節(jié)，使沉降效果較好，但長(zhǎng)度大、占地大。經(jīng)初步計(jì)算，本工程若采用傳統(tǒng)沉沙條渠，處理2.7m3/s的流動(dòng)水量，需要池長(zhǎng)8.1km、水深2.5m、寬200m。針對(duì)西寧市區(qū)用地緊張的情況，常規(guī)沉沙條渠池是不適用的。（2）排沙漏斗清水分離裝置排沙漏斗對(duì)粒徑大于0.5mm的泥沙排除率接近100%，對(duì)粒徑為0.5～0.05mm的泥沙可排除90%以上。排沙耗水量平均僅占總引水量的3%～5%，但是常規(guī)排沙漏斗對(duì)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規(guī)排沙漏斗的基礎(chǔ)上，針對(duì)小于0.05mm以下粒徑的泥沙，進(jìn)一步研制出了排沙漏斗清水分離裝置，可對(duì)超細(xì)顆粒的渾水進(jìn)行沉淀、分離，達(dá)到很好的效果，但僅在農(nóng)村飲水等少量工程中應(yīng)用，還沒有較大流量的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)。排沙漏斗清水分離裝置的優(yōu)點(diǎn)：占地小，無須外加動(dòng)力，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，排除泥沙直接沖走，不需清淤。缺點(diǎn)是需要較大的高差，對(duì)本工程而言，需要8m左右的高差。（3）超磁工藝處理高濁度水超磁工藝處理高濁度水的工作原理是：渾水經(jīng)提升至混凝反應(yīng)池，與一定濃度磁粉均勻混合，形成以磁粉為“核”的微磁絮團(tuán)；混凝反應(yīng)池出水流入超磁分離設(shè)備，在高強(qiáng)度磁場(chǎng)作用下，磁性微絮團(tuán)吸附在磁盤上，磁盤在旋轉(zhuǎn)過程中絮團(tuán)被帶出水面，通過位于水面之上的刮渣條將吸附的絮團(tuán)從磁盤上刮離，實(shí)現(xiàn)微磁絮團(tuán)與水體的分離，出水返回景觀水體。由磁盤打撈出來的微磁絮團(tuán)經(jīng)磁回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)磁粉和非磁性污泥的分離，磁粉循環(huán)使用，污泥進(jìn)入污泥池，處理或外運(yùn)。本處理方案的優(yōu)點(diǎn)是占地小，處理效果好，且有保證。缺點(diǎn)是投資大，后期運(yùn)行費(fèi)較高。（4）沉沙方案及建議根據(jù)以上比較分析，沉沙條渠占地大，不適用于本工程，本工程可以采用湖泊形沉沙池，通過對(duì)沉沙池出口節(jié)制閘進(jìn)行控制，采用靜置沉沙的方式，以利于細(xì)顆粒懸移質(zhì)的沉淀，當(dāng)分水閘放水入沉沙池沉淀至水變清后，再向景觀水系內(nèi)河放水。根據(jù)工程實(shí)際情況推薦方案：主沉沙池選用靜置沉沙方案，同時(shí)在岸邊建設(shè)1個(gè)1m3/s的排沙漏斗渾水分離清水裝置試驗(yàn)工程，進(jìn)行懸移質(zhì)泥沙處理實(shí)驗(yàn)，若實(shí)驗(yàn)效果較好，可在大沉沙池淤積滿后不進(jìn)行清淤，作為后期利用土地。

2.工程總體布局

【摘要】隨著漁業(yè)的發(fā)展，淡水網(wǎng)箱養(yǎng)魚越來越受歡迎，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。但是因?yàn)轸~餌的利用率非常低，同時(shí)也受魚類的代謝產(chǎn)物的影響，都對(duì)周圍的水生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了惡劣的影響。本文結(jié)合產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)和相關(guān)監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)分析了網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)云南省芒里水庫(kù)水環(huán)境造成的影響，針對(duì)網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)水環(huán)境的影響和水庫(kù)的改變狀況提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以期盡快改善和恢復(fù)芒里水庫(kù)的水生態(tài)環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)箱養(yǎng)魚；水生態(tài)環(huán)境；芒里水庫(kù)

