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小浪底水库坝前漏斗区泥沙测验分析

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第32卷第2期 2006年2月 水力发电 文章编号:0559—9342(2006)02—0063—04 小浪废水库坝前漏斗区泥沙测验分析 台树辉,李珍,唐红海 (小浪底水力发电厂,河南济源454681) 关键词:泥沙测验;坝前漏斗区;水库运用方式;浑水层;水下测量;小浪底水库 摘要:小浪底水库坝前漏斗区的形成和发展,直接影响到枢纽建筑物的安全运行。为了保持塔前“门前清”,掌握坝前 漏斗区的形成和发展。保证水库进入拦沙后期和正常运用期的正常运用,对坝前漏斗区进行了泥沙测验分析。结果表 明:目前漏斗区范闱内纵向坡度较缓,尚没有明显的漏斗形成,仪在坝前和塔前200mx1 000 nl范围形成了漏斗雏形。 Sediment Measurement and Analysis of Upstream Funnel-shaped Zone of Xiaolangdi Reservoir Tai Shuhui,Li Zhen,Tang Honghai (Xiaolangdi Hydropower Plant,Jiyuan Henan 45468 1) Key Words:sediment nleasurement;upstream funnel—shaped zone;operation conditions of reservoir;muddy water layer; underwater nleasurenlent;Xiaolangdi reservoir Abstract:The form and development of the funnel—shaped zone in the upstream of Xiaolangdi Reservoir will directly affect the safo operation of control structures.In order to keep”intake tower clean”。to master the form and development of the upstream funnel-shaped and to guarantee the normal operation of reservoir entering later sand—intercepted stage and normal operation period,the sediment in the upstream funnel—shaped zone has been analyzed.The results showed that the funnel—shaped zone is gentle in longitudinal direction and do not still form obvious funnel and only has a embryonic form with a sjze of 200mxl000m. 中圈分类号:TV145.3(261) 文献标识码:A 1 小浪底水库坝前漏斗区基本情况 内,由各泄水和发电洞进口组成,呈一字排列布置。泄水建筑 物泄水排沙时坝前水流流态不仅受水位高低的影响,同时受 小浪底水库漏斗区指坝前泥沙冲淤发展最终形成类似 迎水面的大坝顶托和左岸特定地形条件影响。进水塔前正面 漏斗形态的区域。经有关模型b£验取得的相关成果。坝前漏 有1个高程241 ITI的山梁,使黄河来水来沙对进水塔形成侧 斗区在距大圳约4.2 km范围内。小浪底建管局根据泥沙冲 向进水。当水位低于塔前IIJ粱高程时,由于黄河主洫J 左转 淤发展需要.在该范围内采取加密断面法进行观测。在坝前 折后,水流挟沙进入塔前区,塔前区水沙叉向 急转近90。后 漏斗区范围内布设了31个横断面,断面布设方式为平行进 通过闸孑L下泄。 水塔迎水面。其中01~10断面平均间距91 m:10~20断面平 均间距200 m:20—31断面平均间距136 m,断面之间的密度 3坝前漏斗区岸边地形 呵较好地反映漏斗区泥沙冲淤情况,断面布设情况见图l。 