《黄河晋陕峡谷取水关键技术研究与应用》是“黄河大北干流取(提)水系统关键技术研究”项目科研成果的总结。主要内容包括傍河取水技术研究进展、项目区概况、黄河晋陕峡谷河龙区间泥沙特性分析、西山提黄现有典型取水方式评价与分析、滩地河床渗滤性能试验、砂卵石介质水文地质参数室内试验、黄河晋陕峡谷山西段取水技术总体方案分析等。 《黄河晋陕峡谷取水关键技术研究与应用》可供水利工程、土木工程、市政工程、岩土工程等相关专业的教师和研究生及工程技术人员参考。
黄河大北干流段水沙分布规律复杂,水源地水文地质条件差异性大,黄河取水泥沙问题一直是关系取水工程建设成败和经济运行的技术难点。黄河晋陕峡谷山西省段沿河11县(偏关、河曲、保德、兴县、临县、永和、大宁等县)自然条件较差,资源环境脆弱,具有土地资源稀缺而破碎、耕地质量低,黄河水少多沙水资源开发难度大,地高水低等特点,严重制约了当地经济社会快速发展。
为加快西山沿黄贫困山区经济社会发展,改善人民生产生活条件,促进农业增产和农民增收,山西省于2010年在忻州、吕梁和临汾3市11县启动12处西山提黄灌溉试点工程,规划发展灌溉面积14.07万亩。该工程的实施将缓解县域农业水资源短缺状况,并为当地精准扶贫工作做出积极贡献。
山西省水利科学技术与推广项目“黄河大北于流取(提)水关键技术研究”目的在于为西山沿黄地区水资源高效开发利用提供技术支撑。本书是在项目研究成果的基础上,针对西山提黄取水工程规划设计中涉及的取水构筑物选型、黄河水泥沙含量大和天然河床渗滤取水工程取水量衰减、水质不良等问题,在全面掌握国内外傍河取水技术发展现状和动态的基础上,采用实地调研结合现有工程典型取水方式的评价和分析,以山西省柳林县黄河滩地原状的自然堆积砂卵石及其所含漂石为主要研究对象,以室内大尺度物理模型试验为基础,分析河床漂石对砂卵石介质渗透特性的影响机理及规律,并通过对不同级配砂卵石介质渗透特性的试验分析,得到一种对取水的量和质均能满足要求的最佳颗粒级配和结构,建立了天然河床砂卵石的渗流模型、河床漂石存在条件下的渗流模型,渗透系数与漂石尺度、颗粒级配等主要相关因素的渗透系数模型,提出了滤体构造及河滩漂石一砂卵石介质自然与人工结合滤床结构形式及自然与人工滤床取水方式的若干技术问题,提出黄河中游晋陕峡谷取水总体技术方案。
本书第1章由陈启斌执笔;第2章2.1、2.5、2.7由陈启斌执笔,2.2、2.3、2.4、2.6由龚孟梨、王彦彦和那巍执笔;第3章由傅天清、芦绮玲执笔;第4、6、7章由那巍、成接安、傅天清执笔;第5章由成接安执笔;第8~13章由樊贵盛、张明斌、陈启斌执笔;第14章由芦绮玲、龚孟梨、王彦彦、陈启斌执笔;第15章由陈启斌执笔。全书由陈启斌、那巍统稿。潘俊龙、吴建东等为本书提供了部分资料,在此表示感谢。
在本书所依托项目的实施过程中,得到了山西省水利厅科外处、西山提黄灌溉工程管理中心、沿黄各市(县)水利局等领导和有关同志的大力支持,张明斌博士,邢日县、郑毅、李新东等硕士为室内试验工作付出了辛勤的劳动,在此谨向他们表示衷心的感谢,并对本书所引用文献的作者表示感谢。
由于作者自身的专业知识、学术水平和实践经验有限,书中难免存在不妥和错误之处,真诚希望有关专家、学者和读者提出宝贵意见和建议。
前言
第1章 绪论
1.1 河流取水
1.2 多泥沙河流取水
1.3 傍河取水
