《黃河晉陜峽谷取水關鍵技術研究與應用》是“黃河大北干流。ㄌ幔┧到y(tǒng)關鍵技術研究”項目科研成果的總結。主要內容包括傍河取水技術研究進展、項目區(qū)概況、黃河晉陜峽谷河龍區(qū)間泥沙特性分析、西山提黃現有典型取水方式評價與分析、灘地河床滲濾性能試驗、砂卵石介質水文地質參數室內試驗、黃河晉陜峽谷山西段取水技術總體方案分析等。 《黃河晉陜峽谷取水關鍵技術研究與應用》可供水利工程、土木工程、市政工程、巖土工程等相關專業(yè)的教師和研究生及工程技術人員參考。
黃河大北干流段水沙分布規(guī)律復雜,水源地水文地質條件差異性大,黃河取水泥沙問題一直是關系取水工程建設成敗和經濟運行的技術難點。黃河晉陜峽谷山西省段沿河11縣(偏關、河曲、保德、興縣、臨縣、永和、大寧等縣)自然條件較差,資源環(huán)境脆弱,具有土地資源稀缺而破碎、耕地質量低,黃河水少多沙水資源開發(fā)難度大,地高水低等特點,嚴重制約了當地經濟社會快速發(fā)展。
為加快西山沿黃貧困山區(qū)經濟社會發(fā)展,改善人民生產生活條件,促進農業(yè)增產和農民增收,山西省于2010年在忻州、呂梁和臨汾3市11縣啟動12處西山提黃灌溉試點工程,規(guī)劃發(fā)展灌溉面積14.07萬畝。該工程的實施將緩解縣域農業(yè)水資源短缺狀況,并為當地精準扶貧工作做出積極貢獻。
山西省水利科學技術與推廣項目“黃河大北于流。ㄌ幔┧P鍵技術研究”目的在于為西山沿黃地區(qū)水資源高效開發(fā)利用提供技術支撐。本書是在項目研究成果的基礎上,針對西山提黃取水工程規(guī)劃設計中涉及的取水構筑物選型、黃河水泥沙含量大和天然河床滲濾取水工程取水量衰減、水質不良等問題,在全面掌握國內外傍河取水技術發(fā)展現狀和動態(tài)的基礎上,采用實地調研結合現有工程典型取水方式的評價和分析,以山西省柳林縣黃河灘地原狀的自然堆積砂卵石及其所含漂石為主要研究對象,以室內大尺度物理模型試驗為基礎,分析河床漂石對砂卵石介質滲透特性的影響機理及規(guī)律,并通過對不同級配砂卵石介質滲透特性的試驗分析,得到一種對取水的量和質均能滿足要求的最佳顆粒級配和結構,建立了天然河床砂卵石的滲流模型、河床漂石存在條件下的滲流模型,滲透系數與漂石尺度、顆粒級配等主要相關因素的滲透系數模型,提出了濾體構造及河灘漂石一砂卵石介質自然與人工結合濾床結構形式及自然與人工濾床取水方式的若干技術問題,提出黃河中游晉陜峽谷取水總體技術方案。
本書第1章由陳啟斌執(zhí)筆;第2章2.1、2.5、2.7由陳啟斌執(zhí)筆,2.2、2.3、2.4、2.6由龔孟梨、王彥彥和那巍執(zhí)筆;第3章由傅天清、蘆綺玲執(zhí)筆;第4、6、7章由那巍、成接安、傅天清執(zhí)筆;第5章由成接安執(zhí)筆;第8~13章由樊貴盛、張明斌、陳啟斌執(zhí)筆;第14章由蘆綺玲、龔孟梨、王彥彥、陳啟斌執(zhí)筆;第15章由陳啟斌執(zhí)筆。全書由陳啟斌、那巍統(tǒng)稿。潘俊龍、吳建東等為本書提供了部分資料,在此表示感謝。
在本書所依托項目的實施過程中,得到了山西省水利廳科外處、西山提黃灌溉工程管理中心、沿黃各市(縣)水利局等領導和有關同志的大力支持,張明斌博士,邢日縣、鄭毅、李新東等碩士為室內試驗工作付出了辛勤的勞動,在此謹向他們表示衷心的感謝,并對本書所引用文獻的作者表示感謝。
由于作者自身的專業(yè)知識、學術水平和實踐經驗有限,書中難免存在不妥和錯誤之處,真誠希望有關專家、學者和讀者提出寶貴意見和建議。
前言
