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GBT51280-2018 工程泥沙设计标准.pdf表2×××工程悬移质颗粒级配表
5有电站的工程需要分析悬移质泥沙矿物组成。分析悬移 质泥沙矿物组成的沙样,可以利用设计依据站已有的洪水期沙样, 亦可以采集坝址洪水期沙样。矿物组成一般统计各粒径组中摩氏
(F.Mohs)硬度大于5的硬矿物成分含量.硬矿物含量表可参考 表3。若有特殊要求,可统计粒径组中的各类矿物组成含量。
3XXX工程熹移质粒径组硬矿
4.4.1本条规定了推移质输沙量的分析计算方法。 2坑槽测法的取样断面和坑(槽)位需具有代表性,一般选择 在丁程附近的河段上。 3推移质输沙试验有两种DB11/T 343-2018 节水器具应用技术标准,一是进行动床模型试验,模拟研 究河段的天然床沙、水力因素和推移质运动,根据模型比尺建立全 断面流量与输沙率的关系;二是在水槽内进行正态推移质输沙试 验,模拟研究河段大然床沙、单宽水力因素和推移质运动,根据模 型比尺建立单宽流量与单宽输沙率的关系,据此计算全断面的推 移质输沙率。 4采用推移质输沙率公式计算推移质输沙量,要注意公式的 适用条件,需在实地调查的基础上,结合本地区推移质输移特性选 用公式。 一
4.4.1本条规定了推移质输沙量的分析计算方法,
4.4.3采样器效率系数需要通过率定试验确定
4.5.1设计水沙系列长度是指用于泥沙冲淤计算的水沙组合系 列长度,要根据工程设计、数学模型计算和物理模型试验的年限要 求确定。
4.5.2设计水沙系列确定宜采用连续系列的水沙组合。对泥氵
4.5.2设计水沙系列确定宜采用连续系列的水沙组合。对泥沙
可题严重的或对枢纽下游河道冲淤影响较大的大型水 程,宜选择2 个~3个设计水沙组合系列来分析论证。
可题严重的或对枢纽下游河道冲淤影响较大的大型水利枢纽工 程,宜选择2个~3个设计水沙组合系列来分析论证。 .5.3资料短缺地区往往无实测水沙系列资料,可由典型代表年 重复使用组成设计水沙系列
4.5.3资料短缺地区往往无实测水沙系列资料,可由典
重复使用组成设计水沙系列。
5.1水库泥沙设计内容要求
(1)库容规模满足工程开发任务目标要求。考虑泥沙因素合 理分配拦沙和调水调沙库容、兴利调节库容、防洪库容、防凌库容 等。 (2)峡谷型水库,且无滑坡堵塞河流时,河道比降大,水库排沙 能力大,容易冲刷库区泥沙淤积物恢复库容。 (3)水库泥沙淤积控制在淹没损失小的河谷内,可有效控制泥 沙淤积上延。 (4)坝址附近无悬移质泥沙多、推移质数量大的支流汇人,或 采取措施直接排泄近坝支流泥沙到坝下游,不影响枢纽安全正常 运行。 (5)坝址附近无滑坡、泥石流险情,或采取措施消除隐惠
5.1.3本条提出了水库泥沙严重程度的判别方法
1根据已建水库的实测资料统计分析,库沙比较小者,丁程 中泥沙问题较严重,由于来沙量大、库容小,水库蓄水后很快暴露 H各种泥沙问题。《水电水利工程泥沙设计规范》DI/T5089 1999提出库沙比小于雍水建筑物结构的设计基准期为泥沙问题 严重,该规范根据《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》GB 50199一2013的有关规定,提出设计基准期一般为50年~100年。 根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》SL654一 2014,我国水利水电.工程及其水T.建筑物合理使用年限一般为50 年~100年。以库沙比小于、大于主要水工建筑物合理使用年限 作为判断水库泥沙淤积严重、不严重的指标,当库沙比K,>100
时,为泥沙问题不严重;当K,<100时,为泥沙问题严重。 2坝前有支流泥沙汇入时,对工程的正常运行造成较大影 响。如黄河的刘家峡水库,洮河在坝前1.5km汇人干流库区,在 干流形成拦门沙淤积,坝前含沙量较大,对刘家峡水库的正常运用 影响较大。 5泥沙对水轮机产生严重磨损的情况不仅会出现在含沙量 较大或泥沙粒径较粗的河流上,有些电站(如抽水蓄能电站),虽然 含沙量不高、泥沙粒径不粗,但由于水头高,水轮机也会产生严重 的磨损问题,需引起重视。
