崎頭洋附近群島水域泥沙特征及懸沙來(lái)源分析

根據(jù)黃河輸沙量等觀測(cè)資料,提出了一個(gè)簡(jiǎn)便的用于計(jì)算流域水庫(kù)攔截泥沙量的公式。據(jù)對(duì)1950—2003年黃河流域水庫(kù)攔截的泥沙量進(jìn)行計(jì)算,54年來(lái)攔截的泥沙總量為196億t,其中大約有70%的泥沙分布在三門(mén)峽和小浪底水庫(kù)庫(kù)區(qū)。研究指出,對(duì)現(xiàn)有黃河干流控制性水庫(kù)制定科學(xué)的調(diào)水調(diào)沙方案,對(duì)在建和擬建的水庫(kù)采取積極的調(diào)水調(diào)沙設(shè)計(jì),制定黃河流域系統(tǒng)的水沙調(diào)配總體方案,將有利于解決黃河下游和三角洲地區(qū)與水沙有關(guān)的一系列環(huán)境問(wèn)題。

黃土高原粗泥沙集中來(lái)源區(qū)為治理黃河泥沙的重點(diǎn)核心地區(qū)。根據(jù)1960—1999年黃土高原粗泥沙集中來(lái)源區(qū)皇甫川、孤山川、窟野河、禿尾河和佳蘆河徑流及輸沙資料,以流域?yàn)閱卧?分析了區(qū)內(nèi)各流域徑流量、輸沙量的年內(nèi)、年際變化特征及變化趨勢(shì)。結(jié)果表明,區(qū)內(nèi)徑流量及輸沙量的年際、年內(nèi)變化較大。在季節(jié)上,除禿尾河徑流量集中期為6月份外,其余4條流域徑流量的集中期均為8月份;5條流域輸沙量的集中期均為8月份。各流域徑流量、輸沙量的突變時(shí)間均在20世紀(jì)70年代,說(shuō)明各流域水沙量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì),尤以20世紀(jì)90年代減少最明顯。人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化是影響該區(qū)內(nèi)各流域水沙變化的主要因素。

粗泥沙集中來(lái)源區(qū)修建大量的攔沙工程。依據(jù)水土保持治溝骨干工程技術(shù)規(guī)范規(guī)定,庫(kù)容>100萬(wàn)m3的庫(kù)壩必須有溢洪道、泄水建筑物、土壩"三大件",庫(kù)容<100萬(wàn)m3的單壩可以分為泄水建筑物和土壩的"兩大件"。但據(jù)2008年12月對(duì)神木縣四條小流域內(nèi)淤地壩尤其是骨干壩進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)"兩大件"組成的壩數(shù),不到總壩數(shù)的30%。淤地壩建設(shè)和管理中存在質(zhì)量的問(wèn)題。國(guó)家投資建設(shè)的淤地壩同樣存在質(zhì)量問(wèn)題,或不符合技術(shù)規(guī)范要求。庫(kù)區(qū)已淤滿,沒(méi)有泄水建筑物,或溢洪道設(shè)在沙壤土上……存在諸多隱患。建議應(yīng)加強(qiáng)對(duì)淤地壩的行政管理及技術(shù)管理。

根據(jù)霍拉溝基本概況、水系特性,以克爾古提、大山口、黃水溝和迪那河水文站作為參證站,利用水文比擬法和三種無(wú)資料洪水分析法對(duì)影響河道變化的泥沙、洪水進(jìn)行探討。經(jīng)論證,霍拉溝無(wú)明顯泥沙淤積現(xiàn)象,河床變化不大,適宜工程建設(shè)。

分析紅河流域的河流輸沙量及其演變規(guī)律,對(duì)照徑流量變化,分析流域內(nèi)水沙災(zāi)害的形成原因,發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)土壤侵蝕面積比重大,重點(diǎn)區(qū)域?yàn)榧t河干流上段、元江和蠻耗站區(qū)間,布固江上段、盤(pán)龍河上段,涉及南澗、雙柏、紅河、墨江、元江、石屏等10多個(gè)縣。提出了維護(hù)紅河流域生態(tài)環(huán)境建設(shè)必須要加強(qiáng)的基礎(chǔ)內(nèi)容為:加強(qiáng)水土保持工作,擴(kuò)大植被建設(shè)面積,加強(qiáng)泥沙監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和掌握泥沙的演變規(guī)律。針對(duì)流域內(nèi)特有的地形地貌和氣候特征,提出水土保持的對(duì)策和建議。

黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)輸沙模數(shù)是淤地壩攔沙庫(kù)容規(guī)模設(shè)計(jì)最重要的參數(shù)。受人類(lèi)活動(dòng)影響,1970—2007年實(shí)測(cè)多年平均輸沙模數(shù)明顯偏小,必須對(duì)其還原修正后方可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。采用長(zhǎng)短系列對(duì)比分析法分析黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)各水文站長(zhǎng)系列(1954—2007年)實(shí)測(cè)多年平均輸沙模數(shù)較短系列(1954—1969年)變化情況,并對(duì)長(zhǎng)系列輸沙模數(shù)進(jìn)行還原,得出還原后黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)多年平均年輸沙總量和年輸沙模數(shù)分別為3.19億t、1.7萬(wàn)t/(km2.a),介于短系列和長(zhǎng)系列實(shí)測(cè)值之間,多年平均年還原量為0.64億t。

利用黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)水文、地質(zhì)研究成果以及實(shí)地調(diào)查和勘測(cè)資料,采用典型分析和綜合對(duì)比分析的方法,依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)定,以及提出的工程布局原則,通過(guò)對(duì)典型小流域建設(shè)目標(biāo)分析、單壩工程設(shè)計(jì)、布局方案設(shè)置、控制面積對(duì)比、防洪能力對(duì)比、攔沙能力對(duì)比、淤地面積對(duì)比等,論證確定每條典型小流域中小型攔沙壩布局與規(guī)模成果。利用典型小流域布局成果,確定黃河粗泥沙集中來(lái)源區(qū)布置攔沙壩10165座,其中中型攔沙壩1995座、小型攔沙壩8170座。

為了綜合利用黃河淤積泥沙,分析了泥沙粒度、礦物和化學(xué)組成、重金屬溶出濃度。通過(guò)對(duì)黃河下游泥沙進(jìn)行水熱固化,初步探討了添加物對(duì)固化樣品強(qiáng)度的影響以及其硬化機(jī)理。結(jié)果表明,黃河上、中、下游以及表層和下層(1m)泥沙的粒度細(xì)且均一、組分亦無(wú)大的變化,泥沙重金屬的溶出濃度滿足國(guó)家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。水熱固化樣品抗彎強(qiáng)度可達(dá)17mpa,固化體強(qiáng)度增加的主要原因是托勃莫來(lái)石晶相的生成。

為了了解淮河流域近年來(lái)水土流失的特點(diǎn),分析造成水土流失的主導(dǎo)因素,本文采用黑林水文站12年的降水、徑流及泥沙資料,根據(jù)流域水土保持與河流泥沙分布情況相關(guān)性,通過(guò)分析降水量與徑流量及徑流量與含沙量之間的相互關(guān)系,總結(jié)了流域水土流失特點(diǎn)及造成水土流失的主要原因,結(jié)果表明近年來(lái)生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)等人為因素是造成流域內(nèi)水土流失的主要因素,以期為流域今后水土保持工作重點(diǎn)提供參考依據(jù)。

通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn),研究了不同含沙量、不同粒徑的黃河泥沙對(duì)水中氨氮降解速率與過(guò)程的影響。結(jié)果表明:在0～10g/l內(nèi),隨著泥沙含量的增加,氨氮的降解速率變大;含沙量一定,泥沙粒徑越小,氨氮的降解速率越快;相同泥沙含量下,原泥沙對(duì)氨氮降解的促進(jìn)作用要優(yōu)于清洗后的泥沙。

