（环境工程专业论文）杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究.pdf

摘要 对城区河道水污染问题，常采用“ 引清冲污” 的办法进行治理。 杭州市双向 泵站从钱塘江引水冲洗市区东部河道以改善水环境， 却受钱塘江潮汐水流高含沙 量的影响。 引水带入大量的泥沙， 致使市区河道大量淤积， 不仅水体视觉感观差， 而且河道过水断面减小，造成引水不足、泄洪不畅。 在杭州双向 泵站对引水含沙量进行为期1 年( 2 0 0 3 . 7 -2 0 0 4 . 8 ) 每天数次取 样测定的基础上， 木文通过对实测含沙量数据进行统计分析， 研究了双向泵站引 水含沙量随时间的变化规律， 揭示出含沙量与径流量和潮汐变化之间的规律。 同 时， 根据泥沙粒径测定结果， 理论计算了引水河道中的泥沙沉降速率、 沉积量及 沉积分布。 文章最后提出了双向泵站增加引水、 减少淤积和降低河道疏浚要求的 优化运行管理建议。 关键字:引水 泥沙淤积 含沙量 径流量 潮汐变化 双向 泵站城市 河道杭州 s t u d y o n t h e s e d i m e n t d e p o s i t i o n c a u s e d b y d r a w i n g w a t e r a t t h e h a n g z h o u b i - d i r e c t i o n p u m p s t a t i o n s o n g z h e n 沙u a ab s t r a c t w e o ft e n u s e d r a w i n g w a t e r t o r i n s e s e w a g e t o t r e a t w a t e r p o l l u t i o n i n u r b a n s t r e a m s . h a n g z h o u b i - d i r e c t i o n p u m p s t a t i o n d r a w s w a t e r f r o m t h e q i a n t a n g r i v e r t o i m p r o v e t h e w a t e r e n v i r o n m e n t i n t h e u r b a n s t r e a m s o f e a s t e r n h a n g z h o u , w h ic h i s a ff e c t e d b y t h e h i g h s e d i m e n t c o n c e n t r a t i o n i n t h e q i a n t a n g r i v e r d u r in g fl o o d t i d e . a g r e a t d e a l o f s e d i m e n t i n t h e d r a w i n g w a t e r c a u s e s e r i o u s d e p o s i t s i n t h e u r b a n s t r e a m s , w h i c h n o t o n l y a ff e c t e d t h e v i s u a l s e n s e o f w a t e r b o d y i n t h e u r b a n s t r e a m s , b u t a l s o r e d u c e d t h e c r o s s s e c t i o n a r e a s o t h a t w a t e r d r a i n a g e c a p a b i l i t y d e c r e a s e d . s e d i m e n t c o n c e n t r a t i o n o f t h e d r a w i n g w a t e r a t t h e h a n g z h o u b i - d i r e c t i o n p u m p s t a t io n w a s m e as u r e d s e v e r a l t i m e s e v e ry d a y d u