5.2水库主要特征水位和排沙设计
5.2.3排沙水位泄流规模是保持水库有效库容、塑造水库排洪 输沙河槽的重要指标。对于多沙河流的水库,由于库泥沙集 中于主汛期,洪水期短而输沙量大·需要减少水库滞洪淤积,提 高大流量的排沙能力,塑造具有较大排洪输沙能力的平衡河槽, 水库排沙水位的泄流规模宜取1.5倍一2.0倍的水库造床流量 或两年一遇洪峰流量。对于少沙河流水库,水库排沙水位的泄 流规模可取1.05倍~1.20倍的水库造床流量。若水库上下游 为梯级水库,水库排沙水位泄流规模应与上下游梯级水库排沙 水位泄流规模相协调;若水库下游为冲积型河道:水库排沙水位 泄流规模还应满足下游河道输沙以及河道排洪输沙能力维持等 要求。 排沙水位是水库排沙运用时的最高水位,一般在汛限限制水 位和死水位之间选取
尽可能避免滩库容的损失,水库运用要尽可能控制汛期洪水不上 难,以防止滩地淤积,保持滩库容。因此,为了适应这种有利于控 制淤积的条件,水库汛期限制水位泄流规模不能太小,可取频率 P=10%~5%的洪峰流量。
5.3水库泥沙调度方式
.3.1水沙特性分析的主要指标包括径流量、输沙量(包括葱移 质和推移质)、流量、悬移质含沙量及泥沙颗粒级配等的年内、年际 分布。库区自然特性主要包括库区河道特性(宽度沿程变化、河道 比降、河床组成等)、库容特性、支流人汇情况等。泥沙调度的主要 时期为来沙较多的时期。水库防沙的主要自的是减少过机泥沙 泄水孔口防淤堵等。水库排沙的主要目的是减少水库淤积、保持 有效库容等。 水库泥沙调度结果分析包含以下儿方面的内容: (1)对于水库泥沙调度除要分析水库泥沙调度对控制库区游 积、保持水库有效库容、电站防沙的效果和对其下游河道的影响 外,还要分析泥沙调度对水库的防洪、发电、供水和航运等开发任务 的影响。防洪减淤为主的水库需分析对减轻下游河道淤积的效果。 (2)水库泥沙调度对控制库区淤积和保持有效库容的效果,要 按设计的水沙系列和运用方式,采用长系列冲淤计算进行分析,泥 沙问题严重时可采用一定频率的洪水进行检验。 (3)水库拦沙和调水调沙对减少下游河道淤积的效果,要按设 计的水沙系列和运用方式,通过长系列冲淤计算进行分析,对比下 游河道在有、无水库时的冲淤变化差别,分析一定时期内下游河道 的冲淤量、减淤量、减淤年限和拦沙减淤比等指标
1泥沙控制是指通过对水库调度使水库和下游河道的 积向既定的条件或者自标运行的过程,与水库的开发自标 环境要求等有关
1水库泥沙调度方式设计时,通过泥沙冲淤分析计算设 水位,确定排沙时间。 3对于承担航运任务的水库,泥沙调度还要解决库区及
变动区航道的泥沙问题,坝区、船闸及上下引航道的泥沙问题,水 军下游河道河床下切和水位下降以及河势流路变化、洲滩变化问 题等。
2水库运用初期也可称为拦沙期,水库正常运用期是水库拦 沙完成后的运用时期。水库运用初期水库库容大,保持有效库容 的要求相对不突出,水库运用以合理拦沙为主,结合调水调沙;水库 正常运用期拦沙库容已淤满,水库保持长期有效库容的要求突出 水库泥沙调度方式以保持有效库容和排沙为主,结合调水调沙。 4水库起始运行水位为水库初期运行的最低控制水位。调 控流量为调水调沙的流量控制指标。调控库容是指在起始运行水 位或淤积面以上调节水量的最大库容
5.4.1本条规定水库库容的量算方法。
.4泥沙冲淤和库容计算分机
断面法是利用水库库区测量断面计算库容的方法。相邻断面 间的库容通常采用截锥体概化法计算,即假设将上下两个断面间 的河道按概化间距拉直后,其容积立体构成一个截锥体:上下断面 分别对应该截锥的两个底面,概化间距对应截锥的高。 地形法是利用水库平面地形图计算库容的方法。即在库区地 形图上求各等高线所包围的面积,由各等高线水平面积求水库体 积,最常用的是几何学梯形公式和截锥公式,此外还有巴乌曼公 式、索布洛夫斯基公式、辛普森公式等。 为了保证成果的精度,地形图比例尺一般不小于1/10000。 从断面法与地形法量算水库库容的方法可以看出,地形法量测的 车容可靠度一般要高于断面法。但由于自前泥沙淤积计算的一维 泥沙数学模型采用断面资料,淤积后的有效库容也用断面法计算。 因此,水库设计要以地形法量算的原始库容为基础修正断面法原 始库容,以使水库淤积后的有效库容计算结果更可靠。
