《黃河下游引黃灌溉對(duì)策研究.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、黃河下游引黃灌溉對(duì)策研究摘要：在新的形勢(shì)下，對(duì)黃河下游引黃灌溉中泥沙處理和利用應(yīng)提高到一個(gè)新的認(rèn)識(shí)高度，變泥沙“包袱”為“資源”。泥沙長(zhǎng)距離輸送，使絕大部分泥沙進(jìn)入田間，就可實(shí)現(xiàn)引黃灌溉的良性循環(huán)。除了以往有效的措施外，本文在總結(jié)灌區(qū)渠道不同部位設(shè)置提水泵站設(shè)施作用與效果的同時(shí)，通過(guò)建立灌區(qū)渠道懸移質(zhì)沖刷計(jì)算模型，對(duì)其減淤清淤的作用與效果進(jìn)行了理論分析研究。長(zhǎng)距離輸送；提水灌溉關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離輸送提水灌溉1泥沙是制約引黃灌溉發(fā)展的重要因素　　黃河下游河南、山東兩省的引黃灌區(qū)，自1985年至1990年底，累計(jì)引水2333億m3，引沙38.65億t。其中，約有33.22%的泥沙沉積在沉沙池內(nèi)，35.

2、32%淤積在灌溉渠系，22.9%被輸入田間，8.56%進(jìn)入排水河道。這就是說(shuō)，除了被輸入田間的約23%的泥沙成為資源，其余近80%的泥沙需要進(jìn)行處理。這種長(zhǎng)期采取的泥沙處理方式(沉沙池集中沉沙，渠系兩岸堆積清淤泥沙)，造成了引黃泥沙在平面上分布不合理的狀況，給沿黃兩岸的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。引黃泥沙已成為制約引黃灌溉發(fā)展的主要因素?！　‰S著黃河整個(gè)流域經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用水量不斷增加，而黃河下游水資源卻日趨貧乏。引黃灌區(qū)面臨需水期無(wú)水可引的局面，不得不引用洪水期高含沙水流。但目前，大多數(shù)灌區(qū)渠首無(wú)可供高含沙水流沉沙的空間，以進(jìn)行沉沙輸水。面對(duì)這一形勢(shì)，對(duì)泥沙的處理和利用應(yīng)有新的認(rèn)

3、識(shí)，這一認(rèn)識(shí)的基本點(diǎn)是變泥沙“包袱”為“資源”。從技術(shù)上講就是要實(shí)現(xiàn)泥沙的長(zhǎng)距離輸送?！　?shí)現(xiàn)泥沙長(zhǎng)距離輸送，關(guān)鍵在于提高渠道輸送泥沙的能力。要減少輸沙渠道的泥沙淤積，除了以往行之有效的措施外，可采用改輸沙渠水流自流入沉沙池變?yōu)閾P(yáng)水入沉沙池的方式，這種措施必將增加渠道的水面比降，加大流速，增加渠道內(nèi)水流輸送泥沙的能力。如若在渠首設(shè)置提水泵站揚(yáng)水入渠，同樣可起到加大渠道水面比降的作用?！　±锰崴谜緦?shí)現(xiàn)泥沙長(zhǎng)距離輸送的可行性已在部分灌區(qū)得到證實(shí)。例如，渠首設(shè)置提水灌溉設(shè)施的夾馬口灌區(qū)和尊村灌區(qū)及渠尾(中)設(shè)置提水泵站設(shè)施的曹店灌區(qū)和麻灣灌區(qū)。這些灌區(qū)在不同部位設(shè)置了揚(yáng)水設(shè)施來(lái)加大水面比降，提高

