河流泥沙作用
水环境中泥沙作用的研究进展及分析

泥沙的环境作用
水环境系统中,泥沙通过对污染物质的吸附 与解吸,直接影响着污染物质在水固两相间 的赋存状态。同时,伴随着泥沙在水体中的 运动,污染物质在水体和底泥之中的赋存状 态也发生着变化。因此,泥沙与水流共同成 为污染物的主要载体,影响着污染物在水体 中的迁移转化过程,从而最终影响着水生态 环境的状态。这种作用,可以称为泥沙的环 境作用。
四.通过对辽河泥沙对CODCr测定值 的影响分析,发现辽河泥沙含量对 CODCr测定值有显著影响,悬浮物测 定值与原状水CODCr含量有明显的正 相关关系。
五.通过采集长江口表层泥沙和水中悬沙,进行泥沙吸 附有机物的实验,证明泥沙对微量甲苯、乙苯、四 氧化碳、乙烯、氯苯和对一二氯苯都具有一定的吸 附作用。
由于一般采用吸附动力学方程描述解吸过程,因此解 吸过程中吸附和解吸系数的相对关系十分重要。有研究 者提出对应泥沙吸附和解吸重金属状态,相应有两个吸 附速率系数。但已经进行的研究工作对于吸附系数和解 吸系数在吸附和解吸过程中出现差异的原因,都未进行 深入的研究。未来的研究工作,需要探讨是否有可能建 立吸附、解吸系数与影响因素的数学表达式,从而建立 统一的吸附-解吸数学模式,这是把实验研究和理论模 式推广应用到天然水体的关键因素之一。
(3)与水合氧化铁、氧化锰结合,环境变化时会 部分释放的铁锰水合氧化物结合态; (4)进入或包裹在有机质颗粒上,同有机质发生 螯合或生成硫化物,较稳定的有机硫化物和硫 化物结合的残渣态。一定区域的分析结果表明, 残渣态、硫化物或有机结合态的比例为60%~ 80%,而水溶态、态; (5)稳定存在于石英或粘土矿物等结晶矿物晶格 里的稳定离子交换态、碳酸盐结合态及铁、锰 氧化物结合态占20%~40%,稳定态比例大于 活动态.
污染物在水体中的迁移转化
水文学7第七章 河流泥沙

(三)悬移质运动 悬移质是泥沙运动的主要方式 之一。 之一。冲积平原河流所挟带的泥 沙中,悬移质占绝大部分, 沙中,悬移质占绝大部分,有些山 区河流悬移质也可占很大比重. 区河流悬移质也可占很大比重.紊 动和重力作用是主要因素. 动和重力作用是主要因素.
1.悬移质的分布与变化 1.悬移质的分布与变化 悬移质含沙量沿垂线的分布具有自 水面向河底增加的趋势。 水面向河底增加的趋势。泥沙的粒径也是 近河底的较大,向上逐渐变小。 近河底的较大,向上逐渐变小。同一条河 流,洪水期由于来自流域表面的细沙较多, 洪水期由于来自流域表面的细沙较多, 故含沙量沿垂线分布较均匀,枯水期, 故含沙量沿垂线分布较均匀,枯水期,流 域来沙少,河中粗粒较多, 域来沙少,河中粗粒较多,分布就较不均 匀。
• 推移质泥沙尽管其相对数量不多,但因其 颗粒较粗,对水利工程的危害极大。如在 解决水库淤积问题中,处理推移质泥沙的 难度往往要比处理悬移质大得多。因此对 于推移质运动的观测与研究,同样是需要 重视的。
二、河流泥沙的表示
含沙量:河水中泥沙的含量,单位为 • (一)含沙量:河水中泥沙的含量,单位为 (一)含沙量 kg/m3。 kg/m3。 • (二)输沙率:指单位时间内通过一定过水 (二)输沙率 输沙率:指单位时间内通过一定过水 断面的泥沙总量。单位为kg/ 断面的泥沙总量。单位为kg/s 或 t/s 。 • (三)输沙量:指在一定时段内通过一定过 (三)输沙量 输沙量:指在一定时段内通过一定过 水断面的泥沙总量。单位为 t 或万t 。 或万t • (四)侵蚀模数:是指每km2流域面积上,每 (四)侵蚀模数 侵蚀模数:是指每km2流域面积上,每 年被侵蚀并汇入河流的泥沙重量,单位为t 年被侵蚀并汇入河流的泥沙重量,单位为t/ (km2·a) km2·a)
第三章 泥沙特性

泥沙颗粒)的双电层。
+
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
扩散层
内 泥沙颗粒 层 外层 中性水
双电层
32
1、泥沙颗粒周围的双电层
2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
①、吸附层(固定 层,不活动层)
紧靠内层的反离子, 由于受静电引力大, 便与颗粒表面牢固 地结合在一起,称 吸附层。
++ + +
+
+
+ ++
c很缓,粒径变 化范围大,各组 粒径含量接近, 组成不均匀,级 配良好
请想想:砼搅拌中要求组成沙级配良好,对应均匀沙或非均匀沙?