5.4.2本条规定了泥沙冲淤的分析计算方法。
1检验水库和水库下游河道泥沙冲淤计算方法的实测资料, 要尽可能选择条件相似的已建水库的资料,以分析论证该丁程对 计算方法的适应性。 2小型水库可采用形态法分析水库冲淤,分析水库淤积后的 车容。形态法是利用已建水库淤积形态资料建立的水库淤积形态 判别指标的经验公式,判别设计水库淤积形态的方法。
4.3本条规定了泥沙冲淤的计算年限
1《水利水电T.程合理使用年限及耐久性设计规范》SI 654一2014将水利水电.T程及其水丁.建筑物合理使用年限定义 为:水利水电工程及其水工建筑物建成投入运行后,在正常运行使 用和规定的维修条件下,能按设计功能安全使用的最低要求年限。 水利水电工程合理使用年限应根据工程类别和等别按表4确定。 对综合利用的水利水电工程,当按各综合利用项目确定的合理使 用年限不同时,其合理使用年限应按其中最高的年限确定,
表4水利水电工程合理使用年限(年)
注:工程类别中,水库、防洪、治涝、灌溉、供水、发电分别表示按水库库容、保护目 标重要性和保护农田面积、治涝面积、灌溉面积、供水对象重要性、发电装机容 量来确工程等别
现行行业标准《水电丁.程水库灌没处理规划设计规范》DLT 5064规定,水库库区土地淹没,一般按T程投入运用10年~30年 的淤积情况考虑;现行行业标准《水电程水利计算规范》DLT 5105规定,防洪、兴利库容计算时,泥沙淤积年限为30年50年。
3分析龚嘴、青铜峡、盐锅峡、一门峡、映秀湾等水库实测泥 沙资料表明,水库冲淤平衡年限与泥沙调度方式、排沙水位关系密 切。当年平均悬移质出库率(或称排沙比)达到90%~95%,河槽 的纵、横断面形态、淤积高程、淤积物密度、库容变化等都已趋于 稳定:即可视为水库冲淤相对平衡。
1当水库施丁过程巾泥沙淤积使库容损失较大时,需要考虑 施工过程中的泥沙淤积进行施工期度汛的库容计算。 2水库淤积后的库容与水库的淤积形态密切相关,淤积后的 库容计算可采用两种方法,一是形态法,二是数学模型计算的方 法。形态法计算库容.米用分段法进行计算,淤积后滩面以上的 库容采用地形法原始库容,滩面以下库容根据十支流淤积形态设 计的断面采用断面法进行计算。若实际河道宽度小于设计断面觅 度,可采用实际河道宽度。累计各库段十支流库容曲线即为泥沙 淤积后的总库容曲线
5.5.1本条规定了秘纽总体布置需遵循的原则。 1根据悬移质泥沙垂向分布特性,粗泥沙含沙量垂向分布不 的匀.集中在相对水深0.40以下的底层,悬浮到相对水深0.60以 上的很少,水发电洞进口高程尽可能布置在相对水深0.4~0.6 处。底部泄洪排沙底孔的泄量不能小,要形成比较大的冲刷漏斗, 并要采用多孔布置,使冲刷制漏斗横向控制范围大,纵尚控制范围 远。一般情况下,在排沙运行控制水位,用于电站防沙的排沙底孔 的泄量可取水库此水位泄量的1/5, 2发电引水洞进口距离排沙底孔进口较远是指该排沙底孔 进口的漏范围不能保护到发电引水洞进口。 5.5.2坝区冲刷漏斗形态包括纵剖面形态和横断面形态,可采用
多种方法进行计算,并结合实测资料类比分析选取,泥沙问题严重
时可通过物理模型试验确定。 5.5.3根据坝前含沙量、泥沙粒径沿垂线、横向分布的特性,以及 形成冲刷漏斗的条件,在满足泄水建筑物防沙、防淤堵的前提下按 照机组多引水少引沙的原则,研究拟定各泄流建筑物合理的分流 比,提出各个泄水建筑物各分级流量下调度运行方案。
时可通过物理模型试验确定。
6河道与河口整治泥沙设计
6.1河道演变及冲淤分析预测
6.1河道演变及冲淤分析预
6.1.2目前工程实践中运用较多的是一维与二维数学模型,一维 模型一般用于研究长河段的河床变形;二维模型一般用于研究局 部或宽阔水域的河床变形。自前国内外有众多的河流数学模型: 由于泥沙问题的复杂性,不同模型采用的冲淤计算模式、经验公式 有所差异,在具体应用时要合理采用。 数学模型均含有一些重要参数,如糙率、水流沙力、恢复饱 和系数等,这些参数取值是否合理决定看着数学模型计算成果的合 理性。现阶段这些参数的确定主要通过实测资料进行率定与验 证。 物理模型试验包括模型设计、制作及模型放水等步骤,试验成 果的精度受众多因素的影响。应通过验证试验使模型达到水面线 相似、流速相似、冲淤相似
