1、1浅谈河流泥沙及淤积防治措施摘 要：随着我国水利水电建设事业的蓬勃发展，河流泥沙防治措施越来越多，河工模型设计理论和试验技术均获得了显著的成就，并具有自身特点，现已成为解决各种水利工程问题的一种普遍公认的有效工具，其在河流治理开发与保护中的作用也愈来愈大。 关键词：河流泥沙；淤积现象；河工模型 一、泥沙及其特性 （一）什么是泥沙 泥沙是河水挟带的岩土颗粒。天然河流中常常挟带着大量的泥沙，河流中的泥沙主要是流域表面的土壤受暴雨或融雪冲刷后，汇入河流而形成的。河槽本身的冲刷，包括河底冲刷和河岸冲刷，也是河流泥沙的一个来源。此外，风沙的沉积会使河流的含沙量增加，不过这部分泥沙所占的比重很小。 （二）
2、泥沙的特性 有泥沙颗粒的特性和泥沙群体的特性两种。泥沙颗粒的特性主要有：1、重度，单位体积泥沙颗粒的重量，以千克/米 3 表示，其数值随泥沙的岩性不同而异，矿物成分主要是石英和长石，泥沙的重度一般约2650 千克/米 3。 2、粒径，泥沙颗粒大小的一种量度，有不同方法表示。常用的有等2容粒径即体积与泥沙颗粒相等的球体的直径；筛径，即用具有不同孔径的标准筛，对泥沙进行分筛求出的粒径；沉降粒径，即根据粒径与沉降速度的关系算出的粒径等。 3、沉速，指泥沙颗粒在无边界静水内的沉降速度，以米/秒或毫米/秒表示。它也可作为泥沙颗粒大小的一种量度，故又称泥沙的水力粗度。沉速综合反映颗粒和水的特性，因河流泥沙
3、而是泥沙运动的一个重要参数。 4、细粒泥沙表面的物理化学性质，主要决定于颗粒表面双电层和吸附水膜的性质。细颗粒泥沙的絮凝和分散等现象都与双电层和吸附水膜的结构有关。 （三）影响河流挟沙的因素 影响河流挟沙的因素很多，综合起来有两个：一是气候因素，二是下垫面因素，气候因素中影响最大的是降水。干旱地区植被较差，土壤含水量不足，使土壤变得松散，很容易被地面径流冲到河中。降水强度的大小对河流挟沙也有影响。降水强度大，地面径流增加，侵蚀加剧，使泥沙增多。下垫面因素，如土壤、植被和地形等的差异，都会影响河流泥沙含量的多少。 二、泥沙淤积引发的问题 我国北方有许多含沙量较高的多沙河流，如黄河及其许多支流。由
4、于这些河流流经黄土高原地区，气候干旱，植被很差，夏秋季节暴雨集中，故水土流失严重。对于这些河流，由于泥沙淤积而引起的工程问题是十分突出的。 3（一）在河流上修建水库，在水流挟带的泥沙进入库区后，因流速降低泥沙就慢慢沉积下来，淤积库底，缩短水库寿命。如三门峡水库，由于原计划对黄河泥沙认识不足，对泥沙的控制排泄注意不够，拦蓄洪水后库区淤积迅速发展，4 年竟达 33.95 亿立方米，以致不得不停蓄改建。青铜峡水库 1967 年建成蓄水运行后，由于初期运行不善，4 年间库容曾减少 86.9%。宁夏回族自治区自 1958-1975 年间建成的大中型水库，有30%-70%的库容已被泥沙淤积。水库有效库容的
5、大量损失，导致水库防洪标准降低，保证供水量减少，使水库的综合利用效益逐年下降。另外，水库的淤积常引起水库末端研磨、浸没面积的扩大。 （二）引河水灌溉时，同时也引进泥沙，这些泥沙淤塞了灌溉渠系，影响农业生产。 （三）利用多沙水流发电，加剧了泥沙对水轮机和泄流设备的磨损，堵塞了拦污栅。 （四）利用天然河道来发展航运时，需要考虑河槽中的深槽和浅滩的冲刷及淤积问题。 （五）多沙河流中下游地区泥沙的淤积降低了江河的泄洪能力，需不断加高加固防洪堤。如黄河由于泥沙淤积而成为“悬河” ，大大增加了防洪工程的费用。 三、防治泥沙危害的措施 泥沙危害主要发生在多沙河流的中下游地区，河流中的泥沙主要是上游地区的水土
6、流失所致。因此，在上游地区防止水土流失是防止泥沙危害的根本性措施。另外，在中下游地区采取合适的水库运用方式，也4是减少泥沙危害的有效措施。 1、农林牧措施。指水土流失较为严重的地区通过植树造林、栽种牧草、禁止开荒或坡地改成梯田等形式，来增加植被，减少水土流失的措施。 2、水利工程措施。指在流域内修建古坊、塘、堰、小水库等工程来减少水土流失的措施。 3、多沙河流水库的调度措施。多沙河流水库的运用，既要满足蓄水兴利要求，又要控制泥沙淤积，保持水库长期使用。 四、河工模型在河流治理开发与保护中的作用 河工模型是将河流按相似原理缩成模型，在模型内研究各有关因素（水流，地形）在不同情况下变化的一种方法。
7、模型的分类河工模型试验可分为定床和动床两大类。模型水流为清水，在水流作用下河床不发生变形的称为定床模型；模型水流挟带泥沙，在水流作用下河床会发生变形则称为动床模型。 （一）在大型水利工程建设中的作用 我国水电资源虽然丰富，但其分布很不均匀，各地的降水量和径流量差异很大。长江流域及其以南地区，水资源占全国的 82%以上，耕地占36%，水多地少。长江以北地区， 耕地占 64%，水资源不足 18%，地多水少，其中粮食增产潜力最大的黄淮海流域的耕地占全国的 41.8%，而水资源不到 5. 7%。为了解决水资源分布不均的难题，我国兴建或正在兴建的许多长距离大型调水工程，如引黄济青工程、引黄济津工程、万家寨引黄入晋工程、南水北调中线与东线工程等。这些长距离大型调水工程建5设过程中经常遇到穿过河流、跨越铁路或翻过障碍物等技术难题。针对这些技术难题，国内科研院校建立了南水北调中线总干渠穿漳河河工模型、南水北调中线总干渠穿黄河河工模型、南水北调中线与安阳河交叉工程河工模型、南水北调中线一期工程总干渠安阳河渠道倒虹吸河工模型、南水北调中线引江济汉取水口河工模型等。这些模型试验成果在确定和优化交叉建筑物结构型式、保证工程安全、认识工程附近河床泥沙冲淤变化规律及其对洪水和河势影响方面发挥了重要作用。
