昆明理工高校电力工程学院主题报告（论文）主题：水电站淤沙处理新理念探讨完成日期：2016年4月12日专业名称：水利水电小组成员： 吴 禹（201310510202） 李建康（201310510128） 刘 洋（201310510343） 王小朋（201310510240） 罗大康（201310510211） 水电站淤沙处理新理念探讨（吴禹、李建康、刘洋、王小朋、罗大康）摘要随着人类活动对环境影响加剧，河流推移质与悬移质的泥沙不断增多，在建或已建的水电站常常遇到水库或者尾水渠泥沙淤积的状况。大量的泥沙淤积将导致大坝冲沙闸或尾水渠检修闸无法正常开启或关闭，对水电站运行平安会带来严峻影响，本文旨在介绍一种在实践中得到胜利应用的解决水电站泥沙淤积的方法，它是一种便利、快捷、简洁、高效的淤沙处理方法。在将来的几十年里，它将会得到广泛应用。关键词：水电站，泥沙淤积，泥沙处理A New Method For Silt Sedimentation Handling In PracticesAbstract:With the intensified impact of human activities on the environment,the amount of riverbed-load and suspended load have been increased.Reservoir or tailrace silt sediments are frequently encountered by hydropower stations which are under construction or have been built.A large number of slit sediment accumulation may cause the dam sand-sluicing gate or the tailrace maintenance gate fail to be opened or closed properly,which seriously impacts the operation safety of a hydropower station.This paper aims to introduce and promote a secure,fast and effective method for silt sedimentation handling,which had been successful in practices.Keywords:hydropower station;silt sediment;silt sedimentation handling 目前，我国水土流失较为严峻，每年都有上万吨的泥土流失，以长江流域为例，长江流域以南的红壤丘陵地区水土流失面积达67.48万平方公里。这些地区，由于人多耕地少，山大坡陡，雨量足够，特殊是暴雨多，植被一旦遭到破坏，在高雨量的冲击下，很简洁产生严峻的水土流失，特殊是有深厚花岗岩风化壳的红壤地区，严峻者土壤侵蚀模数也在1000吨/平方公里年以上，使土壤肥力下降，造成大幅度减产。仅长江上游35.2万平方公里水土流失区的土壤流失量就达15.6亿吨，年均侵蚀模数达4432吨/平方公里。由于长江流失的泥沙颗粒粗，只有1/3细泥沙进入干流，2/3的粗砂、石砾淤积在上游水库、支流和中小河道，给小河的防洪和水库浇灌、供水、发电带来很大危害。 除此以外，黄何流域的水土流失更为严峻，战国以后随着铁农具的广泛运用和秦国经济中心向关中迁移，黄河流域与黄土高原的植被起先遭到破坏。由于黄河流域在很长一段时间内始终是中国文明的中心之地（中国历史地理学，蓝勇，2002 年），加之以古代中国重农轻牧的现象，黄河流域植被破坏成为长期、大量的现象。