r i n g j u l y 2 0 0 3 t o a u g u s t 2 0 0 4 . b a s e d o n t h e s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f a s e r i e s o f s e d i m e n t c o n c e n t r a t i o n , t h e t e m p o r a l v a r i a t i o n o f s e d i me n t c o n c e n t r a t i o n i s s t u d i e d . t h e res u l t s s h o w t h a t s e d i me n t c o n c e n t r a t i o n o f d r a w i n g w a t e r c h a n g e s w i t h r u n o ff d i s c h a r g e a n d t i d e v a r i a t i o n . a t t h e s a m e t i m e , t h e f a l l in g v e l o c i t y o f s e d i m e n t p a r t i c l e s , d e p o s it q u a n t i t y a n d i t s d i s t r i b u t i o n a l o n g t h e u r b a n s t r e a m s a r e t h e o r e t i c a l l y c a l c u l a t e d , a c c o r d i n g t o t h e m e a s u r e d r e s u l t s o f s a n d d i a m e t e r . f i n a l l y s o m e s u g g e s t i o n s a r e p u t f o r w a r d f o r i n c r e a s i n g t h e d r a w in g w a t e r d i s c h a r g e , d e c r e a s i n g d e p o s i t s a n d t h e d e m a n d o f d r e d g e i n t h e u r b a n s t r e a m s , i n o r d e r t o o p t i m i z e t h e b i - d i r e c t i o n p u m p r u n n i n g m a n a g e m e n t . k e y w o r d s : d r a w i n g w a t e r , s e d i m e n t d e p o s i t i o n , s e d i m e n t c o n c e n t r a t i o n , r u n o ff d i s c h a r g e , t i d e v a r i a t i o n , b i - d ir e c t i o n p u m p s t a t i o n , u r b a n s t r e a m s , h a n g z h o u 声明 本人郑重声明:本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果， 撰写成工 _ 程硕士学位论文 “ 杭州市双向泵站引水泥沙淤 积研究” 。除论文中己经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要 贞献的个人和集体， 均己 在文中以明确方式标明。 本论文中不包含任 何末加明确注明的其他个人或集体己 经公开发表或未公开发表的成 果 木声明的 法律责杆由 本人承扣。 学位论文作者签名: ; - 17 r年 l 月lo 日 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济大学硕 上 论文 第一章绪论 第一节课题的提出 杭州市地处长江三角洲的中心地带， 不仅是浙江省的政治、 经济、 文化中心， 更是国际著名风景旅游城市和国家历史文化名城。 