引言

網(wǎng)箱養(yǎng)魚是指在箱體中進(jìn)行魚類養(yǎng)殖，這種由合成纖維或金屬網(wǎng)組裝而成的形狀較為規(guī)則的箱體，放置在水體中，箱內(nèi)水體能夠和箱外水體實(shí)現(xiàn)持續(xù)的交換，使得箱體內(nèi)能夠形成適合魚類生長(zhǎng)的環(huán)境，網(wǎng)箱養(yǎng)魚的做法具有成本較低，收益較快，且經(jīng)濟(jì)效益高，管理簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。自20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)便開始了網(wǎng)箱養(yǎng)魚的產(chǎn)業(yè)模式，此后集約化的網(wǎng)箱養(yǎng)殖模式在中國(guó)發(fā)生了全新的變化。然而，隨著網(wǎng)箱養(yǎng)魚的規(guī)模和強(qiáng)度日益增強(qiáng)，絕大多數(shù)的水體部分或全部出現(xiàn)了水質(zhì)惡化的情況，極大地影響了網(wǎng)箱養(yǎng)殖的收益，給漁民造成了難以承受的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有人提出，網(wǎng)箱養(yǎng)魚應(yīng)控制在水體最大自凈能力范圍內(nèi)進(jìn)行，以降低網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)水環(huán)境造成的破壞。該說法引起了國(guó)內(nèi)外各界學(xué)者的持續(xù)重視。

1網(wǎng)箱養(yǎng)魚對(duì)水環(huán)境造成污染的來源

（1）喂食殘餌。一方面網(wǎng)箱養(yǎng)魚呈現(xiàn)出高密度和集約化的形式，另一方面人工投送的魚餌或冷凍魚類等。因?yàn)檫@些誘餌的投送量過大造成在箱體內(nèi)殘余堆積，或喂食方法不合理，或者也可能是由于魚類之間相互爭(zhēng)奪導(dǎo)致箱體震動(dòng)而使食物未能被攝入魚體內(nèi)，從而沉入箱底。殘留的魚餌富含蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物，礦物質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)成分，這些成分溶解并釋放在水體中，使得水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度急劇增高。如今，究竟應(yīng)該投送多少魚餌還沒有明確的研究，因?yàn)闅埩舻酿D料和糞便難以得到收集和區(qū)分。在20世紀(jì)90年代，歐洲的一些漁民在網(wǎng)箱養(yǎng)殖鮭魚的過程中，投送的魚餌有90%被魚類攝入，而攝入食物只有30%的食物用于自身的生長(zhǎng)，其中65%作為新陳代謝產(chǎn)物排出，其余的10%成為糞便排出到水體中。在現(xiàn)在的養(yǎng)魚生產(chǎn)過程中，直接沉入水體的魚食大約占總投入量的13％~15％，而85％~87％的飼料被魚類攝入體內(nèi)消耗。

流的高程度開發(fā)利用，帶來了防洪、灌溉、供水、發(fā)電等巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，但是，天然洪水水沙過程改變了，水庫(kù)淤積了，河床抬高了，河道斷流了……這種現(xiàn)象在黃河上尤為嚴(yán)重。河流和人類一樣是有生命的，人類對(duì)水、河流的開發(fā)利用應(yīng)有一定限度，否則就會(huì)影響河流的健康，進(jìn)而影響人類自己。

“維持黃河健康生命”是一種新的治河理念，其初步理論框架為：“維持黃河健康生命”是黃河治理的終極目標(biāo)，“堤防不決口，河道不斷流，污染不超標(biāo)，河床不抬高”是體現(xiàn)其終極目標(biāo)的四個(gè)主要標(biāo)志。河流生命的核心是水，命脈是流動(dòng)。河流生命的形成、發(fā)展與演變是一個(gè)自然過程，有其自身的發(fā)展規(guī)律，并對(duì)外界行為有著巨大的反作用力和規(guī)范性。初步考慮，要實(shí)現(xiàn)“維持黃河健康生命”的目標(biāo)，黃河治理應(yīng)通過九條途徑，即：減少入黃泥沙的措施建設(shè)；流域及相關(guān)地區(qū)水資源利用的有效管理；增加黃河水資源量的外流域調(diào)水方案研究；黃河水沙調(diào)控體系建設(shè)；制定黃河下游河道科學(xué)合理的治理方略；使下游河道主槽不萎縮的水量及其過程塑造；滿足降低污徑比使水質(zhì)不超標(biāo)的水量補(bǔ)充要求；治理黃河河口，以盡量減少其對(duì)下游河道的反饋影響；黃河三角洲生態(tài)系統(tǒng)的良性維持。