第三章 泥沙特性
1.1 泥沙的几何特性
(二)沙样组成与粒配曲线
第三章 泥沙特性
1.1 泥沙的几何特性
(二)沙样组成与粒配曲线
1.1.2
第三章 泥沙特性
1.1 泥沙的几何特性
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
内 泥沙颗粒 层 外层
双电层
扩散层 中性水
33
1、泥沙颗粒周围的双电层 2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
②、扩散层(活动层)
扩散层:距内层较远的 反离子与颗粒表面结合 的就不牢固,具有一定 的活动性,这一层叫做 扩散层。
++ + +
水文学原理-第11章 河流泥沙

随水流运动以及构成河床的固体颗粒称为河流泥沙,又称固 体径流,它不仅包括在水流中运动或相对静止的粗细泥沙, 还包括河道中的砾石与卵石。
泥沙运动和沉积是河流中重要的水文现象,对河流水文情势、 河流发育以及河床演变影响极大。鉴于我国大多数河流挟带 泥沙,兴修水利工程(防洪、航运、灌溉、发电、港口码头) 和进行流域治理时,不仅需要研究河流水文情势,也要考虑 与之相伴的泥沙运动状况。
2020年2月1日
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上述泥沙粒径频率分布曲线与泥沙粒径累积频率分布曲线统称为泥 沙粒径级配曲线。 天然河流河床的泥沙粒径级配曲线形态会因河流类型不同而不同。
许多山区河流河床泥沙粒径频率分布曲线存在明显的双峰,一个 峰对应粗卵石和细砾石,另一个峰对应粗砂,相应累积频率曲线 呈现为板凳状。这是因为除了较难冲动的粗大卵石以外,细小的 砂子可以填塞到粗大卵石组成的骨架空隙中,冲刷较少,因而含 量较高。当然也有的山区河流床的泥沙粒径频率分布曲线只有一 个单峰。
2020年2月1日
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比重——固体泥沙颗粒重量与同体积4℃水的重量之比。无量纲,
一般泥沙比重:=2.65
有效容重系数(有效密度系数):泥沙在水中运动状态,既与泥沙
容重有关,又与水的容重有关,在分析计算时,常出现相对数值,为
简便起见,常取a=1.65.
a s
a s
4
1、坡面侵蚀 流域表层的土壤或岩石碎屑在风吹日晒、水冲以及地球重力的 作用下,从原来所处状态剥离、冲刷、搬运而随径流注入河道 的水土流失过程,称为坡面侵蚀。 坡面侵蚀从形态上又有层状、沟状、陷穴、滑坡、塌岸等侵蚀 类型。
2020年2月1日
当降水发生在较为平整、植被 较差的坡面上所形成的漫流会 将土壤或岩石碎屑成层剥蚀, 即层状侵蚀。
河流泥沙的运动规律

浅谈河流泥沙的运动规律摘要:泥沙在河流水流的作用下,有一定的运动形式,沿河底滑动、滚动或跳跃,这种运动形式称为推移质;被水流挟带随水流悬浮前进,这种运动形式称为悬移质。
由于天然河道同一河段流速随时间、沿程发生变化,各河断及各时段在流速较小时,细沙也可呈推移质形式运动;而流速增大时,粗砂也可转化为悬移质。
因此,实际情况中推移质和悬移质处于不断调整中,情况很是复杂。
本文着重讨论了悬移质泥沙的运动规律。
由于脉动,不同瞬时或短历时测量的悬移质含沙量就不会稳定,不能反映它的变化趋势,因此,悬移质含沙量等水文要素的测量应持续一段时间,最好大一个脉动周期。
关键词:河流泥沙;运动;规律;挟沙能力;脉动中图分类号:文献标识码:a该式结构特点表明,河流流速大、泥沙颗粒小、水深浅,则挟沙能力强。
