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工程泥沙问题主要研究
成都慧人房产人才网      2008/12/29 14:24:00     
三峡工程泥沙问题涉及水库寿命,库区淹没,库尾段航道、港区的演变,坝区船闸、电站的正常运用,以及枢纽下游河床冲刷、水位降低、河道演变对防洪和航运的影响等一系列重要而复杂的技术问题。此外,由于枢纽下泄水沙经过调节,对长江口盐水入侵和滩涂演变可能影响,也是需要研究的问题。主要研究课题有:水库淤积和水库长期使用问题,库尾泥沙淤积抬高洪水位问题,水库变动回水区航道港区泥沙问题,坝区泥沙问题,坝下游河床冲刷、水位降低和河道演变问题,枢纽水沙调节对长江口的可能影响问题。由于近代长江上游森林植被锐减,某些地区水土流失加剧,三峡枢纽上游地区来沙变化趋势,也是一项重要研究课题。根据长江流域综合利用规划,在三峡工程建成后,长江上游干支流将有一批大型水库建成投入运用。这些水库·的兴建,将影响三峡水库淤积过程,影响上述水库淤积研究课题中的有关问题,也需进行研究。
研究工作概述
  三峡工程泥沙问题,一直受到党中央、国务院的重视关怀,国内各有关单位的大力协作。建国以来,经过长期的泥沙测验、河道观测、原型调查研究,以及泥沙数学模型计算分析和泥沙实体模型试验,累积了大量原型资料和研究成果。研究工作大致可分为三个阶段,即 1958~1970年“积极准备,充分可靠”和“雄心不变,加强科研”阶段; 1971~1983年修建葛洲坝枢纽为三峡工程作“实战准备”阶段;1983年6月以后三峡工程进一步论证阶段。现将每一阶段的研究概况和主要研究成果分述于后。
1.1958~1970年阶段
  1958年党中央成都会议对三峡工程提出“积极准备,充分可靠”的建设方针后,开展了全国性的科研大协作,开始进行三峡工程泥沙问题的研究。1960年国家暂时经济困难,根据周恩来总理关于三峡工程“雄心不变,加强科研”的指示精神,三峡水库泥沙淤积问题,仍列为主要研究课题之一。本阶段三峡工程泥沙问题研究的主要内容和成果有:
  (1)继续加强长江干支流控制性水文测站悬移质泥沙测验和颗粒分析工作,并对建国以来泥沙测验资料进行整编。
  (2)研究改进推移质泥沙测验技术,包括测验仪器性能、率定采样效率以及提高测验技术等,为系统开展推移质测验提供了条件。此外,长江科学院(以下简称长科院)与南京大学、清华大学等单位协作,通过卵石岩性、矿物成份调查分析,提出三峡枢纽卵石推移质的来源和数量,为测验成果提供验证资料。
  (3)六十年代初,黄河三门峡水库严重淤积问题出现以后,党中央毛主席关心三峡水库泥沙淤积问题,我委林一山主任率领工程技术人员对我国北方部份水库进行调查并搜集国内外水库淤积资料进行分析,提出既能发挥水库的综合效益又能长期保留绝大部份有效库容的水库调度运用方式,解决水库长期使用问题。
  (4)开展三峡水库库区典型河段,如奉节臭盐碛峡口滩、重庆猪儿碛、嘉陵江河口段,以及汉江丹江口水库上下游泥沙问题观测研究,为研究三峡水库回水变动区航道、港区泥沙问题,提供重要验证和参考资料。
  (5)开展长江泥沙运动观测、试验研究,如重庆河段同位素示踪标记卵石试验研究,长江中游沙波测验研究,水流挟沙力测验研究等;提出长江卵石起动流速和水流挟沙力公式。