對(duì)于黃河下游的洪水泥沙管理來講，維持黃河健康生命的內(nèi)涵具體可描述為：利用中游水庫(kù)群的水沙聯(lián)合調(diào)度塑造協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系，恢復(fù)、維持下游主槽過流能力；利用人工、自然的措施逐步緩解“二級(jí)懸河”嚴(yán)峻形勢(shì)，調(diào)整灘槽洪水期分流比，減少“橫河、斜河、滾河、順堤行洪”幾率，確保黃河安瀾；將具有典型滯洪沉沙功能的黃河下游灘區(qū)納入蓄滯洪區(qū)管理，灘區(qū)享受國(guó)家蓄滯洪區(qū)補(bǔ)償政策，從政策面上構(gòu)筑人、河、沙和諧的管理環(huán)境，以使洪水泥沙管理能夠?qū)嵤┖脱永m(xù)。

一、黃河中、下游洪水控制現(xiàn)狀

目前，黃河下游防洪的關(guān)鍵性控制工程小浪底水利樞紐工程已經(jīng)建成，并于2001年投入運(yùn)用。除了正在規(guī)劃階段的中游磧口、古賢和沁河河口村水庫(kù)外，黃河中下游的防洪體系已基本建立，以萬家寨、三門峽、小浪底、陸渾、故縣五座水庫(kù)為主形成了水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度體系。1998年以來，國(guó)家又加大了對(duì)黃河下游治理的投入力度，開展了下游堤防加高加固，險(xiǎn)點(diǎn)處理，險(xiǎn)工加高改建和河道整治工程建設(shè)，形成了河道工程體系，以東平湖、北金堤、南北展等蓄滯洪區(qū)形成了蓄滯洪體系。水文、通訊、組織指揮、搶險(xiǎn)救災(zāi)等防洪非工程措施也在近些年得到了發(fā)展和提高，整體上使黃河下游防洪形勢(shì)明顯改觀。上述工程體系“上攔下排，兩岸分滯”和非工程措施構(gòu)成了當(dāng)前黃河下游總的洪水控制現(xiàn)狀。

具體表現(xiàn)為：一是小浪底水庫(kù)和三門峽、故縣、陸渾等水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，調(diào)蓄洪水，顯著削減了黃河下游稀遇洪水，使花園口斷面百年一遇洪峰流量由29200立方米每秒削減到15700立方米每秒，千年一遇洪峰流量由42100立方米每秒削減到22600立方米每秒，接近花園口設(shè)防流量22000立方米每秒。“上大洪水”逐步得到控制，“下大洪水”和“上下較大洪水”得到一定程度控制。二是利用小浪底水庫(kù)攔沙和調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容可減輕下游河道淤積76億噸相當(dāng)于20年左右的淤積量。三是堤防已經(jīng)滿足2000年水平設(shè)計(jì)水位的高度要求，抗洪能力得到加強(qiáng)，同時(shí)高村以下河勢(shì)也得到初步控制。

流的高程度開發(fā)利用，帶來了防洪、灌溉、供水、發(fā)電等巨大社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，但是，天然洪水水沙過程改變了，水庫(kù)淤積了，河床抬高了，河道斷流了……這種現(xiàn)象在黃河上尤為嚴(yán)重。河流和人類一樣是有生命的，人類對(duì)水、河流的開發(fā)利用應(yīng)有一定限度，否則就會(huì)影響河流的健康，進(jìn)而影響人類自己。