水流挟沙能力一般指各级颗粒的沙源均为充足条件下的平衡含沙量,并不代表水流的实际含沙量,各级颗粒的沙源不充足会出现非饱和输沙,条件特殊时也会出现超饱和输沙。
但是,水流挟沙能力仍是分析河床冲淤或平衡问题的常用概念,当水流挟带的悬移质泥沙超过河段的水流挟沙能力时,这个河段必将发生淤积;反之,则会发生冲刷。
2悬移质的时空分布规律2.1河流泥沙变化的影响因素河流从流域挟带泥沙的多少与流域坡度、土壤、植被、季节性气候变化,降雨强度以及人类活动等因素有关。
河流泥沙随时间的变化,也就取决于这些因素随时间的不同组合和变化。
来源于地势、地形、土壤性质和植被状况等下垫面条件不同的地区河流的洪水,挟带的泥沙将会有显著的差别,多沙河流与少沙河流与流域下垫面状况紧密相关。
另外,对于冲积性河流,其承水河床由长期冲积的泥沙构成,水流流经这样的河段,常会挟带或沉积大量泥沙。
季节性的气候变化对河流泥沙的变化也有一定的影响。
汛前由于降水少,土壤疏松、干燥、抗冲能力差,因此,初夏的暴雨洪水常挟带较多的泥沙,秋末洪水含沙量较少。
降雨强度对河流泥沙的影响是:雨强大,则侵蚀能力强,从而使河流挟带的泥沙增多。
河流动力学2-泥沙特性

Chap1 泥沙特性本章知识要点:泥沙粒径表达形式泥沙的组成与粒配曲线比表面积的意义双电层与结合水泥沙干容重及其影响因素泥沙沉速与层流、紊流、过渡区絮凝现象● 泥沙来源:①流域地表冲蚀而来;②从原河床上冲起的。
● 土壤侵蚀最严重的黄河中游的黄土高原永定河和西辽河流域,相当于地表每年普遍冲掉0.6毫米的厚度,加上人类活动,如盲目开垦等,含沙量很高的正是黄河中游的一些干支流,年均含沙量高达300公斤/m 2以上,而南部一些省份,年均含沙量不足1公斤/m 2。
§1-1 泥沙的几何特性一、泥沙的粒径● 泥沙的不同形状与它们在水流中的运动状态有关,较粗的沿河底推移前进,碰撞机会多,动量较大易磨损;反之不易磨损而保持棱角峥嵘的外貌。
为比较不同泥沙颗粒的形状、大小的异同,必须有某些指标对它们进行对比。
泥沙的形状的表达方式● 球度系数:(因为泥沙接近于球体,所以以球体作参照物)与沙粒等体积的球体的表面积与泥沙的实际表面积之比(与球接近的程度)。
研究表明,球度系数相等的两颗泥沙,在水中的流体动力特性大致相同。
由于球度系数难以测定(V 可用排水、称重法确定,但表面积难以测定),常用泥沙的长、中、短三个轴a, b, c ,按下式近似表示:Φ=1942年克来拜因提出)● 形状系数:ab c S P = 1、 等容粒径:泥沙颗粒的大小通常用泥沙颗粒直径来表示,泥沙颗粒形状不规则,难以确定泥沙的粒径,实际中采用等容粒径来表示。
即:与泥沙颗粒体积相等的球体直径。
(泥沙体积可用称重、排水等方法测出:W V g ρ=)——对比水力学中表面粗糙度的∆确定 136V d π⎛⎫= ⎪⎝⎭ 式中:V 为泥沙颗粒的体积。
2、算术平均粒径:用长、中、短轴(a 、b 、c )的算数平均值来表征泥沙粒径1()3d a b c =++3、几何平均粒径:d =当泥沙形状为椭球体时,等容粒径与几何平均粒径相同(V=лabc/6=лd 3/6)4、中轴长度:接近而偏大于几何平均粒径(较粗天然沙测量的结果)5、筛径:仅对于单颗的卵石、砾石等可以通过称重,再除以泥沙的重率,得到体积而后求其等容粒径,或直接量测其三轴长度,再求其平均值。
泥沙动力学——精选推荐

泥沙动力学泥沙动力学00形成原理概述河流中泥沙在水流作用下产生的各种运动。
泥沙按其在水流中的运动状态,分为推移质和悬移质。
推移质指受拖曳力作用沿河床滚动、滑动或跳跃前进的泥沙;悬移质指受重力作用和水流紊动作用悬浮于水中随水流前进的泥沙。