随着公元11世纪气候转冷的起先，伴随着中国经济中心的南迁，黄河流域的生态破坏起先削减，然而森林覆盖已经难以复原到公元前3世纪的状况。并随着植被的破坏，黄土高原起先受到黄河的侵蚀而被卷走大量的土壤，形成千沟万壑的地表形态。据科学家探讨,黄河发生改变有两方面的缘由。一是自秦朝以后，黄土高原气温转寒，暴雨集中。加上黄土本身结构松散，很简洁受侵蚀和倒塌，助长了水土流失，使大量泥沙进入黄河。二是人口快速增长，无限制地开垦放牧，使森林毁灭，草原破坏，绿色的植被遭到严峻破坏，黄土高原失去自然的爱护层，引起严峻的水土流失。每年，黄河流域每平方公里就有四千吨珍贵的土壤被侵蚀掉，相当于一年破坏耕地五百五十万亩！更严峻的是，水土流失使土壤的肥力显著下降,造成农作物大量减产。越是减产，人们就越要多开垦荒地：越多垦荒，水土流失就更严峻。这样越垦越穷，越穷越垦，黄河中的泥沙也就更多，因而黄河决口、改道的次数也就越来越频繁。把黄河治理好，关键是要把泥沙管住，不能让它为所欲为地流入黄河。新中国成立后，科学家已经为治理黄河设计了方案。他们认为黄土高原地区应坚持牧、林为主的经营方向。肯定要爱护好森林资源，使失去的植被尽快复原。要使人人都明白这样一个道理：破坏森林是不折不扣的自杀行为：要合理规划利用土地，同时还要大量修筑水利工程。这样数管齐下，肯定能防止水土流失，黄河变好的幻想肯定能成为现实。1. 气力提升法的原理与主要设备1.1 气力提升法的原理气力提升法普遍用于港口和航道疏浚，是利用气流在管道中高速运动从而在管口旁边产生负压，将管口四周的水体和泥沙吸入吸砂管中，随之在高速气流的带动下垂直和水平移动，最终在远离清淤点的排沙管出口排出，达到清理淤沙的目的。气力提升法的原理如下图所示。气力提升法原理图1.2 气力提升法的主要设备气力提升法清理组成设备如下：（1） 移动式空压机：额定功率50KW以上，风压不小于1.0MPa，详细配置可依据清淤量调整。（2） 高压气管：内径不小于25mm的钢丝软管和末端U型弯头。（3） 吸砂管、排沙管、弯管：运用薄壁钢管制作，管径为250mm，壁厚小于或等于6mm。（4） 浮筒或其它浮运结构：用于保证排沙管浮出水面。（5） 手动葫芦：用于调整管路高程，保证吸砂管口与沙面近乎接触。（6） 高压潜水泵：用于扰动淤泥时间长，或者已经板结的砂层。2. 设备制作安装、抽沙运行与留意事项2.1 设备制作安装 首先制作吸砂管、排沙管、弯管，三者管径宜用250mm，壁厚6mm的薄壁钢管制作，管径太厚或者太大会导致整套管路过重，难以在水中提升或水平移动。吸砂管加工成小段左右的管节，以便沙面改变调整长度，弯管采纳同直径的钢丝软管或钢管，排沙管加工成3m左右的管节，排沙管与浮筒或其它浮运结构绑扎，保持排沙管露出水面，排沙管的最终长度不宜过长，否则简洁堵塞。全部管道两端均采纳法兰连接，以便拆卸。吸砂管、弯管、排沙管安装好以后，通过葫芦调整整套管路与沙面和水面的距离，保持吸砂管口与沙面接触。高压气管一端与空压机出风口连接，另一端与制成的U型的弯头连接，用钢丝绑扎固定在吸砂管口，U型弯头伸入吸砂管口约40cm，为加大风压管口压力，可将U型管口的缩小。2.2 抽沙运行整套管路的设备安装就位后，启动空压机，向吸砂管内通入高压气流，通过葫芦调整吸砂管口与沙面的距离，保证吸砂管口与沙面接触（距离沙面5cm以内，但管口不能埋入沙面，否则会导致堵管），高压气流推动吸砂管内水流垂直和水平运动，在吸砂管口产生负压，将淤泥吸入管内，随水流排至预定地点。在吸砂过程中，由于沙面不断降低，应通过葫芦或浮筒调整吸砂管口的高程，始终保持吸砂管口与沙面接触，假如沙面降低较多，则须要增加吸砂管的长度。汝泥沙淤积时间较长或含有较多淤泥，泥沙层可能板结，影响吸沙效果，此时可用高阳潜水泵抽水，利用高压水流冲击吸砂管四周的砂层，将淤积砂层松动，吸沙效果会更加显著。