“維持黃河健康生命”是一種新的治河理念，其初步理論框架為：“維持黃河健康生命”是黃河治理的終極目標(biāo)，“堤防不決口，河道不斷流，污染不超標(biāo)，河床不抬高”是體現(xiàn)其終極目標(biāo)的四個(gè)主要標(biāo)志。河流生命的核心是水，命脈是流動(dòng)。河流生命的形成、發(fā)展與演變是一個(gè)自然過程，有其自身的發(fā)展規(guī)律，并對(duì)外界行為有著巨大的反作用力和規(guī)范性。初步考慮，要實(shí)現(xiàn)“維持黃河健康生命”的目標(biāo)，黃河治理應(yīng)通過九條途徑，即：減少入黃泥沙的措施建設(shè)；流域及相關(guān)地區(qū)水資源利用的有效管理；增加黃河水資源量的外流域調(diào)水方案研究；黃河水沙調(diào)控體系建設(shè)；制定黃河下游河道科學(xué)合理的治理方略；使下游河道主槽不萎縮的水量及其過程塑造；滿足降低污徑比使水質(zhì)不超標(biāo)的水量補(bǔ)充要求；治理黃河河口，以盡量減少其對(duì)下游河道的反饋影響；黃河三角洲生態(tài)系統(tǒng)的良性維持。

對(duì)于黃河下游的洪水泥沙管理來講，維持黃河健康生命的內(nèi)涵具體可描述為：利用中游水庫(kù)群的水沙聯(lián)合調(diào)度塑造協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系，恢復(fù)、維持下游主槽過流能力；利用人工、自然的措施逐步緩解“二級(jí)懸河”嚴(yán)峻形勢(shì)，調(diào)整灘槽洪水期分流比，減少“橫河、斜河、滾河、順堤行洪”幾率，確保黃河安瀾；將具有典型滯洪沉沙功能的黃河下游灘區(qū)納入蓄滯洪區(qū)管理，灘區(qū)享受國(guó)家蓄滯洪區(qū)補(bǔ)償政策，從政策面上構(gòu)筑人、河、沙和諧的管理環(huán)境，以使洪水泥沙管理能夠?qū)嵤┖脱永m(xù)。

一、黃河中、下游洪水控制現(xiàn)狀

目前，黃河下游防洪的關(guān)鍵性控制工程小浪底水利樞紐工程已經(jīng)建成，并于2001年投入運(yùn)用。除了正在規(guī)劃階段的中游磧口、古賢和沁河河口村水庫(kù)外，黃河中下游的防洪體系已基本建立，以萬家寨、三門峽、小浪底、陸渾、故縣五座水庫(kù)為主形成了水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度體系。1998年以來，國(guó)家又加大了對(duì)黃河下游治理的投入力度，開展了下游堤防加高加固，險(xiǎn)點(diǎn)處理，險(xiǎn)工加高改建和河道整治工程建設(shè)，形成了河道工程體系，以東平湖、北金堤、南北展等蓄滯洪區(qū)形成了蓄滯洪體系。水文、通訊、組織指揮、搶險(xiǎn)救災(zāi)等防洪非工程措施也在近些年得到了發(fā)展和提高，整體上使黃河下游防洪形勢(shì)明顯改觀。上述工程體系“上攔下排，兩岸分滯”和非工程措施構(gòu)成了當(dāng)前黃河下游總的洪水控制現(xiàn)狀。

具體表現(xiàn)為：一是小浪底水庫(kù)和三門峽、故縣、陸渾等水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，調(diào)蓄洪水，顯著削減了黃河下游稀遇洪水，使花園口斷面百年一遇洪峰流量由29200立方米每秒削減到15700立方米每秒，千年一遇洪峰流量由42100立方米每秒削減到22600立方米每秒，接近花園口設(shè)防流量22000立方米每秒。“上大洪水”逐步得到控制，“下大洪水”和“上下較大洪水”得到一定程度控制。二是利用小浪底水庫(kù)攔沙和調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容可減輕下游河道淤積76億噸相當(dāng)于20年左右的淤積量。三是堤防已經(jīng)滿足2000年水平設(shè)計(jì)水位的高度要求，抗洪能力得到加強(qiáng)，同時(shí)高村以下河勢(shì)也得到初步控制。