近年来， 杭州市委、市政府始 终坚持“ 环境立市” 战略，把生态建设作为大都市建设的重要内容，在获得“ 国家 环保模范城市” 、“ 国际花园城市” 等称号的基础上，进 一 步提出了 “ 建设生态市， 打造绿色杭州” 的工作要求。水，作为生态城市的重要元素，其质、量对城市发 展和环境的提高起着至关重要的作用。 杭州市区面积 3 0 6 8 平方千米，年平均降水量4 2 .4 亿立方米，人均水资源量 仅 1 1 3 8 立方米，低于全省和全国平均水平。此外，杭州还是典型的平原水系， 水自 然流动缓慢， 这直接导致水体的环境承载能力低下， 不利于生态城市的建设 发展。但杭州拥有丰富的过境水资源， “ 母亲河” 钱塘江的平均流量为9 0 7 立方 米/ 秒，年入境水量达2 8 6 亿立方米，因而可以 通过引取过境水来满足城市生产、 生活和环境用水的需要。 目 前， 杭州市区取用钱塘江水量约 1 8 0 立方米/ 秒， 近期规划中， 这 一 数字将 激增到3 8 0 立方米/ 秒。 同时， 杭州市区河网遍布， 仅绕城公路之内就有河流1 4 0 余条。为保证引水水质，并做到科学、合理地分配使用，市林水局在2 0 0 2 年编 制完成了 钱塘江引水入城工程专项规划 、 市区河道近期配水方案和 市区 河道中远期配水规划 ， 浙江省水利水电勘测设计院在2 0 0 3 年编制完成了 钱塘 江引水入城工程可行性报告 。 可见， 在实际引水中越来越注重规范化和科学性。 如何做到高效、合理地引水，使其 “ 引之能用、用之无害” ，是当前引水部门的 工作重点。 杭州市城区河道在综合整治前其基流主要是城市污水， 依靠降雨补给的径流 量很少，河道水资源量相对不足，水体污染，水质恶化。后经多年的综合整治， 排入河道的污水量逐渐减少;同时， 取钱塘江水为城区河道的环境用水， 引清冲 污， 河道水质遂大为好转。当前中河、东河、贴沙河、 新开河等四条东部河道已 杭州市取向泵站引水泥沙淤积研究 川济大学硕l 论文 第一章绪论 第一节课题的提出 杭州市地处长江三角洲的中心地带，不仅是浙江省的政治、经济、文化中心， 更是国际著名风景旅游城市和国家历史文化名城。近年来，杭州市委、f u 政府始 终坚持“环境立市”战略，把生态建设作为大都市建设的重要内容，在获得“国家 环保模范城市”、“国际花园城市”等称号的苯础上，进一步提出了“建设生态市， 打造绿色杭州”的工作要求。水，作为生态城市的重要元素，其质、量对城市发 展和环境的提高起着至关重要的作用。 杭州市区面积3 0 6 8 平方千米，年平均降水量4 2 4 亿立方米，人均水资源量 仅11 3 8 立方米，低于全省和全国平均水平。此外，杭州还是典型的平原水系， 水自然流动缓慢，这直接导致水体的环境承载能力低下，不利于生态城市的建设 发展。但杭州拥有丰富的过境水资源，“母亲河”钱塘江的平均流量为9 0 7 立方 米秒，年入境水量达2 8 6 亿立方米，因而可以通过引取过境水来满足城市生产、 生活和环境用水的需要。 目前，杭州市区取用钱塘江水量约1 8 0 立方米秒，近期规划中，这1 数字将 激增到3 8 0 立方米秒。同时，杭州市区河网遍布，仅绕城公路之内就有河流1 4 0 余条。为保证引水水质，并做到科学、合理地分配使用，市林水局在2 0 0 2 年编 制完成了钱塘江引水入城工程专项规划、市区河道近期配水方案和市区 河道中远期配水规划，浙江省水利水电勘测设计院在2 0 0 3 年编制完成了钱塘 江引水入城工程可行性报告。可见，在实际引水中越来越注重规范化和科学性。 如何做到高效、合理地引水，使其“引之能用、用之无害”，是当前引水部门的 工作重点。 杭州市城区河道在综台整治前其基流主要是城市污水，依靠降雨补给的径流 量很少，河道水资源量相对不足，水体污染，水质恶化。后经多年的综合整治， 排入河道的污水量逐渐减少；同时，取钱塘江水为城区河道的环境用水，引清冲 污，河道水质遂大为好转。当前中河、东河、贴沙河、新开河等四条东部河道已 杭州“双向裂站引水泥沙淤积研究同济大学颅十论文 全线整治完成，并已建成双向泵站、调水闸门，已经形成引水、配水水系。但引 水、配水完全凭经验操作，不免造成水资源的浪费和大量泥沙淤积在河道，严重 影响经济环境效益。