6.2堤防工程泥沙设计
6.2.3对于持续淤积的河道,需要根据河流的泥沙冲淤计算,计 算提防河段在设计水平年的河道拾高值和设计洪水水面线的拾高 值。
6.3.1自然河流按地理位置不同可分为山区河流和平原河流两 大类型。山区河流纵剖面比降大,流速大,含沙量不饱和,河床处 于侵蚀状态。平原河流流经地势平坦、土质疏松的平原地区,形成 深厚的冲积层,河岸河床冲淤变幅较大。
6.3.2本条对防护工程泥沙设计内容提出了要求
1水流顶冲点的变化范围可通过历年深泓线套绘结合现场 查勘确定。近岸冲刷坑的最大深度可采用三种方式确定:一是通 过历史上河势相对稳定期实际发生的最深点确定;二是通过二维 泥沙数学模型计算确定;三是按照《河道整治设计规范》GB 50707一2011附录B计算。 2块石是最常用的堤、坝护脚加固材料,新建的防护丁程护 脚部分将在水流作用下随着床面的冲深变化而自动调整。为防止 水流淘刷向深层发展造成工程破坏,要考虑在抛石外缘加抛防冲 和稳定加固的备填石方量。
4当弓引河地区表层黏土较薄,沙土或沙壤土的顶板高于枯水 期通航所要求的高程时,则可只将沙土或沙壤土顶板以上的黏士 层挖去,下面的沙壤土留待水流自已冲走。这时需验算引河流速 是否大于河底土壤的起动流速.引河水流沙力是否大于引河进 口含沙量。若引河表层黏土深厚.沙土或壤土顶板还低于枯水期 通航所要求的高程,则需挖至枯水期通航所要求的高程.并验算引 荷流速是否能保证黏士不断冲刷
6.+水库下游河道泥沙设计
·4.本茶刘 1计算成果中河道冲淤变化宜分河段进行统计。可提供典 型横断面冲淤变化图及纵剖面变化图。水库下游纵比降的变化可 通过绘制水库下游河道纵断面图表示,纵坐标为深泓点高程,横坐 标为距坝长度、断面编号和主要地名。 2计算成果中需要提供主要控制站的水位变化、含沙量及级
配变化、河床中数粒径及级配变化。 3由于水库蓄水改变了下游河道的来水来沙条件,引起河道 潢断面形态、纵比降和河床组成的重新调整,这样便有使下游河道 发生河型转换的可能性。在分析河道冲淤变化、河床演变特性的 基础上预测水库下游河道的河型转换问题。一般地,水库蓄水是 有利于下游河道朝较为稳定的方向发展,通常比较稳定的婉蜓型 可段和分汉型河段将会更加稳定,而很不稳定的游荡型河段则有 可能转化成其他比较稳定的河段。但是对于河岸(岸滩)极易冲刷 变形的游荡型河段,仍将保持一定的游荡型特点。如丹江口水库 下游河道演变趋势表明了冲刷对河型的影响,坝址以下河道由建 车前的堆积性河道间弯曲型河道发展。 水库下泄清水,从长远来说使下游河道冲深,水位降低对防洪 是有利的。但在清水下泄的初期,河床调整变化于分剧烈,岸防 护工程和河道整治工程的布局与改变了的水沙条件不相适应,丛 而产生一些新的问题。如长江三峡水库、黄河三门峡水库、永定河 官厅水库下游两岸的险工长度均较建库前有所增加。 水库下游河道的冲淤变化导致河道平滩流量的变化、可能引 起主流发生改变使原有堤防和险工丧失作用,形成新的险工险段, 4水库下游河道发生冲刷时,桥梁、港口、码头、取水口、排水 口等建筑物可能遭受冲刷破坏,或引水口无法引水。当河道发生 回淤时,会影响港口、码头、取水口处的正常运行,宜开展专题研 究。水库下游河道冲刷将会引起浅滩变化,影响较大时还需要对 航道影响开展专题研究。
6.4.2本条给出了水库下游河床变形预测的计算方法
(1)冲刷极限状态的估算是对下游河床一般冲刷达到极限状 态时的水流和河道形态进行粗略估算。应根据河床组成、冲刷过 程是否存在显著的泥沙分选、冲刷机理采用不同的方法进行估算。 (2)变形过程的计算是对下游河床变形的过程进行比较详细 的计算,宜采用泥沙数学模型和物理模型进行预测。