文中研究了黃河入海泥沙通量與流域上、中游不同來(lái)源區(qū)的水沙量之間的關(guān)系,并以年系列和洪水系列水文泥沙資料,建立了表達(dá)這一關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型。所建立的模型表明,來(lái)自不同來(lái)源區(qū)的泥沙,對(duì)于入海泥沙通量的影響是不同的。來(lái)自多沙細(xì)沙區(qū)的每1t泥沙,輸送入海的為0.85t(年系列)和0.72t(洪水系列);而來(lái)自多沙粗沙區(qū)的每1t泥沙,輸送入海的僅為0.34t(年系列)和0.21t(洪水系列)。70年代以來(lái)入海泥沙通量的減少,與多沙細(xì)沙區(qū)水土保持工作的開(kāi)展有密切關(guān)系。將文中的模型與已建立的黃河流域水土保持減水、減沙模型相耦合,可以用來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)因人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化而使不同來(lái)源區(qū)的水沙進(jìn)一步減少時(shí),黃河入海泥沙通量的變化

通過(guò)水文比擬法、插值法等方法,分析黃河萬(wàn)鎮(zhèn)斷面的年輸沙總量、含沙量等泥沙特征,根據(jù)計(jì)算分析得出:吳堡站水文比擬法計(jì)算結(jié)果最大,取水口萬(wàn)鎮(zhèn)斷面多年平均年輸沙量為23605萬(wàn)t,多年平均含沙量為10.9kg/m3;以溫家川站分析結(jié)果作為取水口斷面的設(shè)計(jì)值,即多年平均的小于0.05mm的泥沙含量為83%,中值粒徑為0.01mm,平均粒徑為0.027mm;春汛、伏汛中值粒徑分別為0.033mm、0.015mm,平均粒徑分別為0.059mm、0.030mm;徑流泥沙資料序列的長(zhǎng)短對(duì)設(shè)計(jì)流量過(guò)程的影響小于設(shè)計(jì)泥沙過(guò)程。在工程設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)各個(gè)系列的優(yōu)缺點(diǎn),在工程調(diào)節(jié)時(shí)使用10年、20年、37年三個(gè)系列分別調(diào)節(jié)。

本文簡(jiǎn)要闡述了鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)的洪水、泥沙特性及水庫(kù)淤積情況,對(duì)鐵門(mén)關(guān)水庫(kù)28a來(lái)的防洪、排沙調(diào)度工作進(jìn)行了總結(jié)與探討。

本文針對(duì)洋縣水庫(kù)泥沙淤積的現(xiàn)狀,分析了淤積產(chǎn)生的原因,探討了減淤治淤的措施。

針對(duì)黃河粗泥沙界限問(wèn)題,介紹了粗泥沙界限0.05mm的由來(lái),利用下游河床質(zhì)鉆孔資料分不同時(shí)段研究主槽淤積物粒徑組成,利用輸沙率平衡法計(jì)算下游河道不同時(shí)段的區(qū)間淤積比和排沙比,利用小浪底水庫(kù)運(yùn)用以來(lái)下游河床質(zhì)淤積物鉆孔資料分析淤積物粒徑變化。依據(jù)1960年以前天然情況下、對(duì)長(zhǎng)系列資料分析結(jié)果顯示、小浪底水庫(kù)運(yùn)用以來(lái)的黃河下游主槽淤積物中d≥0.10mm的泥沙淤積特點(diǎn),確定應(yīng)以0.10mm作為黃河中游粗泥沙集中來(lái)源區(qū)界定研究中的粗泥沙界限。

河流中的泥沙對(duì)污染物既具有吸附作用,同時(shí)會(huì)引起河流水力學(xué)結(jié)構(gòu)(流變特性)的變化,這使得含沙河流中污染物的擴(kuò)散遷移及轉(zhuǎn)化具有其自身的一些特點(diǎn),簡(jiǎn)單地運(yùn)用清水水質(zhì)模型預(yù)測(cè)含沙河流中污染物的時(shí)空變化將產(chǎn)生較大的誤差。本文對(duì)黃河蘭州市區(qū)段的水沙特征進(jìn)行了分析,認(rèn)為黃河蘭州段河流水質(zhì)預(yù)測(cè)模型中降解系數(shù)的確定應(yīng)充分考慮泥沙的影響,并運(yùn)用雙邊反射二維水質(zhì)模型對(duì)黃河蘭州段新城橋控制斷面主要排污口codcr排放對(duì)河流的水質(zhì)影響進(jìn)行了預(yù)測(cè)研究。

　泥沙是黃河來(lái)源面最廣的非點(diǎn)源污染物,對(duì)排入黃河的污染物具有顯著的吸附效應(yīng),成為污染物的載體,對(duì)黃河水環(huán)境產(chǎn)生了很大的影響.文中研究了黃河泥沙的顆粒級(jí)配、礦物組成、化學(xué)組成、有機(jī)質(zhì)含量、ph值、界面效應(yīng)和電化學(xué)性質(zhì)等特性,分析了黃河泥沙對(duì)水環(huán)境影響的雙重性,闡述了黃河泥沙對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)以及水污染預(yù)測(cè)與控制的影響.