在一定水流条件下,这两种泥沙可以互相转化。
泥沙的起动定义泥沙的起动:指泥沙在一定水流条件下由静止转入运动。
促使水平河床上的泥沙颗粒起动的力有上举力和推移力等。
颗粒抗拒起动的力有重力、颗粒间的摩擦力和物理化学作用引起的粘结力等。
当起动的力大于抗拒起动的力时,泥沙便由静止转入运动。
泥沙起动的水流条件用起动流速或起动拖曳力表示。
起动流速指泥沙由静止到起动的临界状态下的沿断面或垂线的平均流速。
起动拖曳力指泥沙处于起动临界状态下的床面剪切力。
无粘性均匀沙起动流速与泥沙粒径成正比,粘性细泥沙起动流速与粒径成反比。
研究斜坡上粘性沙的起动,还需要考虑床面倾斜。
沙波运动沙波运动:当流速超过起动流速一定程度,推移质运动达到一定规模时,河床表面形成起伏的沙波。
沙波运动是推移质运动的主要形态。
沙波由波峰、波谷和波高等组成(见图)。
相邻两波峰(或波谷)之间的长度称为波长,波峰与波谷之间的垂直距离称为波高。
天然河道上沙波的尺度大小很不一致。
最小的沙波叫沙纹,波高约1~2厘米,波长约几厘米至十几厘米。
中等尺度的沙波叫沙垅,波高由不足 1米到2~3米,波长由几米到100米以上。
最大的沙波叫沙丘,波高一般在几米,波长可达数百米。
天然河道上的沙波运动主要指沙垅运动。
沙波表面附近的水流速度分布很不均匀,波谷处最小,波峰处最大。
水流越过波峰以后,常常发生分离现象,产生水平轴向的回流,使沙波表面附近的流速成为负值。
这样的流态使沙波迎流面成为冲刷区,背流面成为淤积区,综合作用结果使整个沙波向下游爬行。
天然河道中沙波运动总是落后于水流运动。
沙波的运动速度还没有理想的计算公式。
悬移质含沙量沿垂线的分布一般近水面含沙量小,随水深而增大。
河道底泥的环境研究简介

河道底泥的环境研究简介河道底泥是河流底部的沉积物,主要由泥沙、有机物质和微生物组成。
它在河流生态系统中起着重要的作用,既是生物栖息地,也是污染物的主要储存和转化区。
在河道底泥中,有机物质和微生物通过生物降解作用可以影响水质和生物多样性,而污染物的富集和释放则会对水生生物和人类健康产生负面影响。
对河道底泥进行环境研究具有重要意义,可以为河流生态系统的保护和修复提供科学依据。
一、河道底泥的组成和特点河道底泥主要由泥沙、有机物质和微生物组成。
泥沙是底泥的主要成分,它包括细沙、粉沙和粘土颗粒,具有吸附和固定污染物的能力。
有机物质是由植物残体、动物粪便等在水中沉积下来的有机物质,它们是底泥中的重要营养物质,也是微生物的主要碳源。
微生物是河道底泥中的重要生物成分,它通过分解有机物质、降解污染物等过程参与了底泥的生物地球化学循环。
河道底泥的特点在于具有很强的吸附和固定能力,可以快速吸附水中的污染物质,起到净化水体的作用。
底泥中的有机物质和微生物对水质和生物多样性具有重要影响,它们是水体生态系统中的重要环节。
二、河道底泥的环境问题随着人类活动的不断发展,河道底泥面临着严重的环境问题。
首先是污染物的富集和释放。
废水中的有机物、重金属和化学物质等会通过沉积下来富集在底泥中,长期积累会造成底泥的富集污染。
其次是底泥的生物毒性。
河道底泥中的富集污染物会影响水生生物的生长和生态系统的稳定,导致水生生物的减少和多样性的降低。
底泥的富集污染物还可能对人类健康构成威胁,例如通过水产品的食用等途径。
为了解决河道底泥所面临的环境问题,需要开展系统的环境研究。
环境研究的方法主要包括野外调查、实验室分析和数值模拟。
野外调查是对河道底泥的实地调查和采样分析,通过采样获取不同地点和不同时间的底泥样本,对其物理性质、化学成分和微生物组成等进行分析,以了解底泥的污染状况和生物地球化学过程。