随着杭卅r 市委、市政府“建设生态市，打造绿色杭州”工作要 求的提出，科学制定引水配水调度方案以改善城市河道水环境，减少河道淤积， 这刑杭州城市生态环境治理和围际风景旅游城市建设的影响，具有越来越重要的 意义。 自1 9 8 9 年在杭州市市政河道养护所工作至今，一直从事河道调水、疏浚上 作，对东部地区的中河、东河、贴沙河、新开河等河道比较了解。 自1 9 8 7 年中河、东河最先整治完成，这两条河道的环境用水主要依靠闸口电 厂的冷却水，其冷却水取自钱塘江。当时冷却水的流量在1 3 - 2 0 立方米秒范围 内，一般流量为1 6 立方米秒的情况比较多，每年7 月至1 0 月期间，钱塘江潮 水较大，冷却水含沙量很高，水质呈黄褐色，大量泥沙从钱塘江带入中河、东河。 因此，1 9 9 0 年开始断断续续疏浚河道，其中中河南段的水澄桥至风山门，长度为 3 0 0 0 米左右，疏浚土方量为1 8 0 0 0 立方米，东河自9 0 年至9 4 年共疏浚土方量3 0 3 0 6 立方米。中河风i i i 门至嵇接骨桥共2 0 0 0 米河道，疏浚土方量1 7 6 0 0 立方米。1 9 9 8 年1 2 月中河南段整治完成并建成双向泵站，从钱塘江取水作为东部四条河道的环 境用水。引水能力为6 立方米秒。1 9 9 9 年开始引水，2 0 0 0 年以后引水比较正常。 其中2 0 0 1 年双向泵站引水6 8 2 9 万立方米，2 0 0 2 年双向泵站引水6 8 6 9 万立方米， 2 0 0 3 年双向泵站引水1 0 1 2j 万立方米，2 0 0 4 年双向泵站引水1 0 6 12 万立方米。由 此可见，从钱塘江引环境用水规模较大，并且逐年上升。由此带来的配水河道泥 沙淤积量也是突然增加。1 9 9 9 年疏浚中河4 0 0 0 米，疏浚淤泥量为1 9 4 4 0 赢方米， 疏浚东河4 0 2 3 米，疏浚淤泥量为3 8 5 1 4 立方米。2 0 0 0 年东河疏浚2 6 0 米，土方量 4 8 4 8 立方米。2 0 0 2 年疏浚中河风山门以北6 0 0 米，土方量3 5 5 6 立方米，疏浚中 河南段双向泵站下游5 0 0 米，土方量6 4 9 5 立方米。2 0 0 4 年疏浚中河南段双向泵站 下游5 0 0 米，土方量为9 0 5 0 立方米，疏浚东河4 0 2 3 米，土方量为5 0 4 6 0 直方米。 f 1 前配水河道贴沙河中上游段，河道已淤浅。大约3 0 0 0 米河道，需清淤土方量 4 0 0 0 0 立方米以上。中河风山门下游1 0 0 0 米河道，需清淤土方量6 0 0 0 立方米以上。 由上述可知当前东部河道要增加从钱塘江弓l 水量，却受到钱塘江潮汐和洪水时水 质高含沙量的限制。双向泵站大规模地引水，会引起配水河道大量淤积，不仅水 2 杭州市取向泵站引水泥沙淤积研究i 司济大学硼士沦义 质( 高含沙水体) 视觉感观差，而且河道过水断面减少，造成河道引水流犀不足， 泄洪不畅。据局部河道断i i | 测量，中河风山门至上仓桥河段9 7 年疏浚后，至2 0 0 2 年平均淤高o 6 4 米，过水断面减少4 3 。中河南段双向泵站下游2 0 0 0 米范围内 河床自9 8 年以来，平均淤高0 5 一o 7 米。中东河过水能力减少，水质频频超标。 中河南段淤积现状 这几年河道疏浚方法主要有三种，一种是河道截流排水，人工挖运上岸，汽 车外运，施工环境污染较大，劳力投入大，施工成本较高，一般每立方米河道疏 浚费用为6 0 元。第二种是河道截流排水，采用泥浆泵冲排上岸，岸上围坑堆放， 自然干化后，汽车外运。但施工受周边场地限制，施工成本也高，一般疏浚成本 为5 0 元立方米。第三种是河道不断流，用挖泥船挖泥，驳船驳运，集中七岸， 汽车外运或经过运河外运，若汽车外运，成本也高；运河外运相对较低，一般疏 浚成奉为4 0 - 5 0 元立方米。总之，不管采取何种施工方法，河泥弃土终究比较困 难。为此，双向泵站从钱塘江大规模地引水，河道水环境改善的同时带进大量的 泥沙，引起河道淤积，过水流量减少，影响河道排水泄洪。市政府须定期投入大 杭州市双向泵站弓l 水泥沙淤积研究同济人学硕士论文 量资金进行河道疏浚，确保河道排水畅通。因此，引水和淤积是矛盾的两个方面， 如何更好地解决这个矛盾，使双向泵站增加引水，改善水环境，同时减少河道淤 积，做到优化运行，这就是本课题的研究价值。 