第1章 緒論
1.1 河流取水
1.2 多泥沙河流取水
1.3 傍河取水
1.4 飽和多孔介質滲流理論
1.5 河流滲濾取水工程
參考文獻
第2章 傍河取水技術研究進展
2.1 傍河取水研究的發(fā)展演變過程
2.2 傍河垂直取水技術的研究動態(tài)
2.3 水平取水技術的研究動態(tài)
2.4 水平垂直取水技術的發(fā)展動態(tài)
2.5 長軸泵取水技術的發(fā)展動態(tài)
2.6 高含沙水流脫沙技術的研究動態(tài)
2.7 人工濾床技術的研究動態(tài)
參考文獻
第3章 項目區(qū)基本情況及技術研究目標
3.1 項目區(qū)自然狀況
3.2 項目區(qū)農業(yè)經濟概況
3.3 項目區(qū)特點分析
3.4 主要研究內容與技術路線
第4章 黃河晉陜峽谷河龍區(qū)間泥沙特性分析
4.1 研究區(qū)域及數據來源
4.2 泥沙含量的空間分布特性
4.3 泥沙含量隨時間的變化特征
參考文獻
第5章 西山提黃灌溉工程典型取水方式評價與分析
5.1 西山提黃灌溉工程典型取水方式
5.2 垂直取水工程的應用
5.3 水平取水工程的應用
5.4 地面取水工程的評價與問題
第6章 沿黃灘地濾床技術參數試驗條件和方案
6.1 透水混凝土側壁滲濾集水性能試驗
6.2 典型河灘地濾管滲濾性能試驗
6.3 灘地水文地質參數室內系列試驗
6.4 人工滲床技術參數室內外試驗
第7章 現場滲濾集水性能試驗
7.1 透水混凝土側壁滲濾性能試驗
7.2 河灘地濾管滲濾性能研究
第8章 黃河河床漂石一砂卵石介質的阻滲特性
8.1 黃河河床漂石一砂卵石的滲流過程
8.2 黃河河床砂卵石的阻滲機理
8.3 黃河河床砂卵石滲透系數的主要影響因素
8.4 黃河河床砂卵石的滲流模型
8.5 黃河河床砂卵石介質的儲水特性
8.6 小結
第9章 河床表層淤泥層對天然砂卵石介質滲流特性的影響
9.1 黃河河床地表淤積泥層的特性
9.2 淤積層的阻滲特性與機理
9.3 淤積層厚度對天然砂卵石介質滲流通量的影響
9.4 河道水深對等厚度淤泥覆蓋層下砂卵石介質滲流通量的影響
9.5 小結
第10章 河床漂石對砂卵石介質滲透特性的影響
10.1 河床漂石形狀對砂卵石介質滲透性的影響
10.2 河床漂石尺度對砂卵石介質滲透性的影響
10.3 河床漂石存在條件下的滲流模型
10.4 小結
第11章 層狀砂卵石介質剖面結構條件下的儲水特性和滲流特性
11.1 單一粒級組砂卵石介質剖面結構條件下的儲水特性和滲流特性
11.2 最佳單一粒級組顆粒砂卵石介質剖面結構的篩選
11.3 不同級配砂卵石介質剖面結構條件下的儲水特性和滲流特性
11.4 最佳滲透性能砂卵石介質配比的篩選
11.5 小結
第12章 便沖淤覆蓋層阻泥保滲試驗研究
12.1 無砂混凝土板的阻泥保滲效果作用與機理
12.2 大粒徑卵石覆蓋層阻泥保滲效果作用與機理
12.3 細顆粒介質與土工布復合覆蓋層阻泥保滲效果作用與機理
12.4 小結
第13章 高含沙黃河水人工濾床最佳濾料及結構
13.1 人工濾床過濾水水質和流量概述
13.2 主濾層技術參數
13.3 支撐層技術參數
13.4 集水層結構
13.5 小結
第14章 黃河晉陜峽谷取水技術方案
14.1 取水技術方案指導思想與原則
14.2 垂直取水方式
14.3 水平取水方式
14.4 水平垂直取水方式
14.5 人工濾床地面取水方式
14.6 河道地面抽水取水方式
14.7 取水總體技術推薦方案
參考文獻
第15章 結束語與研究展望
15.1 結束語
15.2 研究展望