引水工程对河流河床演变的影响.doc

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1、引水工程对河流河床演变的影响摘要：总结了有坝和无坝引水工程修建后对工程附近及下游河床演变产生的影响，评述了多口分流引水对黄河下游河道冲淤的影响，以及引水工程对河口河床演变的影响。关键词：引水工程引水分流河床演变随着河流开发利用程度的提高，河流从源头到河口就是不断汇流到不断分流(包括引水灌溉等造成的分流)的过程，如图1所示。沿程汇流使河流流量不断增大，引水分流使河流流量不断减小。伴随流量的增减，河流输沙与河床演变或多或少地发生变化，了解汇流与分流及其对输沙与河床演变的影响特性，不仅对河流动力学是一

2、个重要的补充，而且还有更重要的实际意义。图1河流汇流与分流的过程Convergenceanddiversiononariver　　引水工程的修建为人类的生存和发展创造了有利条件，但也或多或少地改变着人们赖以生存的自然环境，而对上下游附近河道的影响是最直接和最明显的。水电枢纽虽然改变了天然情况下的水沙过程，减少了下泄沙量，但并不一定大大地减少了水量；灌溉供水或发电引水虽然有时也有一定的壅水作用，引走了水留下了沙，造成下游河道的淤积。如图2所示。7图2引水防沙工程下游的冲淤变化Riverchanne

3、lchangesdownstreamadiversionwork1有坝引水工程下游的河床演变1.1下游河道的冲刷与淤积　　有坝引水工程运行使用后，上游因坝前水位壅高发生淤积，类似于水库淤积；下游因下泄沙量减少而发生冲刷，尤其是坝后局部冲刷。随着上游坝前河段淤积的平衡，泥沙输往下游，因大量引水使下泄流量降低和相应的输沙能力降低，导致下游河段淤积。　　我国多沙河流上引水工程的引水率很高，排沙用水很少，加上多沙河流来沙量大，河道宽浅散乱，河床淤积普遍[1]。如新疆的奎屯河旧渠渠首下游淤积4～5m，八音

4、沟渠首下游淤积3～6m，玛纳斯河渠首下游淤积2.5m。又如陕西的织女渠首、榆惠渠首、李家沟渠首等。由于淤积而造成闸门无法使用的现象很多。且多年使用后下游河床抬高，原来的拦河溢流坝都被泥沙淤埋，不得不加高坝顶。　　国外类似的渠首引水后给下游河道同样带来的淤积问题。如美国的阿肯撒斯河约翰马丁坝下游5英里处修建一引水分流工程后，虽然使河道停止了冲刷但却开始了淤积等[1～2]］。据分析造成下游河道的淤积的原因还有引水工程建设过程中产生的泥沙、上游的冲刷、河岸侵蚀与河道淤积物的重新分布、风沙、支流来沙和引

5、水分流。1.2下游淤积量的估算　　由于坝前水位壅高等水流条件的改变，引水工程下游会产生淤积，断面形态和纵比降也会调整，这种调整有时甚至影响到引水工程效益和寿命。因此有必要对河道断面形态和纵比降变化作出估算。1.2.1冲刷平衡计算方法　　当河床经过较长时期的冲刷后，河床纵剖面将达到河床泥沙停止起动的状态。在河床组成为均匀的中细沙及下泄水流基本上为清水的条件下，当冲刷后流速降至起动流速时，河床冲刷便将停止,河相关系可采用,Bα/H=ζ,取α=0.5，可以得到冲刷终止状态下的比降、河宽和水深分别为J=

6、50ζ0.60n2d0.64Q-0.33(1)7B=0.34Q0.64ζ0.72d-0.23(2)H=0.58Q0.32d-0.11ζ-0.64(3)　　在实际计算中，流量Q常选取为造床流量，床沙粒径d根据床沙级配确定，对于覆盖层较厚的沙质河床，考虑到冲刷停止时床沙组成将要边粗，因此作为略估可选用d80～d85。1.2.2淤积平衡计算方法[1]　　当下游河道处于淤积状态时，应采用极限淤积纵剖面进行估算。此时河道各处泥沙交换已经进入平衡状态，各处的输沙率相等，输沙率沿程不变。下泄流量减少后，排到下

7、游的沙量减少甚微，粒径也无大变化，河床糙率变化不大。故可假定n、d等值均为常数，但河相系数则有较大变化，下游河道可能由单一的宽槽变为串沟，下游河道在流量减少前后的纵剖面关系可简化为J2=J1(φ2/φ1)0.63(Q1/Q2)0.31(4)式中J1、J2为淤积前后的河床比降；Q1、Q2为引水前后进入下游河道的流量；φ1、φ2为淤积前后的河相系数。河相系数相差较大，一般为0.3～1.0。由此，下游河道的淤积厚度、淤积量、淤积长度分别为ΔZ=J1[(φ2/φ1)0.63(Q1/Q2)0.31-1]L

8、(5)W1=ΔZLBγ'/2(6)L=(2QsT)0.5/[ρ′gBJ1(φ2/φ1)0.63(Q1/Q2)0.31-1]0.57(7)式中Qs为河道输沙率；T为输沙历时；B为河宽；ρ'为淤积体干密度。2无坝引水工程附近河床演变　　有坝引水工程所造成的上下游的水沙运动类似于水库，而无坝引水工程则有所不同，其差异主要表现在前者造成了壅水或上下游水流的某种不连续性，而后者则不一定是壅水甚至是降水，另外水流也总是连续的；前者因壅水而引起上游河流的泥沙淤积，后者则有可能产生冲刷。但在引水分流造成泥沙淤积