(3)在规划阶段,可考虑采用极限状态估算方法,在可研及以 后阶段宜采用变形过程的计算方法。当河床由卵石夹沙组成,或 又有较薄的覆盖沙层,冲刷达到的时间不长时,可只采用极限状态 活算方法。当河床由沙质组成,冲刷比较严重·达到极限状态所需 的时间又较长时,可米用变形过程计算方法。 (4)水库蓄水运用后改变广下游河道的来水来沙条件,致使下 游河道发生长距离、长时间的冲淤变化。一般可采用一维泥沙数 学模型预测,当研究影响范围内重点段的冲淤变化时,可在一维 泥沙数学模型的基础上开展二维泥沙数学模型计算或物理模型试 验。如三峡水库蓄水运用初期,就影响到坝下游1100km的大通 河段,通常采用一维泥沙数学模型进行长程预测,同时可为影响范 围内局部河段的二维数学模型计算或物理模型试验提供边界条 件。 6.4.3河床变形计算成果的合理性检查,是运用泥沙运动、河床 变形基本理论、已建工程下游泥沙原型观测资料研究成果和经验: 对预测结果的变化趋势与规律进行对比分析,作出判断。检查内 容主要有冲淤部位、程河床组成变化、主要控制站的含沙量及级 配变化,或采用不同的计算方法进行定性定量的比较
6.5河口整治工程泥沙设计
6.5.1本条提出了河口整治工程泥沙设计的三大基础性
6.5.1本条提出了河口整工程泥沙设计的二天基础性工作。 (1)第一项基础性工作是进行河口类型判别。本节所述的“河 口”特指江河的入海口。对河口类型进行判决有助于了解河口潮 流动力特征、来水来沙条件以及冲淤规律。我国河口一般分为强 潮海相河口、湖源海河口、弱潮陆相河口、陆海双尚河口四大类, 不同类型的河口泥沙运动特性不一样,冲淤规律也不一样。即使 同一河口,洪枯季的泥沙运动特性也不一样。强潮海相河口潮差 大,潮流动力强,泥沙主要来源于口外,如钱塘江。该类河口除洪 季外,涨潮流速均大于落潮流速,河口区泥沙来源充足,在过渡段
及其上游沉积,形成庞大的淤积体。这类河口有两个特点,一是过 渡段及河流段洪冲淤,潮流段洪淤枯冲;二是涨落潮期主流平面 位置大幅摆动。湖源海相河口的特点是径流经湖泊调解后变幅较 小,潮差中等,泥沙也主要来源于口外。该类河口一般洪冲枯淤, 口门易形成拦门沙。弱潮陆租河口的特点是潮流弱,径流相对较 强,泥沙主要来自流域。该类河口在流域来沙充沛的情况下,在口 门附近易形成拦门沙,河床逐渐拾高,一遇较天洪水,易发生改 道,黄河河口就是该类河口的典型代表。陆海双向河口的径流和 朝流作用均较强,流域来沙与海域来沙均较丰富,该类河口文分为 冲击平原型和山溪型两类:长江口为平原型陆海双相河口,主支汉 口门相对稳定,口门外存在拦门沙,潮流段河道宽阔,涨落潮流路 分离,江中暗沙搬移频繁,主流易大幅摆动;闽江、鸭绿江为山溪型 陆海双相河口,径流输送的泥沙以推移质为主,潮流输送的泥沙以 悬沙为主。因此,在进行河口整治时,首先要分清河口类型,才能 了解其泥沙运动特性及冲淤规律,为河口整治工程设计奠定基础。 (2)第二项基础性工作是进行水流动力特性、泥沙来源、河床 质粒径分析。 河口水流动力包括径流、潮流等。潮流动力特性分析有助于 了解河口不同水域的主动力,同一河口、不同区域的主动力可能不 一样,同一区域也有可能两种动力均强势并存。潮流动力特性可 根据优势流判定,大、中潮期落潮流速大于涨潮流速·则落潮流占 优。反之,则涨潮流占优。 泥沙来源可通过河口代表性断面实测涨落潮平均含沙量与紧 接河口不受潮汐影响的上游水文站含沙量进行对比分析后判断。 河床质粒径是河口整治十程设计中常用的基础参数,一般采 用中值粒径d。 (3)第项基础性丁作是进行河口演变分析。河口演变分析 主要丁作内容包括河口形成过程、岸(堤)线变迁过程、河床冲淤计 算、水下成型堆积体的演变(平面位置、大小、高程的变化)、分流通
道的演变、影响演变的主要因素、演变趋势。河口天然状态下的河 床冲淤计算可利用收集的地形资料,采用网格残差法、网格法或断 面法计算。网格残差法能够给出计算区域的冲刷总量、淤积总量 以及冲淤分布,其计算对象是不同测次的同一区域。该方法适用 于河口大范围冲淤计算或者滩槽格局相对稳定的局部水域的冲淤 计算,不适用子分流通道多、暗沙搬移频繁的河口内局部区域冲游 分析。网格法及断面法是通过不同测次同一高程下槽蓄量的对比 来判断河床冲淤,大小范围的河床冲淤计算均适用,但其缺点是不 能够给出冲淤分布。小范围区域冲淤计算以及平面摆幅较大的泓 道演变分析宜采用网格法或断面法。 水下成型堆积体的演变分析是河口演变分析的重要内容,其 稳定关系到分流通道的稳定、河槽的冲淤。水下成型堆积体是泥 沙沉积的产物,有的是底沙下移而成,有的是悬沙沉积而成,其有 时是整治对象,有时是整治建筑物依托的边界,在陆海双尚河口, 水下成型堆积体主要分布在涨落潮流路分离区、会潮区、远离主动 力区的区域、拦门沙区域,对其成因进行分析,有助于整治措施的 制订。
