崎頭洋附近群島水域泥沙特征及懸沙來源分析

根據(jù)黃河輸沙量等觀測資料,提出了一個簡便的用于計算流域水庫攔截泥沙量的公式。據(jù)對1950—2003年黃河流域水庫攔截的泥沙量進行計算,54年來攔截的泥沙總量為196億t,其中大約有70%的泥沙分布在三門峽和小浪底水庫庫區(qū)。研究指出,對現(xiàn)有黃河干流控制性水庫制定科學的調水調沙方案,對在建和擬建的水庫采取積極的調水調沙設計,制定黃河流域系統(tǒng)的水沙調配總體方案,將有利于解決黃河下游和三角洲地區(qū)與水沙有關的一系列環(huán)境問題。

黃土高原粗泥沙集中來源區(qū)為治理黃河泥沙的重點核心地區(qū)。根據(jù)1960—1999年黃土高原粗泥沙集中來源區(qū)皇甫川、孤山川、窟野河、禿尾河和佳蘆河徑流及輸沙資料,以流域為單元,分析了區(qū)內各流域徑流量、輸沙量的年內、年際變化特征及變化趨勢。結果表明,區(qū)內徑流量及輸沙量的年際、年內變化較大。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、輸沙量的突變時間均在20世紀70年代,說明各流域水沙量呈現(xiàn)減少的趨勢,尤以20世紀90年代減少最明顯。人類活動和氣候變化是影響該區(qū)內各流域水沙變化的主要因素。

粗泥沙集中來源區(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規(guī)范規(guī)定,庫容>100萬m3的庫壩必須有溢洪道、泄水建筑物、土壩"三大件",庫容<100萬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月對神木縣四條小流域內淤地壩尤其是骨干壩進行調查發(fā)現(xiàn)"兩大件"組成的壩數(shù),不到總壩數(shù)的30%。淤地壩建設和管理中存在質量的問題。國家投資建設的淤地壩同樣存在質量問題,或不符合技術規(guī)范要求。庫區(qū)已淤滿,沒有泄水建筑物,或溢洪道設在沙壤土上……存在諸多隱患。建議應加強對淤地壩的行政管理及技術管理。

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資料洪水分析法對影響河道變化的泥沙、洪水進行探討。經論證,霍拉溝無明顯泥沙淤積現(xiàn)象,河床變化不大,適宜工程建設。

分析紅河流域的河流輸沙量及其演變規(guī)律,對照徑流量變化,分析流域內水沙災害的形成原因,發(fā)現(xiàn)流域內土壤侵蝕面積比重大,重點區(qū)域為紅河干流上段、元江和蠻耗站區(qū)間,布固江上段、盤龍河上段,涉及南澗、雙柏、紅河、墨江、元江、石屏等10多個縣。提出了維護紅河流域生態(tài)環(huán)境建設必須要加強的基礎內容為:加強水土保持工作,擴大植被建設面積,加強泥沙監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)和掌握泥沙的演變規(guī)律。針對流域內特有的地形地貌和氣候特征,提出水土保持的對策和建議。

黃河粗泥沙集中來源區(qū)輸沙模數(shù)是淤地壩攔沙庫容規(guī)模設計最重要的參數(shù)。受人類活動影響,1970—2007年實測多年平均輸沙模數(shù)明顯偏小,必須對其還原修正后方可應用于工程設計。采用長短系列對比分析法分析黃河粗泥沙集中來源區(qū)各水文站長系列(1954—2007年)實測多年平均輸沙模數(shù)較短系列(1954—1969年)變化情況,并對長系列輸沙模數(shù)進行還原,得出還原后黃河粗泥沙集中來源區(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t/(km2.a),介于短系列和長系列實測值之間,多年平均年還原量為0.64億t。

利用黃河粗泥沙集中來源區(qū)水文、地質研究成果以及實地調查和勘測資料,采用典型分析和綜合對比分析的方法,依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范和規(guī)定,以及提出的工程布局原則,通過對典型小流域建設目標分析、單壩工程設計、布局方案設置、控制面積對比、防洪能力對比、攔沙能力對比、淤地面積對比等,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、礦物和化學組成、重金屬溶出濃度。通過對黃河下游泥沙進行水熱固化,初步探討了添加物對固化樣品強度的影響以及其硬化機理。結果表明,黃河上、中、下游以及表層和下層(1m)泥沙的粒度細且均一、組分亦無大的變化,泥沙重金屬的溶出濃度滿足國家土壤環(huán)境標準。水熱固化樣品抗彎強度可達17mpa,固化體強度增加的主要原因是托勃莫來石晶相的生成。

為了了解淮河流域近年來水土流失的特點,分析造成水土流失的主導因素,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性,通過分析降水量與徑流量及徑流量與含沙量之間的相互關系,總結了流域水土流失特點及造成水土流失的主要原因,結果表明近年來生產建設活動等人為因素是造成流域內水土流失的主要因素,以期為流域今后水土保持工作重點提供參考依據(jù)。