  (6)长科院与武汉水利电力学院(以下简称武水院)、成都工学院等单位协作,多次对三峡水库库尾变动回水区进行现场调查,并修建合江到涪陵库段泥沙模型,研究卵石推移质淤积对重庆河段航道和港区的影响。
2.1971~1983年阶段
  葛洲坝枢纽子1970年12月开工。根据党中央关于兴建葛洲坝水利枢纽为三峡工程作“实战准备”的方针,开展了葛洲坝工程泥沙问题研究。本阶段有关三峡工程泥沙问题研究的主要内容和成果有:(1)悬移质泥沙方面,在长江干流控制性水文测站朱沱、寸滩、万县、宜昌及新厂等站开展近底层悬沙测验,查明各站历年实测大于0,1毫米的床沙质泥沙年输沙量误差均不大。同时分析了干支流主要控制性测站的悬移质矿物成份和沙粒磨园度。
  (2)研究了长江上游流域产沙(悬沙)特性及来沙量的多年变化,包括长江上游强产沙区分布和面积、泥沙输移特性、来沙量与来水量的关系等,得出结论是:近代长江上游某些地区水土流失虽较严重,但来沙量没有明显增长趋势。
  (3)三峡枢纽上下游主要测站全面开展砂砾、卵石推移质测验,结合前阶段卵石岩性、矿物成份调查、典型河段观测调查以及葛洲坝库区泥沙模型试验,基本弄清三峡工程上下游分河段卵石、砾石推移质的年输沙量、粒配、岩矿组成以及输移特性。
  (4)通过丹江口水库常年回水区上段不平衡输沙观测研究,提出水库不平衡输沙一维数学模型,并与武汉大学数学系协作,应用电子计算机进行水库泥沙冲淤过程计算。
  (5)通过葛洲坝水利枢纽坝区河势泥沙问题研究,对水利枢纽坝区河势规划,船闸上下游引航道航行水流条件和防淤冲淤措施以及电站引水防沙问题取得丰硕成果,可供三峡工程研究坝区淤积平衡阶段坝区河势和船闸、电站泥沙问题参考。
  (6)通过武水院、南京水利科学研究院(以下简称南科院)、长科院、清华大学等单位协作,葛洲坝工程共修建四座坝区泥沙模型,一座库区泥沙模型,研究坝区和库区泥沙问题,对泥沙模型设计相似理论和试验技术取得较大进展,为三峡工程开展泥沙模型试验作了“实战准备”。
  (7)开展宜昌以下长江干流河床组成的详细勘探、取样分析,进行三峡建库后坝下游河床冲刷及水位降低计算。
3.1983年6月以后三峡工程进一步论证阶段
  1983年5月,国家计委主持审查三峡工程150米方案可行性研究报告并经国务院原则批准后,水利电力部成立三峡工程泥沙研究协调组,协调安排了三峡工程泥沙研究工作,开展150米方案水库变动回水区及坝区的泥沙模型试验。1986年7月,由水利电力部、国家科委分别组成长江三峡工程论证泥沙专家组负责泥沙专题论证和重点课题攻关研究。对150米~180米方案的工程泥沙问题进行了比较研究。1986年以后根据初步选定的175—145—155米方案进行了重点研究,重新编制可行性研究报告。六年多来,三峡工程泥沙问题研究在以往工作的基础上,针对主要工程泥沙问题,系统地开展了原型观测调查、泥沙数学模型计算和泥沙模型试验研究,取得深度、广度和精度均能满足可行性研究阶段要求的研究成果。1988年2月,三峡工程论证泥沙专家组经过详细讨论,认为:三峡工程可行性研究阶段的泥沙问题,经过研究,已基本清楚,是可以解决的。1989年以后,继续开展三峡工程初步设计阶段泥沙问题研究,配合枢纽布置优化,特别是通航建筑物线路和型式的比较,开展了坝区河势和通航水流条件、泥沙淤积模型试验。同时还研究三峡上游干支流兴建一批大型水库对三峡水库淤积的影响,特别是对重庆河段洪水位和航道、港区的影响。此外,对枢纽下游河床冲刷、水位降低,开展了河床组成勘探和数学模型分析计算。