实验室分析是在实验室环境中对底泥样本进行物理化学性质、生物毒性、微生物降解等方面的分析,通过模拟底泥生物地球化学过程来评估底泥的环境功能和生态影响。
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河流泥沙利用姓名:徐喜梅指导教师:王勤香系别:水利系班级:监理0801班学号:2008070116河流泥沙利用徐喜梅黄河水院监理0801班邮编475003摘要: 在简略概括分析黄河水沙基本特点及变化趋势的基础上总结了黄河泥沙利用的方式和途径,分析了泥沙资源化利用的意义和特点,研究了近期内加固大堤、淤筑村台、放淤改土等多种途径利用泥沙的潜力,提出了一些促进泥沙利用的建议。
关键词:黄河泥沙利用方式途径特点潜力千万年来黄河泥沙作为一种自然资源,履行着“填海造陆”的使命。
广阔的黄淮海平原正是由于黄河泥沙的存在,得以形成、扩大,中华儿女有了繁衍生息的场所和丰富的土地资源。
因此黄河泥沙是国土资源的一部分,不仅过去是,现在和将来也是。
1 黄河水沙基本特点及变化趋势1.1 黄河水沙基本特点1.1.1水少沙多,含沙量高黄河多年平均天然年径流量580亿立方米,相当于长江的1/17,仅占全国河川径流总量的2%,居我国七大江河的第4位。
流域内人均水量5933m,为全国人均水量的25%;耕地亩均水3243m,仅为全国耕地亩均水量的17%。
黄河上中游水土流失十分严重,造成下游河道严重淤积,河床平均每年抬高约10厘米。
黄河三门峡站多年平均输沙量约16亿吨,平均合沙量为353mkg,在大江大河中名列第一,在世界江河是绝无仅有的。
如果把16亿吨泥沙堆成高、宽各1米的土堤,其长度为地球到月球距离的3倍,可以绕地球赤道27圈。
“跳进黄河洗不清”的说法,也就是由形容黄河泥沙多而来的。
1.1.2 水、沙时空分布不均黄河流域水量主要来自河口镇以上,占总水量的54%,而且是清水,该地区来沙量仅占到总来沙量的9%;沙量主要来自河口镇~龙门区间,来沙量占到55%,来水量仅占14%。
黄河产沙集中在中游的黄土丘陵沟壑区,黄河的泥沙和粗泥沙总量中,约有3/4集中在11和10万2km区域,其中一半又分别来自5和3.8万2km区域。
1.1.3 水沙年际变化大,年内分配不均匀黄河水沙存在丰、枯水年交替出现,年际变化大的特点,如花园口站实测水沙量变化过程出现了1922~1932年11年和1969~1974年连续6年的枯水系列。
由于暴雨落区的不同来水并不完全与来沙同步,出现各种丰、平、枯水沙年组合。
水沙量年际间差别较大,年水量最大最小的比值约为3.1~3.4,年沙量最大最小的比值约为4~10。
水沙在年内分配也不均匀,主要集中在汛期(7~10月),汛期水量占年水量的60%左右,汛期沙量占年沙量的85%以上,集中程度更甚于水量。
同时又主要集中在暴雨洪水期,往往5~10天的沙量可占年沙量的50%~90%,支流沙量的集中程度又甚于干流。
高度集中的泥沙形成高含沙量洪水。
1.2 水沙变化趋势1.2.1 水量稳定减少,水资源日趋紧张近十几年来,黄河水量持续减少,1986年以来水量比多年平均减少30%以上。
水量减少是流域气候变化和人类活动的影响共同造成的。
随着黄河流域的开发治理,用水量在不断增加,现已达年均260多亿m3,占到黄河天然径流量560亿3m的近一半。
今后对黄河用水量的需求将继续增加,据估计,到2010年黄河缺水量将达到403m亿,2030年和2050年均分别达到150和230亿3m。
因此即使气候条件恢复正常,黄河水资源日趋紧张的趋势仍不可避免。
1.2.2 沙量减少并不稳定,出现两极分化趋势黄河沙量伴随着水量减少,1986年以来沙量减少近40%。
