摘要：小浪底水库的调水调沙实践证明，异重流在水库形成后，可以在水下长距离运行，直到排出库外，达到排沙清淤的效果，但其发生的时间段短。能否研究出一种满足异重流产生和运动的条件,并且长期产生人工异重流的设备,成为解决小浪底水库淤积问题的关键。为此,提出了采用脉冲射流冲驱泥沙实现人工异重流的方案。

关键词：小浪底水库；脉冲射流；人工异重流

中图分类号：tv145文献标识码：a文章编号：1672-1683（2007）02-0075-03

research of manpower density flow in xiaolangdi reservoir d on pulsed jet

ning feng, gao chuan-chang, wang wei-shu

(north-china university of water conservancy and hydro-power，zhengzhou 450011，china)

abstract：dispatch of water and sediment in xiaolangdi reservoir proves that density flow could move a long distance underwater till got out.it could make sediment out of the reservoir,but the time of its continuity is short.that the equipment can produce manpower density flow for a long time is the key problem to solve sediment in xiaolangdi reservoir.this text puts forward a scheme to realize the manpower density flow by pulsed jet ship for scouring sediment. 

key words: xiaolangdi reservoir；pulsed jet；manpower density flow

1引言

小浪底水利枢纽工程位于黄河干流中游末端，是黄河水沙调控体系的骨干工程，处于控制进入黄河下游水沙的关键部位，在黄河的综合治理开发中具有不可替代的战略地位。保持小浪底长期有效库容，延长水库的寿命，对于更高发挥其在水沙调控体系中的作用，长期协调缓和下游的水少关系，减少河道淤积，维持下游河道的中水河槽，保持主槽的行洪排沙能力具有重要的意义。国内外水库泥沙处理有多种技术和措施，如挖泥船清淤、水库异重流排沙、泄水拉沙、爆破等［1］。黄河水少沙多、汛期短，小浪底枢纽为深水型水库等特殊原因使传统的技术难于在小浪底水库的泥沙处理中充分奏效。为解决小浪底水库泥沙处理这一世界难题，黄河水利委员会作了大量的工作，目的是通过水库联合调度、泥沙扰动等手段，协调水沙过程，减少小浪底水库泥沙淤积，冲刷下游河道，恢复主河槽的过流能力。2002年至2006年，进行了4次调水调沙试验［2］，小浪底总出库水量为181.35亿m3，共排沙0.468亿t，4次调水调沙水库平均排沙比15.9%。小浪底水库调水调沙实践表明人工异重流和泥沙扰动技术在小浪底水库泥沙处理中是可行的，有效的。调水调沙可恢复下游河槽过流能力，达到3 000～4 000 m3/s，这已经为黄河输沙入海打造了一条高速公路。根据黄河下游洪水冲淤特性分析，流量达3 000～4 000 m3/s时，在基本满足下游不淤的条件下，能够挟带40 kg/m3左右的含沙量，其中粒径小于0.025 mm的细沙百分数变化在60%～80%。而小浪底水库淤积形态和河床淤积物中粒径沿程分布表明：在距坝40 km范围内的淤积物粒径变化在0.003～0.015 mm。为充分利用自然的力量，节约清水资源，借助外力将距坝40 km范围内的细沙启动，并输移到坝前漏斗区，提高泄水含沙量，达到输沙入海，排细淤粗，延长水库寿命的目的，本文研究并提出了基于脉冲射流的小浪底水库人工异重流输沙方案，此方案可充分利用脉冲射流小流量、压力高的特性，更好地做到 “省水、省能”。 

2水库异重流及异重流排沙

异重流［34］是泥沙运动的一种特殊运动形式，主要是两种密度相差不大、可以相混的流体，在条件适宜时因密度差异而产生的相对运动。在运动过程中，各层流体能基本保持其原来的面貌，不因交界面上存在的紊流掺混作用而发生全局性的混合现象。水库泥沙异重流是由于水流挟沙造成清浑水密度差异所形成的异重流，由于浑水的密度较之清水要大，因此这种水库异重流常常是潜入库底的。但是当含沙量很小，由于温度梯度致使下层的清水密度大于浑水密度时，浑水异重流也可以不潜入库底，而潜入中层甚至上层而形成中、上层异重流。水库异重流具有很强的挟沙能力，并可长距离连续输送泥沙。国内外水库泥沙处理技术中，美国elephant butte水库和lake mead水库、南非welbedacht水库都有利用天然泥沙异重流输沙成功的历史［5］，水库泥沙异重流通常是底部异重流，其输沙能力很强，由于异重流的高粘性，对河床有