为削减风压损失，排沙管不能离开水面过高，一般保持在00.5m，管口不沉没在水中即可。在抽沙的过程中，应随时留意视察，如抽出砂砾较多，则须要略微提升吸沙管口，避开堵管，如抽出砂砾较少，则须要略微降低吸沙管口，保持管口与沙面接触，保证抽沙率。气力提升法抽沙主要用于水下抽沙，由于吸沙过程中须要利用高压气流推动四周水流吸沙，因此水面和沙面应保持肯定距离，即应保证1m以上的水深，如须要抽沙的水深不足，可以干脆用高压气流吹向沙面，在该部位形成一个具有肯定深度水深的沙坑。另外，随着沙面降低，水深加深，谁要将抵消高压气管的气压，因此，超过肯定水深后，换用额定风压更高的空压机，以保证抽沙效果。气力提升法相比其他抽沙方法具有效率高（每套可大2000m/天）、适用范围广，抽沙砾径大（015cm的颗粒均能被抽出）、设备简洁便于制作安装和操作，缺点是管路尤其是弯管段易磨损，长时间抽沙须要更换管节。3. 气力提升法在工程实践中的运用 气力提升法首先在云南德宏大盈江三级水电站中得到了胜利运用，大盈江三级水电站汛期河水泥沙含量大，由于大盈江水电站在汛期莫正常发电，缺少尾水顶托，大量泥沙、块石、树根在汛期内进入尾水渠，导致尾水渠检修闸门全部掩埋在泥沙和其他杂物下，有时竟然达到5m之深，大大超过了尾水检修闸门正常开启条件，为开启闸门，必需对闸门上淤积的泥沙等杂物进行清除。潜水队员首先对闸门旁边进行了清理，利用手动葫芦将较大的块石，大树根等杂物移走或者吊出水面，然后安装浮筒和管路。一切打算就绪后，开启空压机。4. 结语 从大盈江三级水电站历次清理淤沙状况看，气力提升法系统抽沙非常胜利，该工程在运用气力提升法系统前，层多次采纳潜水抽沙泵，离心抽砂泵进行现场抽沙试验，结果并不胜利。抽沙泵只能抽01cm的颗粒，并只能抽淤积匀称的砂层，对水库和尾水渠这类受洪水影响较大，砂砾淤主动不匀称的状况则根本不适用；挖泥船等大型设备虽然可以挖除各种淤泥，但成本高和山区交通条件限制，不能应用于尾水渠等场所。相比之下，气力提升法系统结构简洁牢靠，制作安装成本较低，抽沙粒径范围很大，从015cm砂砾乃至石块和其它杂物均可以顺当抽出，抽沙效率很高，设备正常运行，每天至少可以抽沙2000m甚至更多。而且由于管内无任何机械结构，不简洁堵管，即便有堵塞现象处理也很简洁，只须要用手动葫芦将管路上升一点，提离沙面即可。总之，和其它清淤方式相比，气力提升法比较适合山区水电站的水库和尾水渠等地点清淤，方法简洁经济，值得推广，当然除此外还有其他的更多的方法解决泥沙淤积问题比如首先在水库水源发源地种植大量的植被发挥生态的自我修护实力，复原与重塑发源地湿地景观实现自我爱护削减水土就可以从根本上削减泥沙的流失，削减入河泥沙量就有效的削减下游水库淤积。其次实行综合措施治理河岸边坡有效削减推移质悬移质的产生。措施比如加强对河道、堤防、防护工程，防护林带的管理与维护，加强封育爱护，爱护界河沿岸的湿地。滩地、阶地及山丘地的林、草等生物资源，防止进一步破坏。继而的是在河流的流域上设置梯级拦砂坝体，在水土流失区，当河沟上游土壤拦沙坝流失物以沙石为主时，洪水期水流将携带大量沙石抬高河床，或外溢掩埋河沟两岸农地。建设拦砂坝就可以削减径流中的沙石量和调整雨季洪水流量设置拦砂坝可以拦截推移质，削减库区淤积，削减大坝被破坏的危急。再下一步是在河流进入库区的进水口前栽植芦苇。灌木柳等具有耐湿、耐淹、繁殖力强，根系发达，固土，抗风浪性强的品种。大量的植物就可以拦截随河流而下的悬移质和漂移质，栽植的植物可以在洪水来临时可以减弱洪水对大坝的冲击，还有的是芦苇净污实力比较强，病虫害少，净化库区水源，提高水质。在水库进水口出拦截下来便于清理不会淤积大坝。最终是当泥沙随河流进入库区，并且沉积下来淤积了大坝，这时须要启用大坝坝