一方面由于近期大暴雨较少,另一方面上中游水利水保综合治理措施起到减沙作用。
但治理措施在暴雨条件下作用甚微,因此沙量减少并不稳定,在一般降雨年份水量减少较大,而在发生高强度大暴雨的年份出现高含沙量洪水,沙量仍很大,出现两极分化趋势。
2 泥沙利用的方式和途径黄河泥沙利用方式可以分为自然利用和人工利用两个大的方面, 并可进一步细分为多种方式和途径。
2.1 自然利用方式、途径和特点分析自然利用是指通过河流自身的能量以天然的方式利用泥沙,主要包括填海造陆、平原塑造、滩地塑造、湿地塑造等途径。
在水力、重力、风力、人力等自然和人为力量的侵蚀作用下,泥沙进入河道,利用水流的机械能将泥沙搬运到地势较低的位置,泥沙蚀高淤低的自然现象,造就了大量的平原、滩地、湿地等,提供了丰富的土地资源,形成了河道及两岸多样化的生境。
自1855年铜瓦厢决口改道至1999年的144年中,堆积在黄河河口的泥沙已造陆3 061.42km的速km,使三角洲面积以年平均约21.32度增加[1],填造了大量的陆地,形成了著名的黄河三角洲湿地。
历史上黄河的频繁决口和改道,塑造了地势平坦、土质肥沃的黄淮海大平原,面积30多万2km,是中国第二大平原,其它还包括黄河上中游的河套平原和汾渭平原等[2]。
黄河由于其淤积游荡的特点和历史原因,在干流冲积性河段的河道内拥有面积广大的滩区,主要包括上游的宁蒙河段、中游的小北干流和下游河段。
这些滩地既是宝贵的土地资源,为滩区和附近群众提供了生产生活的场所,同时也是滞洪沉沙的重要区域,根据1950~2006年资料统计,年平均淤积在黄河下游河道的泥沙约1.9亿t,其中约70%淤积在滩地上。
自然利用方式不需要资金投入,在较短的时间尺度内受人为干预影响较小。
但采取经过充分论证后的人工干预措施,可以改变自然利用泥沙的能力,使之向有利于社会经济和生态环境的方向发展,如:河口人工改汊、河道治理措施等2.2人工利用方式和途径分析人工利用方式是采取各种人为的措施利用黄河泥沙,以目前的技术水平和经济条件,人工利用黄河泥沙主要是应用于各种建筑材料或填筑材料,包括修筑大堤、淤筑村台、淤填堤河串沟、淤改土地、供水引沙、制作各种砌体材料、采挖河砂用于建筑砂料等途径或措施目前,黄河泥沙资源化利用的途径和数量还有限,但可以预料,随着科学技术进步、社会经济发展、土地资源的日益紧缺、建筑市场的需求扩大和相关政策的出台等,黄河泥沙资源化利用将受到广泛的重视,迎来较大的发展机遇,利用途径和数量将得到进一步的扩展,产生更大的效益。
3泥沙资源化利用的特点3.1 减沙作用的持久性泥沙利用措施随着时间的推移一直处于利用状态,是一项长期的措施,可以发挥持久的减沙作用。
3.2利用能力的波动性其利用泥沙能力根据防洪需要、社会生产和市场需求的发展会出现一些波动,受外界因素影响较大。
如:上中游防洪水库的建设影响到下游堤防的建设规模,从而影响到修筑大堤利用的泥沙量;建筑市场的起伏影响到建筑材料的利用量。
3.3时空分布的不均匀性黄河来沙具有年际变化大、年内来沙量主要集中于汛期和洪水期的特点,使水沙资源在时间分配上具有不均匀性;黄河不同河段的泥沙来源、冲淤特性差别较大,使泥沙资源在地域分布上具有不均匀性。
因此,不同河段和时间的泥沙资源量具有明显的差异。
3.4利用目的的多样性上述人工利用方式的各项措施多为辅助性的泥沙利用措施,其经济投入一般包含在相应的各项利用措施之中。