利用三角坐標(biāo)對(duì)黃河中游5條支流懸移質(zhì)顆粒級(jí)配資料進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)黃河中游的高含沙水流粒徑組成大致在如下范圍之內(nèi):0.010mm的粒徑占60%~90%。因各支流所在流域差異,使其高含沙水流的粒度組成也有所差異,但均集中于一定的粒徑配比范圍內(nèi)。

在淤泥質(zhì)海床條件下、泥沙運(yùn)動(dòng)以潮流為主要外動(dòng)力時(shí),床面糙率、河床淤積物的干密度、床層間的泥沙轉(zhuǎn)換率3個(gè)參數(shù)對(duì)懸沙濃度的計(jì)算結(jié)果影響最大,且在不同海域存在較大可變性。研究表明:床面糙率、軟底海床淤積物干密度、床層間的泥沙轉(zhuǎn)換率的最優(yōu)取值分別為2d、250kg/m3、0.001(kg.m-2)/s,采用上述參數(shù),對(duì)洋山港周?chē)驊疑碀舛冗M(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算,計(jì)算值和實(shí)測(cè)值吻合較好。

碼頭工程施工期對(duì)海洋環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為懸浮泥沙的影響。懸浮泥沙主要由基槽開(kāi)挖、塊石拋填和港池疏浚產(chǎn)生,同時(shí)受項(xiàng)目所在地水文條件影響。懸浮泥沙會(huì)對(duì)浮游生物、海洋漁業(yè)資源、養(yǎng)殖生產(chǎn)和資源保護(hù)區(qū)等產(chǎn)生不利影響。以山東lng項(xiàng)目碼頭工程為例,運(yùn)用ecomsed模型數(shù)值模擬泥沙的三維擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),得出了在大潮期和小潮期基槽開(kāi)挖、塊石拋填和港池疏浚懸浮泥沙的最大影響范圍,分析了懸浮泥沙對(duì)海洋生態(tài)的影響,并提出減少危害海洋生態(tài)的工程措施。

陽(yáng)霞河位于輪臺(tái)縣陽(yáng)霞鎮(zhèn)境內(nèi),發(fā)源于南天山支脈科克鐵克山南坡.陽(yáng)霞河流域懸移質(zhì)泥沙主要來(lái)源于徑流形成區(qū),洪水泥沙導(dǎo)致陽(yáng)霞河河床頻繁變遷,對(duì)沿河水利工程構(gòu)成極大的威脅.由于陽(yáng)霞河流域無(wú)泥沙觀測(cè)資料,迪那河水文站與陽(yáng)霞河流域同屬相同氣候區(qū),將其作為參證站,基于多年水文資料,對(duì)陽(yáng)霞河泥沙來(lái)源和輸沙量的年內(nèi)分配、年際變化、徑流量和輸沙量關(guān)系以及泥沙形成原因及防治途徑等方面水文特性進(jìn)行分析.通過(guò)對(duì)陽(yáng)霞河年懸移質(zhì)輸沙量的估算,借用流域輸沙模數(shù)推求設(shè)計(jì)流域工程場(chǎng)址處的多年平均懸移質(zhì)輸沙量.估算出陽(yáng)霞河引水樞紐斷面處多年平均輸沙量為89.63×104t,其多年平均年輸沙總量為107.56×104t.

在對(duì)葉爾羌河流域的泥沙淤積規(guī)律進(jìn)行研究時(shí),主要從淤積河段特性、河道水文特性、輸沙量特征等方面展開(kāi)分析.基于泥沙淤積規(guī)律,制定合理挖沙方案,并重點(diǎn)討論清淤施工工藝,對(duì)改善水利工程清淤實(shí)效有參考價(jià)值.