小浪底水库坝前区地形复杂,极不规整,塔前有1个【fI 坝前漏斗医泥沙淤积断面测量采用双频回声测深仪进 梁体.山梁体后又有小支流的宣沟,再往上左岸有大峪河汇 行断面法测量和条带测深仪相结合的测量模式进行(漏斗区 人.漏斗区范周内的岸线极为凹凸弯曲。右坝窟前方1 300 m 无浑水时,可采用条带测深仪对漏斗区水下部分进行地形法 处有小清河(石门沟) [人,在干流和支流交汇处已建成了1 测量)。测船采用GPS RTK技术实时定位,导航系统采用 个隧洞引水工程。2005年5月实测坝前漏斗区水下地形见 Hypack导航软件进行导航,确保定位精确。其中,进水塔前 图2。 01断面(距进水塔60 m)按照《小浪底水利枢纽拦沙初期运 从图2可以看出:小浪底水库179 Ill高程等高线在塔 用调度规程》要求.采用在『司定断面施放铅鱼测深的方法进 前和坝前形成了长900 m、宽210 In、面积约为0.J6 km 的 行数据校核。 2枢纽泄水建筑物布置 收稿Et期:2006—01—16 作者简介:台树辉(197l一),男,陕西安康人。丁程师,现主要从 枢纽工程主要泄水建筑物集中布置在大坝左岸风雨沟 事小浪底水库泥沙测验工作. W ̄aer Pouw l 32 No.2圈 维普资讯 http://www.cqvip.com

水力发电 2006年2月 图1 坝前漏斗区横断面示意 』J 25几 2500 3000 350()l000 4500 n/m 图3 2005年5月实测坝前漏斗区纵向河底平均泥沙淤积高程 前泥沙淤积的逐渐抬Yl‘,塔前01断面进水塔泄罔内横 坡 度有所变缓 从目前观测结果看,塔前淤积高程控制在安全 图2 2005年5月实测坝前漏斗区水下地形 范 I HIJ183 5 m以下.泄水排沙洞闸门启闭安全是有保证的 “长条”形 域:180 m高程等高线在塔前和坝前形成了长 (参见图4)。 1 l20 n1、宽230 m、面积约为0.26 km 的“橄榄”彤区域 塔 的和坝前“小漏斗”区的形成及发展对枢纽安全及稳定至父 重要。 E \ 4坝前漏斗区有关测验成果 1Ⅱ匡 嶝 4.1 漏斗区纵向淤积形态 宣 从2oo5年汛前漏斗区纵向河底平均泥沙淤积高稗( 图3)可以看fn.漏斗区河床_基本处于平淤状态.河床淤积高 0 500 —_( 一一— 高 ‘—— )() 在179.6 181.3 m之间,变幅不大,纵向坡度为0.039%。 起 一 . i/m 4.2进水塔前O1断面淤积情况 图4 2003~2005年塔前O1断面淤积高程 进水塔前O1断面( 进水塔6O In)是我们测量的重点, 该断面泥沙淤积 程直接关系到泄水孑L涧闸门的启闭安全。 5 2002—2005年度调水调沙期间排沙情况 近几年观测成果显示.2004年、2005年塔前平均淤积高稗分 5.1 2002年调水调沙运用情况 别上升0.48、2.19 m;2004年、2005年坝前平均淤干jl高程分 2002吓为调水调沙运用的筇1年,调水调沙的时间为 别} 升0.98、1.83 m。塔前和坝前淤积高度均在不断抬升。塔 2002年7月4日9时~7月l5日9日IJ .水f讧变化l在236.56~ 前01断面起点距600 900 111范同内,2003年、2004年、2005 223.9 111之间;入库水量9.69亿m ,出库水量25.69亿m :入 年其横向坡度分别为0.92%、0.83%、和0.7% 随着塔前和 库沙量2.∞亿t, 库沙节Ol319亿t.排沙比15 3% 圈 m r Pou Vo1..圯No.2 ’ 维普资讯 http://www.cqvip.com