如:加固大堤、淤填堤河串沟等主要是防洪建设的需要,放淤改土、供水引沙等主要是促进社会生产的需要,制作砌体材料和采挖建筑砂料则主要是以盈利为目的,同时起到利用泥沙的作用3.5利用范围的局限性泥沙和泥沙制品不宜长途运输或输送,使得黄河泥沙的人工利用具有区域上的局限性;黄河河道内淤积的泥沙主要来自黄土高原,泥沙粒径主要集中在0.01~0.25mm之间,其力学性质和土质特点在一定程度上制约了作为建筑土料和农田耕作层等方面的用途;人工利用泥沙经常出现严重的滥挖滥采现象,危及堤防安全和生态安全,在一定程度上制约了泥沙的资源化利用。
4 近期内泥沙资源化利用的潜力分析4.1加固大堤措施研究据统计,黄河下游临黄大堤总长1 371.227km,宁蒙河段临黄大堤1 385.859km,应确保大堤的安全达标,实现黄河的长治久安。
4.1.1黄河下游标准化堤防建设利用泥沙的潜力截止到2007年底,黄河下游临黄大堤通过标准化堤防建设达到设计标准的堤段长838.4km。
除上述已完成的加固堤段和不需要进行加固的堤段,黄河下游尚剩余442.6km堤段没有按照设计标准进行加固。
对尚未达标的堤防,估算可利用黄河泥沙约2.1亿m3。
4.1.2宁蒙河段加固大堤利用泥沙的潜力根据黄河流域防洪规划成果,计划到2020年,黄河宁蒙河段新建堤防112.74km,加高帮宽堤防1363.39km,需要填筑土方约0.7亿m3。
2020年以后,作者认为可以对石嘴山以下河段堤防采取与下游相似的挖河淤背措施加固堤防,堤防长度937.8km,淤背体宽50m,平均高度4.5m,估算需要填筑土方2.1亿m3。
4.2 淤筑村台措施研究黄河下游滩区内居住人口约180万,滩地是行洪、滞洪、沉沙的重要区域,又是滩区群众赖以生存和发展的场所。
目前来讲,平衡滩地的双重作用,是实现人水和谐的根本方法之一。
根据《黄河下游滩区安全建设规划》的综合论证,滩区安全建设主要采用迁留并重的模式,就地避洪设施主要采用避水村台等措施。
规划安排新建避水村台111个,台顶面积共7 539万m2,共需淤筑土方3.2亿m3。
4.3 二级悬河治理措施研究采取淤填堤河、淤堵串沟等措施,可以缓解“槽高、滩低、堤根洼”的二级悬河不断发展的局面。
治理重点应放在二级悬河发育严重的东大坝~陶城铺河段。
根据以往工程实施情况,堤河淤填顶高程与附近滩面高程基本一致,治理宽度不超过500m。
黄河下游滩区堤河累计长度约810km,可淤筑土方3.8亿m3。
串沟淤堵宽度和长度按实际宽度和长度实施。
据统计,黄河下游滩区有大的串沟约90条,总长约250km,一般宽度50~500m,深2.0m左右。
淤堵串沟需完成土方量1.1亿m3。
4.4 供水引沙措施研究黄河是一条多泥沙河流,在引水灌溉或供水的同时必将引出大量的泥沙,小浪底水库建库之前,黄河干流多年平均引沙量在1.5亿t左右,其中汛期引沙量占2/3左右。
河龙河段、三门峡库区、小浪底库区段均为库区引水,含沙量极小,引沙量可忽略不计。
峡谷河段引水量极小,也可忽略不计。
重点研究黄河下游、小北干流、宁蒙河段(以下简称三个河段)的供水引沙能力。
根据《黄河流域水资源规划》,在南水北调西线生效前,2010、2020、2030年水平三个河段合计年均引水量分别为218.9亿、201.9亿、193.9亿m3。
在小浪底水库拦沙期结束之前,根据水流含沙量情况估算三个河段年引沙量在1.0亿t左右;在小浪底水库进入正常运用期以后,估算三个河段年引沙量在1.5亿t左右。
4.5 放淤改土措施研究黄河下游大堤背河侧一定范围内居住人口较少,由于取土等原因,盐碱、低洼地较多,可以考虑放淤改土后进行耕种,同时可以提高漫滩洪水时大堤的抗渗安全性。
下游背河低洼地多集中在距大堤500m的范围内。
回填深度根据低洼地、盐碱地的利用情况具体确定,一般淤填深度1.5m左右。