闹德海水库异重流排沙特点

王5鑫! 冯秀红
" 辽宁省闹德海水库管理局辽宁阜新#!'"""$
摘要! 本文主要介绍了水库异重流排沙条件! 影响因素% 闹德海水库是多泥沙水库" 根据水库流域河流的洪水特
性" 通过对闹德海水库具体计算和实施效果的验证" 说明采用汛期异重流排沙效果好" 方法可行%
关键词! 异重流( 排沙( 条件( 因素
中图分类号! 34)(/&#5555文献标识码! 文献标识码, E5555文章编号! #)/!0!1)("!"#$#"%0"#"(0"!
5
5 作者简介! 王鑫"#(%' 年%$ # 女# 工程师&
$%工程概况
闹德海水库位于辽宁省阜新市彰武县# 始建
于#('% 年# 建成于#(1! 年# 其间经过#()$ 年加
固' #(/" 年改建' #((# ;#((1 年的消险加固以
及!""/ ;!""% 年除险加固工程# 水库已由初期单
纯的防洪滞沙水库变为一座防洪滞沙和供水等综
合利用的水库# 目前是柳河上唯一已建大型控制
性工程&
&%异重流排沙条件
挟沙浑水进入蓄有清水的水库# 如具有足够流
速并含有足够的细沙浓度# 就会潜入清水下面形成
一股浑水流动# 沿库底向坝前行进# 这就是水库泥
水异重流& 在一定条件下# 异重流可以流到坝前&
若及时开启排沙底孔闸门# 异重流浑水即能排出库
外& 此时如站在坝顶# 就能看到库面清澈如镜# 而
泄水孔却混流翻滚# 这就是水库异重流的排查
现象&
异重流排沙是水库重要的排沙方式之一# 利
用水库异重流# 可以在蓄存清水' 保持一定水头
的条件下排泄入库浑水# 在不降低水位的情况下
以较少的水量排出大量泥沙& 这样既能蓄水' 又
能排沙# 既能使近期保持较高的兴利效益# 又能
减小水库淤积# 延长水库使用时间# 增加长期效
益& 水库异重流形成的最重要条件是入库水流与
蓄水体之间的密度差# 即入库水流必须携带一定
的含沙量# 特别是要携带一定数量的细泥沙- 同
时还必须满足一定的水力条件# 即要求潜入点水
流弗氏数6F小于## 根据水槽试验和野外实测资
料成果# 应满足!
6F
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)+
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式中'' 7
" 为潜入点流速和水深#
+
O'
)+分
别为浑水容重和浑水' 清水容重差&
除了水沙条件外# 影响异重流继续运行的因素
就是库区的边界条件# 置入库底比降的大小' 阻力
的大小' 运行距离的长短等& 比降陡有利于异重流
的继续运行# 所以坝前淤积面的抬高# 使库区的比
降变缓# 是不利于异重流运行的& 沿途阻力的大小
影响异重流的运行也很显著& 例如三门峡水库# 因
原始库底高低不平# 加上塌岸在河底形成浅运行#
加大了阻力& 前期发生的异重流沿程淤积很多# 到
达坝前的异重流甚为微弱& 随着淤积的发展# 库底
渐趋平顺# 阻力降低# 异重流的排沙比也大为
增大&
(%异重流的形成
闹德海水库汛期入库洪水流量较大# 含沙量
高# 有利于异重流的形成& 自#(/" 年水库改建完
毕至#((1 年# 水库运用方式为蓄清排浑运用# 汛
期大部分时段为敞泄运用# 产生异重流的机会较
少# 只产生过四次异重流过程# 包括#(/# 年$ 月'
#(/$ 年)' / 月以及#(%" 年) 月异重流过程& 在这
仅有的四次过程中前三次水库都未进行排沙运用#
导致泥沙基本都淤积在库内& #(($ ;!""" 年汛期
,#"(,
!"#$ 年第% 期水利规划与设计科研管理
运用改变为) 月' ( 月蓄水# / 月' % 月泄空排沙#
!""# 年以来汛期来水偏枯# 水库基本均为蓄水运
用# 因此#(($ 年以后产生异重流的机会增多# 水
库也基本都进行了排沙运用& 统计历次异重流排沙
情况的数据# 各次异重流排沙比在$: ;)1:之
间# 差异较大& #(%" ;!""/ 年异重流过程总来沙
量为11) 万J# 出库总沙量为#!$ 万J# 总排沙比
为!%:&
)%异重流排沙的因素
影响排沙效果的因素较多# 包括水库边界条件
" 如水库长短' 库区地形' 库底坡降$ ' 水沙条件
" 如流量' 含沙量大小和持续时间$ ' 以及闸门调
度情况等& 水库的长度和库区地形影响异重流沿程
损失量# 在相同水沙条件下# 异重流潜入点距坝里
程即异重流运行距离主要受水库长度影响# 异重流
运行距离对排沙比的影响是明显的# 运行距离短#
则排沙比较大& 表# 统计了国内几座多沙河流水库
回水长度和库底比降# 其中闹德海水库汛期平均水
位约#/12# 回水长度为/&'72左右" 表# $ # 较其
它水库明显偏小# 对异重流排沙极为有利& 另外#
库底比降越大意味着异重流运行速度越大# 异重流
越容易排出库&
表$%几座水库异重流排沙期间水库平均回水长度和坡降
水库名统计时段平均回水长度" 72$ 库底坡降"#*#"
1
$
三门峡#()# ;#()1 年%$ '&$
小浪底!""1 ;!""/ 年/"&' ##
官厅#($' ;#($) 年##&/ #)
冯家山#(/) ;#(%# 年#1&' '%&$
闹德海#(%" ;!""/ 年/&' !/&%
图# 是国内外几座水库异重流排沙比与库底
坡降的关系# 可以看出排沙比与库底坡降具有较
好的相关性# 坡降越大# 排沙比越大# 说明库底
坡降对排沙比影响显著& 闹德海水库库底坡降达
!/&%# 显然对异重流排沙非常有利& 因此# 从河
道边界条件来看# 闹德海水库具有十分有利的异
重流排沙条件& 但是从图# 资料看# 闹德海水库
排沙比数据略低于趋势线# 甚至并不明显高于具
有较长库长和较缓比降的小浪底水库& 分析其原
因# 异重流排沙期间可能存在漏测现象# 同时由
于缺乏异重流观测# 难以准确掌控闸门开启时机#
导致通过资料计算的闹德海水库排沙比可能低于
实际值&
图$%水库异重流排沙比与底坡的关系
水沙条件是影响异重流形成和排沙的最重要
条件之一& 异重流形成后必需具有足够的能量克
服沿程阻力到达坝前排出库外# 能量越大# 排沙
量也越大& 异重流流量和含沙量大小' 持续时间
以及库底比降决定异重流能量的大小& 闹德海水
库排沙比与水流能量具有明显的趋势关系# 浑水
水流能量越大# 排沙比越大& 另外!""! 年% 月和
!""$ 年% 月两场异重流流量很大# 但排沙比较
低# 其原因可能也与水库调度和水库排沙过程发
生漏测有关&
*%结语
从闹德海水库河床条件和入库水沙条件来看#
河床比降大# 洪水含沙量高# 极易形成异重流# 异
重流排沙比可达1":左右& 在流量小' 含沙量大
时加强异重流观测# 及时进行异重流排沙是减轻水
库淤积' 增加效益的有效途径&
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