第32卷第2期 台树辉。等:小浪底水库坝前漏斗区泥沙测验分析 5.2 2003年调水调沙运用情况 2003年为调水渊沙运用的 2年.凋水调沙的时间为 2003年9月6 FI 9时一9月l8 R l8时,水位变化在246.1~ 249.07 m之I ;入库水最24.27亿m3,出库水量l8.25亿m ; 入库沙量O.69亿t.出库沙量O.74亿t,排沙比107.3%。 2003年调水调沙效果较好。塔前0l断面(距进水塔6O m)坝前和塔前泥沙淤积高程变化情况见表l。 表1 2003年调水调沙前后塔前O1断面关键 测验指标变化情况 m 5.3 2004年调水调沙运用情况 2004年为渊水凋沙运用的第3年,本次调水调沙分2个 阶段:第l阶段为2004年6月19口9时~7月13日8时, 水位变化住249 06 224+98 m之间;入库水量l1.2亿m ,山 库水量43 75亿m3;入库沙量4.32亿t,出库沙 0.53亿t, 排沙比l2.3%。第2阶段为2004年8月23日l2时一8月3O R l2时.水位变化住224.99—218.48 m之问;入库水量9+2 亿m3,出库水量l3.36亿【n :入库沙量1.72亿t,出库沙 1.423亿t。排沙比82.7%。 2oo4年第1阶段调水渊沙人工 造异莺流成功,塔前 O3断面(距进水塔160 n1)坝前和塔前泥沙淤积高程变化情 况见表2 笫2阶段调水调沙冈异重流形成浑水水库,塔前 01断面(距进水塔60 m)坝前和塔前泥沙淤积高程变化情况 见表3 表2 2004年第1阶段调水调沙前后塔前03断面关键 测验指标变化情况 m 表3 2004年第2阶段调水调沙前后塔前01断面关键 测验指标变化情况 m 5.4 2o05年调水调沙运用情况 2005年为调水调沙运用的第4年,调水调沙的时间为 2003年6月16日9时一7月l El 6时,水位变化在247.86 ̄ 224.74 m之问;入库水量5.35亿m , 库水量38.83亿m ; 入库沙量0.45亿t.m库沙量0.017亿t,排沙比3.78%。 2005年渊水调沙期间塔前03断面(距进水塔160 1/1)坝 前和塔前泥沙淤积高程变化情况见表4。 从近几年来水库运用的情况看。利用凋水调沙进行库区 排沙是一个较好的方式,特别是利用异重流排沙。既可以降 低进水塔前和坝前河底泥沙淤积高程,义町以将坝前形成的 表4 2005年调水调沙前后塔前O3断面关键 测验指标变化情况 " 水水库的泥沙排 库外.时保持塔前“门 清”是有利的。 6 坝前浑水层情况 近3年的观测表明,每干F汛期库区均柏 异荸汛形成J{ 运 行到坝前,在坝前形成浑水水库.浑水水库持续时间与泄水 孔洞运_阡J有关。如不能及时将浑水排除库外,汗水水J荦1玎持 续到l1月底。 存异重流运动到坝前形成浑水水库的过程叶 ,我们存坝 前固定断面 定他置进行泥沙取样_丁作。每当异蕈洫运行到 坝前处于起涨阶段时,萁含沙量在垂线上随深度增JJf1而变 大,变化趋势呈“斜折线”彤;肖坝前浑水层逐渐变薄时,其禽 沙量沿垂线随深度增加而变大,梯度变化叫显,且变化趋毋 呈“板凳”形。近河底浑水含沙赶一般在300~400 k m。之间。 从近几年的观测结果可以看 ,虽然含沙 随深度增加 而变大,佴泥沙粒径没有明显的变化。每当形成 水水库。无 论是浑水层上涨阶段还是下降阶段,坝前垂线泥沙中值粒径 为0.004 0.005 mm.平均粒径为0.005—0.006 m。这表明存肆 重流运行到坝前,浑水层不论是上升还是下沉阶段,泥沙粒 径组成基本相同,均属于粉砂类泥沙。如将 水水库中的 沙及时下泄.这部分泥沙完全可以随水流挟沙人海,月.不会 对下游河床造成淤积;但是,粉砂类泥沙存_i_!』l前淤积形成的 防渗铺盖可减少坝基渗水量,填充粘土堆f 坝坝体,从而起 到较好的防渗作用。 从2003年、2004年浑水水库变化情况(图5,6)F叮以看 出.浑水层厚度最高分别达到23.3 m和20.8 m,浑水水库形 成历时随上游来水来沙及水库运用方式不同而 同。当浑水 层处于起涨阶段时。塔前泥沙淤积高程随之上升; 泄洪孑L 洞闸门开肩后.浑水层厚度急剧下降,塔前泥沙淤积高程也 随之相应下降。 }Llf底f宙f 附羿ilii高 E \ 姬 囤5 2003年塔前O1断面浑水层变化情况 Watcr Po,,,er V¨}.32 2 m 维普资讯 http://www.cqvip.com