东河疏浚现场 杭州市双向泵站引水泥沙淤秘研究同济人学硕士论文 第二节国内研究现状 国内大中城市大部分存在河道水污染问题，并且城区河道水污染综合治理很 多采用“引清冲污”。这种方法见效快，有一定作用，在截污有难度，截污投入不 足时，是一种好方法。国内一些大中城市采用此办法。比如：成都市区河道水环 境综合整治是从都汀堰引水，以改善成都市区河道水环境，其中市区西片区环境 用水调水线路为：清水河一金牛支渠一摸底河一金牛各斗渠桃花江一西郊河一 南河。成都市区每年环境用水总量为4 亿立方米，实施引水方案后，大大改善成 都市区的水环境。福州市i ! ；：| t 河道水环境治理也采用引水冲污方法，其中金i i i 新区 的内河主干道整治工作己完成4 0 公罩，经过对洋恰河、金港河、横江渡河、洪湾 河、阵板河等九条河道的整治，从闽江引水，使市区这九条河道水质大大改善。 据了解，目前南京对金j 1 i 河的治理和引水工程二期的完成，每天2 8 万吨清水冲玄 武湖和秦淮河，使秦淮河水质大为改善，又见大量游鱼出现，水质变清。国内还 有北京、上海、天津、苏州、温州、绍兴等大中城市均有引水 j 程，对城市河道 水环境的改善都起到了很好的效果。 历史上的都江堰水利工程是举世闻名的引水防沙工程，在四川都江堰市城西， 是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。 2200 多年来，至今仍然连续使用，仍发挥巨大效益，李冰治水，功在当代， 利在千秋，不愧为文明世界的伟大杰作，造福人民的伟大水利工程。 都江堰渠首工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分 构成，科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，消除了水 患，使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。目前灌溉面积已达4 0 余县， 1998 年超过一千万亩 在鱼嘴以下的长堤，即分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段与内汀左岸虎头 岸相对的地方，有一低平的地段，这里春、秋、冬、三季是人们往返于离堆公园 与索桥之间的行道的坦途，洪水季节这里浪花飞溅，是内江的泄洪道。泄洪道， 唐朝名“侍郎堰”、“金提”，后又名“减水河”，它固具有泄洪徘砂的显著功 能，故又叫它“飞沙堰”飞沙堰是都江堰三大件之一。，看上去十分平凡，其实它 的功用非常之大，可以说是确保成都平原不受水灾的关键要害。飞沙堰的作用主 杭州市烈向采站引水泥沙淤积研究l 删济大学硕十论文 要是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时，多余的水便从b 沙堰白行溢出；如遇 特人洪水的非常情况，它还会自行溃堤，让大量汀水吲归岷江正流。另一作用是 “e 沙”，岷江从万山丛中急驰而来，挟着大量泥沙，石块，如果让它们顺内汀 而下，就会淤塞宝瓶口和灌区。飞沙堰真是善解人意、排人所难，将上游带来的 泥沙和卵石，甚至重达千斤的巨石，从这里抛入外江( 主要是巧妙地利用离心力 作用) ，确保内江通畅，确有鬼斧神功之妙。 都江堰水利工程得到许多中外水利专家的高度赞誉，对现今引水防沙水利工 程有重要指导意义。 都江堰水利工程示意图 杭州市双向泵站从钱塘江引水冲沈市区东部河道来改善水环境，其作用和效 果也跟国内其它城市一样，只是杭州市双向泵站从钱塘江引水，引水水质随钱塘 江潮汐变化的问题，这里的水质主要指含沙量，因为引水含沙量高，浊度就高， 水体观感差，很大程度上影响引水的效果。同时高含沙量水质，引起河道淤积， 过水断面减少，影响排水泄洪，河道须要经常疏浚。因此双向泵站从钱塘江引水 不同于国内其它城市，国内其它城市引水一般是从城郊或过境江河湖水体引水， 不存在含沙量每日随潮汐周期性变化问题。据查国内一些大中城市引水工程研究 资料，还没有查到过类似引水与潮汐周期变化这样的资料，因些，对这个课题的 研究，还很少有人对此类问题作过研究工作。是一个比较有创新的研究课题。 