通過室內模擬試驗,研究了不同含沙量、不同粒徑的黃河泥沙對水中氨氮降解速率與過程的影響。結果表明:在0～10g/l內,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,原泥沙對氨氮降解的促進作用要優(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、中游不同來源區(qū)的水沙量之間的關系,并以年系列和洪水系列水文泥沙資料,建立了表達這一關系的經驗統(tǒng)計模型。所建立的模型表明,來自不同來源區(qū)的泥沙,對于入海泥沙通量的影響是不同的。來自多沙細沙區(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年代以來入海泥沙通量的減少,與多沙細沙區(qū)水土保持工作的開展有密切關系。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,可以用來預測未來因人類活動和氣候變化而使不同來源區(qū)的水沙進一步減少時,黃河入海泥沙通量的變化

通過水文比擬法、插值法等方法,分析黃河萬鎮(zhèn)斷面的年輸沙總量、含沙量等泥沙特征,根據(jù)計算分析得出:吳堡站水文比擬法計算結果最大,取水口萬鎮(zhèn)斷面多年平均年輸沙量為23605萬t,多年平均含沙量為10.9kg/m3;以溫家川站分析結果作為取水口斷面的設計值,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短對設計流量過程的影響小于設計泥沙過程。在工程設計中,應根據(jù)各個系列的優(yōu)缺點,在工程調節(jié)時使用10年、20年、37年三個系列分別調節(jié)。

本文簡要闡述了鐵門關水庫的洪水、泥沙特性及水庫淤積情況,對鐵門關水庫28a來的防洪、排沙調度工作進行了總結與探討。

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

針對黃河粗泥沙界限問題,介紹了粗泥沙界限0.05mm的由來,利用下游河床質鉆孔資料分不同時段研究主槽淤積物粒徑組成,利用輸沙率平衡法計算下游河道不同時段的區(qū)間淤積比和排沙比,利用小浪底水庫運用以來下游河床質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、對長系列資料分析結果顯示、小浪底水庫運用以來的黃河下游主槽淤積物中d≥0.10mm的泥沙淤積特點,確定應以0.10mm作為黃河中游粗泥沙集中來源區(qū)界定研究中的粗泥沙界限。

河流中的泥沙對污染物既具有吸附作用,同時會引起河流水力學結構(流變特性)的變化,這使得含沙河流中污染物的擴散遷移及轉化具有其自身的一些特點,簡單地運用清水水質模型預測含沙河流中污染物的時空變化將產生較大的誤差。本文對黃河蘭州市區(qū)段的水沙特征進行了分析,認為黃河蘭州段河流水質預測模型中降解系數(shù)的確定應充分考慮泥沙的影響,并運用雙邊反射二維水質模型對黃河蘭州段新城橋控制斷面主要排污口codcr排放對河流的水質影響進行了預測研究。

　泥沙是黃河來源面最廣的非點源污染物,對排入黃河的污染物具有顯著的吸附效應,成為污染物的載體,對黃河水環(huán)境產生了很大的影響.文中研究了黃河泥沙的顆粒級配、礦物組成、化學組成、有機質含量、ph值、界面效應和電化學性質等特性,分析了黃河泥沙對水環(huán)境影響的雙重性,闡述了黃河泥沙對水環(huán)境監(jiān)測、水環(huán)境質量評價以及水污染預測與控制的影響.

利用三角坐標對黃河中游5條支流懸移質顆粒級配資料進行了分析,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: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。

在淤泥質海床條件下、泥沙運動以潮流為主要外動力時,床面糙率、河床淤積物的干密度、床層間的泥沙轉換率3個參數(shù)對懸沙濃度的計算結果影響最大,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),對洋山港周圍水域懸沙濃度進行驗證計算,計算值和實測值吻合較好。

碼頭工程施工期對海洋環(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挖、塊石拋填和港池疏浚產生,同時受項目所在地水文條件影響。懸浮泥沙會對浮游生物、海洋漁業(yè)資源、養(yǎng)殖生產和資源保護區(qū)等產生不利影響。以山東lng項目碼頭工程為例,運用ecomsed模型數(shù)值模擬泥沙的三維擴散運動,得出了在大潮期和小潮期基槽開挖、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。

陽霞河位于輪臺縣陽霞鎮(zhèn)境內,發(fā)源于南天山支脈科克鐵克山南坡.陽霞河流域懸移質泥沙主要來源于徑流形成區(qū),洪水泥沙導致陽霞河河床頻繁變遷,對沿河水利工程構成極大的威脅.由于陽霞河流域無泥沙觀測資料,迪那河水文站與陽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,對陽霞河泥沙來源和輸沙量的年內分配、年際變化、徑流量和輸沙量關系以及泥沙形成原因及防治途徑等方面水文特性進行分析.通過對陽霞河年懸移質輸沙量的估算,借用流域輸沙模數(shù)推求設計流域工程場址處的多年平均懸移質輸沙量.估算出陽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.

在對葉爾羌河流域的泥沙淤積規(guī)律進行研究時,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分析.基于泥沙淤積規(guī)律,制定合理挖沙方案,并重點討論清淤施工工藝,對改善水利工程清淤實效有參考價值.