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水库泥沙淤积的概念、成因及过程 | 零点研究室
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水库泥沙淤积主要是河水挟带的泥沙在水库回水末端至拦河建筑物之间库区的堆积。拦河筑坝后抬高了水位,形成了在建筑物前近似水平、而在上游末端与天然河流原水面线相切的水面曲线。水流进入库区后,由于水深沿流程增加,水面坡度和流速沿流程减小,因而水流挟沙能力沿流程降低,出现泥沙淤积。水库淤积是水库设计和管理中的一个难题。在河道上兴建水库会改变河流的水流条件和泥沙运动状态,使泥沙在水库库区内淤积,从而降低水库的使用效益,甚至导致水库失效报废。所以,对水库泥沙淤积问题的研究就显得尤为重要。

水库泥沙淤积是在水流对不同粒径泥沙的分选过程中发展的。在回水末端区,流速沿程迅速递减,卵石、粗沙等推移质首先淤积,泥沙分选较显著。向下游,悬移质中的大部分床沙质沿程落淤,形成了三角洲的顶坡段,其终点就是三角洲的顶点。在顶坡段,由于水面曲线平缓,泥沙沿程分选不显著。当水流通过三角洲顶点后,过水断面突然扩大,紊动强度锐减,悬移质中剩余的床沙质在范围不大的水域全部落淤,形成了三角洲的前坡。水体中残存的细粒泥沙,当含沙量较大时,往往从前坡潜入库底,形成继续向前运动的异重流,或当含沙量较小而不能形成异重流时,便扩散并在水库深处淤积。

水库淤积是一个长期过程。一方面,卵石、粗沙淤积段逐渐向下游伸展,缩小顶坡段,并使顶坡段表层泥沙组成逐渐粗化;另一方面,淤积过程使水库回水曲线继续抬高,回水末端也继续向上游移动,淤积末端逐渐向上游伸延,也就是通常所说的翘尾巴现象,但整个发展过程随时间和距离逐渐减缓。最终,在回水末端以下,直到拦河建筑物前的整个河段内,河床将建立起新的平衡剖面,水库淤积发展达到终极。终极平衡纵剖面仍是下凹曲线,平均比降总是比原河床平均比降小,并与旧河床在上游某点相切。





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