水沙冲淤-NyxNet.DOCVIP

第一节 水沙冲淤 2005年第3期《科学新闻》载：数十位专家学者参与的高级圆桌会议认为，“我国的水土流失形势严峻，仍是我国环境问题的第一位问题。水土保持治理速度赶不上破坏速度，赶不上沙化速度。”科技教育，标本兼治是治理水土流失的关键措施。 水土是生物、人类生存、发展的基本资源。水土流失是人类活动造成的最大、最久的地表灾难。许多民族都有洪水传说，《圣经》还记载“诺亚方舟”神迹，大量古代文明埋在泥沙之下……现代追求全球化、超常规增长城镇人口，跨跃式发展商品经济，也使相关问题全球化。加剧水土流失，荒漠化、石漠化、沙尘暴有增无减。2005年6月上旬，甘肃还有沙尘暴。 中国的先民，很早就发现水土流失及其逆变过程，循环规律。《太公兵法》引用黄帝语“涓涓不塞，将为江河。”《庄子·胠箧篇》载“夫川竭而谷虚，丘夷而渊实。”我们应传承，发展这些全面、深刻的知识，防治水土流失，水沙冲淤，化害为利，脱贫致富。 天然江河，水多沙少，连续混流，不均匀侵蚀、搬运、沉积泥沙，形成多种沙洲、沙坝、漫滩、边滩、阶地。在大流量、多泥沙江河上建设高坝大库，改变水沙时空分布，将连续的水沙混流单一系统，变成间断的水沙混流两个系统。坝上系统保留来水来沙状况，改变水沙运动、冲淤边界条件；淤积由粗到细泥沙，形成库尾、库中、坝前三区段；即产沙在上游，危害在库盆。坝下系统改变来水来沙状况，保留水沙运动、冲淤边界条件，冲淤由少到多泥沙，形成冲蚀、冲淤、沉积三河段。打破水沙冲淤平衡，加重水沙冲淤危害，影响防洪、发电、航运等预期效益，使用寿命以及生态系统。因此，水沙冲淤是建设、管理水利工程的大敌，成为广泛、深入研究的重大课题。 万里长江，流域辽阔，植被破坏，水土流失严重，江水长期浑浊。专家观测，文献记载，每年通过各段水文站约5亿吨泥沙，总产输沙22～24亿吨，超过黄河、恒河、布拉马普特拉河，居世界首位，称为“中国动脉出血”。长江上游，干流长、支流多、水量大，年产沙14.3～15.6亿吨，通过宜昌站泥沙达5.3亿吨。川江原已形成十几个沙洲，著名的有珊瑚坝，曾建机场跑道；广阳坝长8.2千米，宽2.4千米，草木丛生；中堡岛面积0.15平方千米，建设三峡大坝，纵向围堰……长江中游，泥沙淤塞云梦泽，缩小洞庭湖，形成“万里长江，险在荆江”的地上悬河，成为中国的“心腹之患”。长江下游，泥沙沉积，每年推移60米海岸，形成广阔的三角洲，华东平原。在这样巨大输沙量的河流上，兴建全球罕见的高坝大库，水沙不均匀冲淤问题，自然引起国内外人士的深切关注。 权威学者论证，专业机构说明，经大量模型试验，采取“蓄清排浑”、“疏浚港区”等措施，可以“永远保留大部分三峡水库兴利库容”约165亿立方米，占总库容的58%，将在投运后80～100年被泥沙淤满，达到“冲淤平衡”。那时，是否会恢复到天然河道状态？降低防洪、发电、航运等预期效益，失去建设三峡工程的作用？根据龚嘴、三门峡等水库泥沙严重淤积的经验教训，大多数水库只能蓄满约60%库容的实际情况，预想的拦沙、疏浚设施常是延期配置起来，以及生态植被局部好转，总体恶化的趋势……水库寿命能否延长令人担心。因此，应实事求是探讨防治泥沙不均匀冲淤办法，群策群力爱护水库，延长效益。 鉴于泥沙来自上游，危害确在库区的客观实际，宜在源头发展园林，保水固土，正本清源，不宜再像末端处理垃圾、污水一样，着重在库区排浑、疏浚、治淤，重犯低级错误，再造教训工程。 河流泥沙 原指组成河床和随水运动的矿物、岩石颗粒，即水土流失、滑坡、崩塌、泥石流等自然演变产生的泥沙。也称固体径流。它与水流、河槽组成江河产生、发展的基本要素，是研究自然江河演变的对象之一。 现在，研究影响人工水库预期效益，使用寿命的胀库物质，包括库区自产、上游外产，由江水推移，悬移来库的固体物质。分为无机物，如自然物理、化学、生物风化、剥蚀的岩块、卵石、沙砾、泥土；有机物，如相关流域、水域的动、植物遗体，以及人们建房、筑路、毁林、开矿的碎石、弃土、工业废渣、生活垃圾……它们是人类活动产生的废弃物，固体颗粒也随水流动，组成河床，扩大泥沙范围和问题的复杂性。仅观测，研究自然悬移泥沙冲淤已不够全面。因为，蓄水前，清除库岸垃圾成为艰巨任务。运行中，清除江面飘浮的枯枝、树叶、草根、水葫芦、泡沫塑料等污物，已是沉重负担；再要清除库底淤泥，疏浚港区航道，给排水口，更是事倍功半。为简化讨论，仍将河流泥沙定为运动、淤积于河槽的冲淤物质，包括粒径0.005～700毫米的胶泥、粘土、粉沙、卵石、块石等。 分类 根据泥沙的运动状态，河流输移泥沙的基本形式，分为推移质和悬移质。 推移质 粒径较粗，重量较大，不能悬浮于水中的粉沙、粗沙、卵石、砾石、块石等。其较细颗粒常与悬移质中的较粗颗粒交换。在纵向水流推动下，沿着河底跃移、滚动、滑动，称为底砂。它们多半群集成沙波