4、水流挾沙能力，達(dá)到了少淤或不淤的目的?！　”疚脑趨⒄盏湫凸鄥^(qū)沖淤變化狀況的基礎(chǔ)上，建立了適用于灌溉渠道輸沙計(jì)算的數(shù)學(xué)模型，就提水灌溉的效果與作用進(jìn)行了定性的研究與分析。2渠道懸移質(zhì)沖刷模型的建立2.1基本方程的建立及數(shù)值解法　　基于灌溉渠道水流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律與明渠水流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致，模型采用非耦合飽和輸沙一維模型的計(jì)算方法，計(jì)算中假定渠道發(fā)生沖刷淤積過(guò)程，計(jì)算時(shí)段內(nèi)河床變形對(duì)水流條件影響不大，也不考慮水體中含沙量隨時(shí)間的變化，則該方程組為21　　水流連續(xù)方程(1)　　水流運(yùn)動(dòng)方程(2)　　河床變形方程(3)　　水流挾沙力公式S*=S*(J,u,d)(4)式中Q為流量；A為過(guò)水面積；B為水面寬；

5、Y為水深；u為流速；Y0為斷面渠底平均高程；S*為水流挾沙力；G為斷面總輸沙率；ρ為泥沙干密度；g為重力加速度；n為河床糙率；x,t為距離及時(shí)間?！　∩鲜龊?jiǎn)化后的基本方程，即為建立模型理論依據(jù)。采用Pressman的四點(diǎn)偏心差格式，其中時(shí)間偏導(dǎo)采用前差，空間偏導(dǎo)采用加權(quán)中心差，可得函數(shù)和導(dǎo)數(shù)離散關(guān)系式21式中θ為加權(quán)系數(shù)0≤θ≤1，f表示任意函數(shù)；上標(biāo)n為時(shí)間坐標(biāo)序列號(hào)，下標(biāo)j為斷面序號(hào)?！　“瓷鲜霾罘指袷酵蒲菟鬟B續(xù)方程(1)和水流運(yùn)動(dòng)方程(2)中各項(xiàng)，對(duì)計(jì)算點(diǎn)的未知量按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，忽略增量Δfj的高次項(xiàng)，可使多元高次方程化為線性方程組。為簡(jiǎn)化計(jì)算方法，考慮渠道斷面形態(tài)為梯形，經(jīng)整理，對(duì)式

6、(1)和式(2)分別有(5)(6)以上系數(shù)A1，A2，A3，A4，A5及B1，B2，B3，B4，B5均為時(shí)段初相鄰斷面變量值Zjn,Qjn,,,及進(jìn)庫(kù)水流條件的函數(shù)?！　∩鲜鰞蓚€(gè)方程中，共有四個(gè)未知數(shù)，對(duì)M個(gè)計(jì)算點(diǎn)共有2M個(gè)未知數(shù)，由差分方程可列出2M-2個(gè)類似于(5)、(6)的方程組。因此需要補(bǔ)充兩個(gè)邊界條件可以方程組閉合?！　∈褂媒诲e(cuò)網(wǎng)格追趕法求解差分方程。為將Q與Y分別布置在兩個(gè)不同斷面上，在斷面間再增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)(以K表示)，并假定增加節(jié)點(diǎn)斷面流量與上一個(gè)斷面相等。2.2初始條件及邊界條件　　初始條件：Q(x)t=0=Q0(x),h(x)t=0=h0(x)　　上邊界條件：Q1=Q(t)

7、　　下邊界條件：Ym=Y(t)2.3河床變形方程及水流挾沙能力　　河床變形方程式(3)，采用有限差分法進(jìn)行離散，得到差分方程，如下21(G2-G1)ΔT=ρΔxBΔY0(7)　　式中G1、G2分別為進(jìn)出口斷面輸沙率；ρ為渠床泥沙干密度；ΔY0為計(jì)算河段平均河床淤積或沖刷厚度，正值為沖，負(fù)值為淤。對(duì)于懸移質(zhì)變化引進(jìn)的沖淤計(jì)算，取G=QS。　　水流挾沙能力采用模型相似類比法計(jì)算渠道斷面挾沙力，由下式