6.5.4本条对滩涂圈围工程泥沙设计内容提
1河口地区风暴潮频发,波浪掀沙作用强烈,如长江口地区 次风暴潮掀沙厚度可达10cm~20cm。为保障促淤效果,应合 理设置促淤坝坝项高程。《海岸及近海工程》(中国环境科学出版 社,2005)推荐促淤坝坝顶高程宜取平均高潮位加迎岸盛行风速计 算的半波高,现行行业标准《滩涂治理工程技术规范》SL389推荐 丁坝坝顶高程可取平均高潮位附近,留有纳潮口的促淤顺坝坝项 高程应高于平均高潮位。根据长江口地区的经验,促淤坝坝顶高 程取大潮平均高潮位及以上1.0m之间时,促淤效果较好。
2纳潮口初始底坎高程一般控制在平均低潮位附近,以满足 氏部高含沙量水体进入,后期根据促淤区淤积情况适时加高。 3促淤工程效果分析可比照相邻工程实际淤积效果,也可采 用经验公式计算、二维水沙数学模型计算、动床物理模型试验等方 法,无论采用何种方法,均应根据当地实际工程经验分析成果的合 理性。促淤工程影响分析内容主要包括工程对河势、防洪(潮)及 水生态、水环境等方面的影响,如产生广不利影响,需采取补救措 施。
7.1.1河势多变的河段可采用多首制引水口(闸)取水, 势变化后仍能正常引水。
7.1.2引水门位置选择时.要从靠流情况、河势变化、冲淤演变及 水流流态等方面论证引水条件,并分析未来一定时期内引水条件的 变化情况从而选定引水条件好的取水口。引水口上游有水库丁程 时.应分析水库运用对引水口引水条件的影响。 引水口防冲、防淤、防脱溜措施要求高,要切合实际采取引水口 问道整治措施,以轻型为主,便于实施和根据情况调整。 引水角度为引水渠的轴线与河道主流线的交角。引水角度要 尽可能减小。一些室内试验研究表明,在一定的分流比条件下,弓 水角度对推移质泥沙进入取水口数量的大小影响不大.对悬移质 泥沙进入取水口数量的大小影响大。引水角度小,符合正面取水的 原则,水角度一般为30°~60°。 引水闸底坎高程要在保证引水的前提下适当提高,一般情况 下,引水闸底坎高程宜高于闻前河底平均高程0.5m。对于在冲游 变化幅度较大的河流修建的水闸,或因为上游水库运用等影响导 致在未来一定时期内河槽冲淤变化幅度较大时,引水闸底坎高程 和相应设计水位的设置应充分考感河槽冲淤变化的影响。 水流流态复杂的大型号水闸枢纽布置需经模型试验验证,模 型试验范围要包括引水闸下游可能产生冲淤的河段。 7.1.3在河流上修建的有坝取水T程·为防止推移质或粗泥沙进
人引水闻,在引水闸前可设置拦沙坎,相邻位置布置冲沙闸,冲沙 闸底坎高程应低于引水闸底坎高程,以便冲沙闸能够将引水闸前
7.2.3水利水电工程沉沙池泥沙设计需满足现行行业标准《水利 水电工程沉沙池设计规范》SL269的有关要求,水电水利T程沉 沙池泥沙设计需满足《水电水利T.程沉沙池设计规范》DI/T5107 的有关要求,其他工程沉沙池设计可参照相关规范
7.3.1、7.3.2渠道与大然河道一样,在经过一定时期的冲淤变化 之后,也会达到与来水来沙及渠道边界条件相适应的相对平衡状 态。在这种状态下,渠道沙水流满足水流阻力公式、水流连续公 式、水流狭沙力公式及断面河相关系式,联解这几个公式.可以求 出一定来水来沙条件下的渠道纵比降、宽度、平均水深及平均流 速。可以根据实际情况,选择适合的计算公式。 引水闸前的引渠要避免脱离大河主流发生淤塞而失效。 渠道设计时,可先按输水要求结合地理条件和实践经验 初步拟定渠道比降、横断面尺寸等设计参数,然后对渠道的设 计流速进行分析计算,一般要求渠道的设计流速大于不淤流 速;对于土质渠道,其设计流速还应小于不冲流速。现在广泛 应用悬移质水流挟沙力公式来分析平衡输沙的不淤流速和不 冲流速。 不淤流速还可以按如下公式计算: CA吉尔仕棋提出的不淤流速计管公式
式中:VH3 一不淤流速(m/s); Q一流量(m3 /s); F一与泥沙沉降速度w有关的系数,见表5。 式(2)的应用要根据实测资料检验。
不冲流速还叫按如下公式计算: B.H.岗察洛夫提出平底河床上的水流垂线平均不冲流速计 算式为:
VHm =3. 9h°.2(d+0. 0014)°.3
.H.沙莫夫研究的平底河床上的水流垂线平均不冲流速计算 为:
Vmn = 3. 83d1* h 76
B.H.岗察洛夫认为,对于编柳格中的石块在水深为1.0m的 水流中,垂线平均不冲流速可以加大20%~30%;对于卵石铺面 可以加大50%~60%;对于结合牢固与平面平整的铺面(石块铺 砌紧密),可以加大80%~100%。这就是说,对于给定的水流垂 线平均不冲流速,在相应条件下石块的粗度可以较式(3)或式(4) 计算的石块的粗度为小。 当水深不等于1.0m时,表中水流垂线平均不冲流速的数值 要乘以系数 h0. 2 ,ho.2 数值见表 7 。
作用于斜坡平面的水流垂线平均不冲流速可按培什金(6.A. IIbILIKHH)研究的公式计算:
m. sino m m cos" /1+m 1 +m
式:川一一斜坡系数: 川、一·自然斜坡系数; 0·流向与沙粒所在的斜坡水平线的交角。 关于非均匀沙的不冲流速·对于冲积平原河流,由于床面泥沙 粒配比较均匀,用中数粒径来计算与实际基本相符。如果床面泥 沙粒配很不均勾.用中数粒径米计算是否符含实际,还有待于做更 深人入的研究。对粒径大于10mm的砾卵石的不冲流速的研究.还 缺乏比较川靠的定量成果
7.1渠系交叉建筑物泥沙设计
7.4.1、7.4.2设计洪水冲刷线是设计洪水条件下最低河底高程 线,一般由设计洪水位减去最大冲刷水深得到。倒虹吸穿河工程 的最大冲刷水深为河道白然演变过程可能发生的最大水深。渡 漕基础的最大冲刷水深包括自然演变冲刷、一般冲刷和局部冲刷 :部分。自然演变冲刷是指不受本T程影响的情况下,自然状态 下由于水流狭带泥沙而导致的河床冲剧下切;一般冲刷匙指于 敦台压缩水流而在全断面内发生的河床普遍冲刷;局部冲制是指 由于水流在墩台周围绕流时造成的局部区域冲刷。 门然演变冲刷主要包括种类型·一是水流动力轴线摆动引 起的冲刷水深,如滩槽易位、弯顶后退、傍岸冲刷等现象;二是河流
发育成长过程中产生的纵向变形,如洞源段河床的逐渐冲刷下切 现象;是修建其他建筑物引起的再造床过程,如水库修建后下游 河道的冲刷下切现象。自然演变冲刷可通过实测资料及历史调查 进行分析确定。 一般冲刷水深和局部冲刷水深可通过收集工程附近既有工程 的实测冲刷资料类比分析,并采用铁路、公路工程水文斯测设计规 范推荐的方法分析计算确定。 重要河段的大、中型建设项自除采用上述方法分析确定设计 洪水冲刷线外,还需进行数学模型计算,问题复杂时还需要进行动 床物理模型试验,综合分析确定
8航道整治与内河港口泥沙设计
8.1航道整治泥沙设计
8.1航道整治泥沙设计
8.1.1本条对航道整治泥沙设计提出了要求,作为航道的河道演 变分析重点是要查明航道的成滩原因及其时期。在平原河流中。 通常是通过河床演变分析的方法来探索滩的属性和滩的形成原 因;在山区河流中,滩性分析应重点放在对滩段及其附近水域的水 力特征要素变化特征分析,分析这些特征与河道边界的关系,找出 成滩原因,为整治方案的合理性提供依据,
8.1.4本条对平原河流浅滩整治设计提出了要求
.1.5本条对枢纽上下游航道泥沙设计提出了要求。
3变动回水区位于最高水位和坝前运用最低水位之间的库 段,既有水库的性质,文有天然河流的性质。变动回水区水沙条 生、浅滩冲淤变化、碍航特点除按本标准第8.1.1条进行分析外 还要界定滩段天然河流特性和水库特征时段。 5引航道淤积主要是回流、异重流、往复流泥沙淤积。在进 行引航道防淤清淤设计时,需根据水库调度分析引航道泥沙淤积
的碍航时段,如三峡水利枢纽,上引航道泥沙淤积碍航主要发生在 汛期坝前水位较低的时段,防淤清淤的目标主要是保证汛期航道 肠通;下引航道泥沙淤积碍航主要发生在枯水期枢纽下泄流量较 小、项下游水位较低的时段,防淤清淤的目标是保证枯水期航道畅 通。 6葛洲坝水利枢纽就是枢纽建成后,下游引航道水深不足的 一个典型例子。葛洲坝板纽建成后,由于河床下切以及施工过程 中的骨料开采,官声站枯水位下降明显,三江引航道水深达不到设 计要求。2004年开始,在葛洲坝下游实施了护底工程,监测和分 析表明护底工程对抑制宣昌站枯水位下降的作用较明显。为预防 此类问题发生,在枢纽设计过程中应预测下游枯水位的下降幅度 闸底板高程设计时要留有富裕。 7枢纽建成后,由于来水来沙变化和河床冲刷对航道维护的 不利影响主要有以下两个方面:一是河床冲刷过程中,河势相应发 生调整,引起浅滩部位发生调整,出现新的浅滩;二是河床冲刷过 程中,河床组成相应发生变化,部分浅滩的冲淤变化规律相应随之 改变,或因河床沿程冲刷不均匀,河床抗冲性较强的局部河段出现 坡陡流急现象。在规划设计阶段应考虚上述问题