1.4 饱和多孔介质渗流理论
1.5 河流渗滤取水工程
参考文献
第2章 傍河取水技术研究进展
2.1 傍河取水研究的发展演变过程
2.2 傍河垂直取水技术的研究动态
2.3 水平取水技术的研究动态
2.4 水平垂直取水技术的发展动态
2.5 长轴泵取水技术的发展动态
2.6 高含沙水流脱沙技术的研究动态
2.7 人工滤床技术的研究动态
参考文献
第3章 项目区基本情况及技术研究目标
3.1 项目区自然状况
3.2 项目区农业经济概况
3.3 项目区特点分析
3.4 主要研究内容与技术路线
第4章 黄河晋陕峡谷河龙区间泥沙特性分析
4.1 研究区域及数据来源
4.2 泥沙含量的空间分布特性
4.3 泥沙含量随时间的变化特征
参考文献
第5章 西山提黄灌溉工程典型取水方式评价与分析
5.1 西山提黄灌溉工程典型取水方式
5.2 垂直取水工程的应用
5.3 水平取水工程的应用
5.4 地面取水工程的评价与问题
第6章 沿黄滩地滤床技术参数试验条件和方案
6.1 透水混凝土侧壁渗滤集水性能试验
6.2 典型河滩地滤管渗滤性能试验
6.3 滩地水文地质参数室内系列试验
6.4 人工渗床技术参数室内外试验
第7章 现场渗滤集水性能试验
7.1 透水混凝土侧壁渗滤性能试验
7.2 河滩地滤管渗滤性能研究
第8章 黄河河床漂石一砂卵石介质的阻渗特性
8.1 黄河河床漂石一砂卵石的渗流过程
8.2 黄河河床砂卵石的阻渗机理
8.3 黄河河床砂卵石渗透系数的主要影响因素
8.4 黄河河床砂卵石的渗流模型
8.5 黄河河床砂卵石介质的储水特性
8.6 小结
第9章 河床表层淤泥层对天然砂卵石介质渗流特性的影响
9.1 黄河河床地表淤积泥层的特性
9.2 淤积层的阻渗特性与机理
9.3 淤积层厚度对天然砂卵石介质渗流通量的影响
9.4 河道水深对等厚度淤泥覆盖层下砂卵石介质渗流通量的影响
9.5 小结
第10章 河床漂石对砂卵石介质渗透特性的影响
10.1 河床漂石形状对砂卵石介质渗透性的影响
10.2 河床漂石尺度对砂卵石介质渗透性的影响
10.3 河床漂石存在条件下的渗流模型
10.4 小结
第11章 层状砂卵石介质剖面结构条件下的储水特性和渗流特性
11.1 单一粒级组砂卵石介质剖面结构条件下的储水特性和渗流特性
11.2 最佳单一粒级组颗粒砂卵石介质剖面结构的筛选
11.3 不同级配砂卵石介质剖面结构条件下的储水特性和渗流特性
11.4 最佳渗透性能砂卵石介质配比的筛选
11.5 小结
第12章 便冲淤覆盖层阻泥保渗试验研究
12.1 无砂混凝土板的阻泥保渗效果作用与机理
12.2 大粒径卵石覆盖层阻泥保渗效果作用与机理
12.3 细颗粒介质与土工布复合覆盖层阻泥保渗效果作用与机理
12.4 小结
第13章 高含沙黄河水人工滤床最佳滤料及结构
13.1 人工滤床过滤水水质和流量概述
13.2 主滤层技术参数
13.3 支撑层技术参数
13.4 集水层结构
13.5 小结
第14章 黄河晋陕峡谷取水技术方案
14.1 取水技术方案指导思想与原则
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 人工滤床地面取水方式
14.6 河道地面抽水取水方式
14.7 取水总体技术推荐方案
参考文献
第15章 结束语与研究展望
15.1 结束语
15.2 研究展望