天然河道的水流中一般都夾帶著泥沙,因此,為治理開發(fā)河流而興建的水庫工程常會出現(xiàn)水庫泥沙淤積現(xiàn)象。如果水庫建在多沙河流上,嚴重的水庫泥沙淤積,水庫流速慢,會沉積大量泥沙,沉積多了,水庫的容量就會減小,影響水庫作用的發(fā)揮。不僅會影響工程效益的發(fā)揮,還可能給工程帶來十分有害的后果,甚至導致水庫的報廢。
常見的施工方法:
一、水力學方法清淤
水力學方法清淤主要是指采用水力學方法疏浚水庫。這種方法是最為常用的,而且一般是在水庫修建之初就由設(shè)計單位將其考慮在了主體工程之中。其形式有這么幾種:用異重流排沙、設(shè)沖沙孔沖沙、用泄水底孔排沙。
水力學方法的優(yōu)點是:清淤工程不需要預先排空水庫,也不需要停止運行。在清淤過程中,水庫可以照常運行。
該方法的缺點是:疏浚只能對挖淤進行有限控制,在洪水期間,已開挖的都分可能再淤塞。
采用這種方法進行挖淤需要淤泥運輸裝置和堆料場。因此,必須在淤積物中預先設(shè)置排水系統(tǒng)。用水力沖沙法排沙通常是行之有效的,但這些方法的缺點是耗水量大,此外還須保證水庫的重新蓄水量。
二、干清淤法清淤
干清淤法顧名思義,就是在將水庫完全排空后進行清淤。而且這種方法弊多于利。
該方法優(yōu)點:易于掌握清淤方量(可見坑底,也能準確了解邊坡的清淤量)。清除的淤積料可直接運走和堆放。
缺點:這種清淤方法本身沒有弊端,只存在不可估算的風險,下雨時,現(xiàn)場機械裝置無法操作;很難估計淤泥深處的排沙速度,這會導致工程開工時間的不確定性;在整個清淤過程中水庫必需停止運行。
本方法適合于個別條件特殊的小型水庫。
三、 虹吸式清淤
虹吸式清淤指虹吸式放水涵管工作時,先排除管內(nèi)空氣,使管內(nèi)形成真空,此時涵管起虹吸作用,使水庫的水沙從涵管進口上升到涵管的頂部,從而源源不斷向下游涵管出口流出。
虹吸式清淤一般設(shè)計成放水涵管的形式。
虹吸清淤裝置( 水力吸泥裝置) 的優(yōu)點在于:不需泄空水庫 , 不必專為清淤消耗水量,清淤不受來水季節(jié)限制,可以結(jié)合各季灌溉常年排沙。
缺點在于: 依靠上下游水位差決定輸出流量的大小,清淤范圍局限在壩前一定范圍,且耗水量大。
本方法適用于較大壩高的水庫。
四、橫向沖蝕排沙清淤
橫向沖蝕是利用死庫所特有的高灘深槽形態(tài),依靠強烈的重力侵蝕與水力沖刷作用對淤灘進行破離與輸移。
其具體做法是在庫首河床或庫區(qū)支流溝口,設(shè)低壩(閘)擋水,截引河水到沿庫周修建的渠道或管道內(nèi),居高臨下,對淤灘進行沖蝕。
橫向沖蝕輔助工程包括三部分:
一是取水設(shè)施,主要形式有低壩(閘)或揚水機械,其作用在于抬高水位,滿足沖蝕所需要的流量,
二是輸水設(shè)施,一般形式有渠道,明槽或管道,其作用在于輸送水流至待沖庫段,
三是沖灘設(shè)施,主要包括泄水口與集流槽,其作用在于將輸水設(shè)施中水流有計劃地分配和導引至淤灘表面,以利沖灘拉淤。
實踐證明,橫向沖蝕技術(shù)具有以下特點:1.清淤效率高;2.清淤成本低廉;3.耗水量少;4.應(yīng)用范圍廣。
對泥沙淤積嚴重,且水資源貧乏的干旱與半干旱地區(qū)水庫較為適用。
五、引水沖灘法清淤
引水沖灘,其實質(zhì)就是利用庫區(qū)高灘深槽的淤積形態(tài),截引河水到沿庫周修建的引水渠內(nèi),人為地增大水流勢能,依靠重力侵蝕與水力沖刷作用對淤灘進行破壞與輸移。
在中小型水庫內(nèi)進行引水沖灘,首先必須具備以下幾個條件:
(1)要有放空水庫或低水位運用的機會。以使灘面能夠充分暴露;
(2)要有較低的排沙底洞;
(3)要有一定的清水基流;
(4)下游最好有渾水淤灌的條件,使出庫渾水和泥沙能充分得到利用。
引水沖灘的工程設(shè)施主要包括三部分:
(1)擋水低壩或水閘,它位于水庫末端或靠近水庫末端的地方,其作用在于調(diào)蓄一定的水量,抬高水位,導水入渠;
(2)引水渠或輸水管道,它的作用是將水流輸送到灘面上;
(3)沖刷溝沿灘面的最大坡降方向布設(shè)在灘面上,從引水渠延伸到主槽,其作用是集中水流,加大單寬流量,提高沖蝕效果。
本方法適合于中小型尤其是小型水庫。
六、振蕩脈沖射流與氣舉法清淤
本方法是利用高壓水射流對水下淤積物進行攪拌破碎并由氣舉裝置吸排淤積物。
振蕩脈沖射流與氣舉清淤裝置由氣舉、射流破碎器(振蕩脈沖噴嘴)、高壓水泵、吸淤管、排泥管、固液分離裝置、卷揚機、空壓機、進排氣管、柴油發(fā)電機、船體等組成清淤系統(tǒng)。和傳統(tǒng)的清淤工藝相比,脈沖水射流與氣舉聯(lián)合作用下的清淤工藝具有工作效率高,運行費用低,操作簡便,部件磨損消耗少,維修簡單等優(yōu)點。
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