1一般平原海岸或淤泥质海岸的泥沙都是细颗粒,其运动有 其特殊性。在波浪潮流作用下·外海沉积的泥沙随潮流进入口内 成为港口航道淤积的泥沙来源。河口地区泥沙颗粒愈细,愈不易 密实,常产生浮泥现象.而且在淡盐水混合作用下,细颗粒泥沙具 有絮凝性质。
8.2内河港口泥沙设计
内河港口港址选择时.一般考虑以下泥沙方面的条件: 港口一般选择在河床及河岸冲淤变化较小、汉道稳定、水
PH 1港口一般选择在河床及河岸冲淤变化较小、汉道稳定、水 深适当、水域面积开阔及水流条件平顺的水域
2由于天然河流岸坡在枯水期、中水期和洪水期都存在一定 的冲淤变化,因此要对不同时期的水流流向及流态进行分析,以满 足港口正常作业要求。 3从调查了解以及各方面的资料来看,挖入式港池普遍存在 泥沙淤积严重问题。影响港池淤积量的因素非常多,主要包括河 道来水来沙条件及港池宽度、长度、深度、港池轴线与主流方向的 夹角、口门形式等。在港址选择时,合理地进行平面规划和选择主 要尺度,尽量把港池布置在具有稳定深槽的河岸一侧,避升凸岸, 并避开洪水时的大范围问流区及缓流区。 由于泥沙在问流区内的运动及王、问流之间的泥沙交换问题 复杂·回流淤积量和过程预估相对闲难,为减少港池的维护费用, 保障挖入式港池的正常营运,宜通过物理模型试验进行验证,
要尺度,尽量把港池布置在具有稳定深槽的河岸一侧,避开凸岸, 并避开洪水时的大范围问流区及缓流区。 由于泥沙在向流区内的运动及主、同流之间的泥沙交换问题 夏杂·回流淤积量和过程预估相对闲难为减少港池的维护费用: 保障挖入式港池的正常营运GB/T 26332.6-2022 光学和光子学 光学薄膜 第6部分:反射膜基本要求.pdf,宜通过物理模型试验进行验证。 8.2.3内河港口泥沙的主要来源和运动的主要方向、泥沙运移形 态及输沙量直接关系到港口建设投资大小、建设速度、管运效益和 船舶安全运行。同时,港口水T建筑物不恰当的形式和不合理的 平面位置将导致水流及泥沙的较大变化:进而影响船舶靠离码头 及泥沙的冲淤变化。 港池口门的布置除需要考感航道及船舶出港的航行条件外: 还需要注意河床演变与泥沙运动的影响:在顺直微弯河段上,需要 分析边滩移动规律·防止边滩下移将主流挑离进口甚至阻塞口 ;在分汉河段上,需要分析各汉道发展规律.防止把港池布置在 衰广汉道上;在弯曲河段上·港池进口·股布置在回岸顶点下游的 贴流区
8.2.4河网地区或含沙量较小的河流·进港航道人口的宽度对进
对含沙量较大的河流,实践与试验证明,人口愈宽,进港 和港池内的淤积量愈大。在满足航行要求的条件下,要尽量 人口宽度。
8.2.5重力式码头施1.期的冲淤计算是为了确保在码
.0.2本条对分洪和退洪控制工程泥沙设计提出了要求
9.0.2本条对分洪和退洪控制工程泥沙设计提出了要求。 4多泥沙河流上,确定分洪闸和退洪闸顶高程时,需要考虑 上、下游河道冲淤变化引起水位升高和降低的影响,对此可根据河 道演变预测资料并参照同一河流上已建工程的实践经验确定。 9.0.3本条对分洪和退洪控制工程的平面布置提出了要求。 2在多泥沙河流上,为了保障分洪工程正常运用,要特别注
4多泥沙河流上,确定分洪闸和退洪闸顶高程时,需要 上、下游河道冲淤变化引起水位升高和降低的影响,对此可根 道演变预测资料并参照同一河流上已建工程的实践经验确定
2在多泥沙河流上,为了保障分洪工程正常运用GB/T 50491-2018 铁矿球团工程设计标准,要特 意解决分洪闸进水口可能产生的泥沙淤堵问题。
10.0.1水库工程泥沙原型观测的自的·是掌握库区及工程上、下 游河段的泥沙冲淤变化及其影响,为水库运行管理提供依据。泥 沙观测规划主要内容包括库这淤积观测、人出库水沙观测、库区水 立观测、库区水沙因子观测、库区异重流观测、坝前漏斗区观测、航 道淤积观测、坝下高部冲刷观测、坝下游河道冲淤观测等,水库设 计中应针对工程主要存在的泥沙问题确定观测规划的内容