6 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 同济大学硕十论文 第三节研究内容、技术路线、目标要求 、研究内容 本文的主要研究内容包括： 1 、对双向泵站引水含沙量和泥沙粒径测定，并作统计分析，得出含沙量与径流、 潮汐之间变化规律。 2 、根据泥沙粒径测定，理论计算泥沙沉降速率、河道进口段输沙率、沉积量及 沉积规律。 3 、提出双向泵站增加引水、减少淤积的优化运行管理建议和河道疏浚要求。 二、技术路线 通过对双向泵站引水情况、配水河道淤积情况，以及钱塘江潮汐、洪水情况 的调查研究，确定以下技术路线： l 、根据潮汐与洪水特点，在双向泵站引水出口处采水样，测定其含沙量，根据 含沙量与引水量，求得河道输沙率和沉积量。 2 、取部分特征水样，测定泥沙粒径及分布情况，根据泥沙粒径数据及分布情况， 理沦计算泥沙沉积规律、沉积范围，为河道疏浚提供理论依据。同时在中河 南段白塔岭河道进口段，采河底泥样与理论计算情况对照比较。 3 、通过以上理论计算、统计分析，得出双向泵站增加引水、减少淤积的优化运 行方案，以及河道疏浚要求、河道改造工程措施等合理化建议。 三、目标要求 根据钱塘江洪水、潮水+ 般特点，在中河白塔岭( 双向泵站出水r = 】) 取 水样，测定含沙量和泥沙粒径，统计分析含沙量和粒径变化趋势。 l 、采样具体要求： a 引水透明度小于5 5 厘米采水样( 透明度用塞氏圆盘测) 。 b 潮汐影响：大涮每2 小时采一个水样；中潮每4 小时采一个水样； 杭州f 仃取向泉站引水泥沙淤积研究l _ j 济人学硕士论文 小潮一般不采样。 c 洪水影响：钱塘江水域发生洪水，江水透明度小于5 5 厘米时采一个 水样。 2 、 含沙量和粒径测定具体要求： a 含沙量测定方法：用5 0 0 毫升大【_ _ i 塑料瓶采水样，用光电洲沙仪在 塑料瓶中测出读数，取部分特征水样用称重法测含沙量( 真空吸滤， 电子天平称重) 。再率定m 一条光电测沙仪读数与含沙量的关系曲 线，从而求得所有水样的含沙量。 b 粒径测定方法：取特征水样用库尔特粒度分析仪，对其进行悬沙粒度 分析；沿中河南段进水口下游5 0 0 米河道，降低河道水位时，平均间 距采【! ：q 个河道底泥泥样，用库尔特粒度分析仪，对其进行底泥粒度分 析。 c 含沙量和粒径测定的同时，要求记录时间、透明度、潮汐或洪水影响 等备注。 d 计算不同粒径的含沙量的百分比。 计算不同含沙量时段占全年时问的百分比。 计算含沙量低于某值占全年时间的百分比。 计算潮汐影响含沙量大于某值占全年时间的百分比。 3 、理论计算不同粒径泥沙的沉降速度、泥沙沉降淤积范围。计算不同引水流 量、河道进口输沙率和总沉积量。 4 、 提出河道进水口下游段淤积最佳疏浚时机，提出增加引水，减少淤积的运 行管理建议 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究吲济人学硕士论文 双向泵站出水口采样 用光电测沙仪测定含沙量 9 杭州市双向泵站q l 水泥沙淤积研究吲济大学硕士论文 第二章双向泵站及配水河道设施概况 第一节双向泵站概况 双向泵站建于1 9 9 8 年1 2 月，其主要设计功能为解决中河( 包括中河南段) 、 东河、新开河、贴沙河等东部四条河道的环境用水问题。既从钱塘江引水，又向 钱塘江泄洪，故称破向泵站。该泵站位于钱塘江边的白塔岭，由四根直径为1 2 0 0 毫米的钢管伸入钱塘江，依靠虹吸作用将江水引入泵房前池，经 q 台潜水泵提升 江水排入中河南段，泵站设施功能等详见下表2 - 1 。 表2 - 1引水泵站情况 j 页且取水水源水泵单台流 总流量 单台 配水范围 泵站水源水质数量量m 3 sm 3 s功率 双向钱塘 i 、i i中河、东河 4 台1 5 6 0 1 5 5 k w 泵站 江类 新开河、贴沙河 双向泵房 1 0 抗州市双泵站0 i 水泥沙淤积碜f 究 同济大学硕士论文 双向泵站钱塘江取水口 第二节配水河道概况 中河、东河、贴沙河、新开河是杭州市主城区的东部河道，由于历史的原 凼，这些河道曾经变成了城市的污水沟，环境“脏、乱、差”。力此，市政府 提出了“截污、驳坎、疏浚、引水、绿化、管理”的t 二字整治方针，投资整 治市区河道。上世纪八十年代初至九卜年代术，先霜实旌了对以上河道的截污、 整治、清淤、引水、绿化工程，初步形成了水清、岸绿的河道面貌，中河南段 的双向泵站建成，使以上河道有了源头活水，对改善河道水环境起到了明显作 用。 