水力发电 {2l() 日 \ 掣 {嗄 鉴 窿 1 7() 15() 6of)12o()l 80()240(1:Iooo:3600 420()4800 54oo 起点 !/.I 图7支流小清河纵向河底平均泥沙淤积高程 口期 从小浪底水『_荦每年 水发生与消失的时间 姗柬看.坝前漏 围6 2004年塔前O1断面浑水层变化情况 斗 泥沙的沉积主爱集中住9月下旬到lO月份期间.如果 这一叫‘期能及时排 这部分浑水.对于抑制小浪底水库坝 7坝前右岸小清河泥沙淤积情况 I前河底泥沙淤积高程将起很大的作 当异电流运行到坝 小清河位于黄河右岸距大坝1 300[11处。小清河泥沙淤 前或形成浑水水库时,应扁州相对高程较低的泄洪洞进行 积高程变化受坝前泥沙影响很大,河内泥沙淤积均柬自_F流 }f【=l流。 泥沙倒灌。小清河内现布设了4个观测断面:2005年汛前小 (2)利用异蕾流排沙是减少水库淤积,延长水库有效使 清河Ol断面(距小清河口410 m)、02(距小清河河u l 220 J『J辱命的电要手段。为维持水库K远利益、保持水库有效库 111)断面其实测淤积高程分别为18l 6、l83,7 ii1.与1999年断 容的长久性,如条什具备应掌握排沙时机,特别是降低库水 面淤积高程155.7、l78.8 Ill相比分圳增加25.9、4 9 m,但河 f 大流世下泄冲艋0河床,尽可能调整库区泥沙淤积形态.使 口区域尚未出现“拦门坎”现象(见同7)。 其,尢侵 “死库容”以F部分。 (3)目前漏斗区范围内(4.2 km)纵向坡度较缓。尚没有 8结论 明 的漏斗形成,仪住坝前和塔前横向形成长约200 111、宽 (1)塔前泥沙淤积高程的变化取决干泄洪洞的运用情况。 约1 o0o ii1的漏 一雏彤. .业 } }业业 } e }j 业业逝业业j;}j 业j 业业业站出穹妊业j 业-N,6-业 业 j 业 业 业 业啦 (上接第32页)碾 混凝土施工中,根据气温、凝结时问、 凝士致密、防水 水泥基渗透结晶型防水涂料不同F其他防 水胶比要求,用层间结合剂调制成层面用净浆.当碾 混凝 水材料,传统材料是住混凝土表面形成隔水膜层,在初始阶 土层面出现失水、初凝、雨水淋浸和泌水等造成浆液流失导 段非常有效, 随着时间的推移,其性能逐渐退化而失去防 致层间结合力下降情况时,在层面喷洒2—3 mm的层问结合 水效果。 水泥基渗透结晶型防水涂料的防水性能随时间持 净浆,可使层问结合力满足设计要求。对于双曲薄拱高坝.也 续增强,并具有独特的自我修复能力,一旦混凝土巾产生新 可以在变态混凝士净浆中加入层间结合剂,使变态混凝土的 的细微缝隙,有水渗入时,就会广:生新的晶体将水堵住,这样 抗渗、抗裂等级进一步提高。 就大大减少了二次处理的费用 2.3.3坝面涂抹抗渗膜层防渗 表面抗渗涂膜材料的作用.是修补混凝土表面由于各种 3结语 托应力产生的表面龟裂缝、冷缝和由于漏振产生的蜂窝气 随荷我固水电事、 的进一步发展,混凝土高坝、拱坝也 泡。防渗涂料在混凝土表面形成一层致密的防渗膜,使水不 越来越多,_鼹 混凝土坝由于 快速性、经济性而成为首选 至于继续渗漏,水压力不直接作用在层面上。Lj前用F碾 型 碾厣混凝 高坝防渗结构可采用“棒”、“喷”、“抹”的施 混凝土坝面的抗渗膜层材料有水泥基防水涂料(刚性)、合成 工T岂 即: 迎水面川掺纤维变态(■或二三级 )混凝土.在 高分子防渗涂料(秉性)、渗透结晶型防渗涂料(复合型)等几 防渗区层面喷洒层间结合剂以增强层间粘结力,在坝面涂抹 大类 合成商分子防渗涂料由于其施工繁琐.质量不好控制, 2 ̄3 mm厚的水泥结晶型扰渗膜。采用这种施工工艺可以使 已逐步被水泥基防渗涂料所替代,现在新型的水泥基渗透结 碾压混凝土高坝的防渗厚度大大减薄,混凝土量减少而防渗 晶型CR68防水涂料足目前市场上质量较好的防渗涂料 水 效果增强,坝圳nf以进一步优化,更加显现出碾压混凝土筑 泥基渗透结晶型防水涂料是…种粉状的渗透结晶型产品,由 坝的快速性和经济性。同时,碾压混凝土抗渗结构的优化.高 水泥、石英砂和多种活性化学成分配制而成,与水作用后. 坝防渗技术难题的解决,使碾压混凝七筑坝工艺更卜一个台 料中含有的活性化学物质通过水载体向混凝土内部渗透,在 阶。 碾爪混凝土廓拱坝逐步取代常态混凝土高拱坝成为可以 混凝土中形成不溶于水的结晶体,填充毛细孔道.从ffIj使混 宴现的目标 圈Woter Power VoL32.No.2 ● 。  .

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