中河、东河、贴沙河、新开河四条河道的现状情况详见下表2 - - 2 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 表2 - 2河道现状 q 1 河 东河贴沙河 新开河 白塔岭一断河头一中贴渠一中贴渠一 河道起讫点 新横河桥滚水坝运河乌龙庙 长 度挪 j 0 4 2 34 0 2 6 6 3 0 0 4 4 0 0 宽度1 3 1 8 1 5 8 3 52 0 1 0 01 2 常水位m 6 o 一6 72 8 3 51 8 5 82 o 一4 3 平均水深m 1 41 25 44 5 河道库容m 3 1 6 3 0 0 08 9 0 0 0| 水源 钱塘江钱塘江钱塘江钱塘江 流向南向北南向北南向北南向北 上游i i 类、下一般为一般为v 类 水质“般为j i 类 游v 或超v 类一v 类或超v 类 中河新宫桥 杭州市政向杂站引水泥沙凇积研究同济夫学硕+ 论文 东河菜市桥 贴沙河、新开河配承闸 1 3 堕型堕翌塑篓塑! ! 查堡鲨堂塑堕壅 ! 昱! 鲨叁堂堡! ：生墨 贴沙河 薪开河 1 4 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济大学硕士论文 第三章 双向泵站引水口附近江段的水文泥沙基本特性 双向泵站地处钱塘江北岸白 塔岭附近，距离钱塘江大桥不足 3公里，泵站 下游2公里处即是闸门水文站。 双向泵站取水日 位于闸口与九溪之间， 该河段位 于钱塘江河日段的上游， 处于由凸岸向凹岸过渡的地带， 河道主流偏向北岸， 在 洪、潮水动力条件共同作用下，凸岸边滩冲淤变化幅度较大。具体位置见图 1 : 。 : v m aa teen : 器 :5 0 0 0 0 双向泵站位翼图 第一节流域径流量 双向泵站所在的钱塘江流域径流量可用芦茨埠水文站 ( 现为富春江电站) 为 代表， 该站集水面积3 1 3 0 0 k m z ， 占 闸口以卜 集水面积的8 0 。 统计该站6 0 余年 流量资料列下表3 一 1 。 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济大学硕士论文 第三章 双向泵站引水口附近江段的水文泥沙基本特性 双向泵站地处钱塘江北岸白 塔岭附近，距离钱塘江大桥不足 3公里，泵站 下游2公里处即是闸门水文站。 双向泵站取水日 位于闸口与九溪之间， 该河段位 于钱塘江河日段的上游， 处于由凸岸向凹岸过渡的地带， 河道主流偏向北岸， 在 洪、潮水动力条件共同作用下，凸岸边滩冲淤变化幅度较大。具体位置见图 1 : 。 : v m aa teen : 器 :5 0 0 0 0 双向泵站位翼图 第一节流域径流量 双向泵站所在的钱塘江流域径流量可用芦茨埠水文站 ( 现为富春江电站) 为 代表， 该站集水面积3 1 3 0 0 k m z ， 占 闸口以卜 集水面积的8 0 。 统计该站6 0 余年 流量资料列下表3 一 1 。 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济大学硕士论文 表3 - 1芦茨埠水文站流量特征 ( 1 9 3 2 -1 9 9 7 年) 项目数值出 现 时 间 多年平均流量 ( m 3 / s )9 5 2 最大年平均流量 ( m 3 / s ) 1 7 1 0 1 9 5 4 实测最大洪峰流量 ( m 3 / s )2 9 0 0 0 1 9 5 5 年6 月2 2日 多年平均径流 ( 亿m 3 )3 0 0 最小年平均流量 ( m 3 / 5 )4 1 2 1 9 7 9 年 实测最小日 平均流量 ( m 3 / s ) 1 5 . 4 1 9 3 4 年8 月2 2日 由表 3 - 1可知，钱塘江多年平均流量为 9 5 2 m 3 / s ，年平均流量最大值为 1 7 1 0 m 3 / s ， 最 小 值为4 1 2 m 3 / s ， 二 者比 值为4 . 1 5 倍， 年 纪 变 化 很 大。 径流年内分配也很不均匀，每年3 -6月或4 - 7月为丰水期 ( 梅雨期) ，径 流量约占全年的7 0 yo左右，1 1 月至次年 2月或 3月为枯水期。7月常受台风的 影响， 有时也有较大流量。 钱塘江径流还具有连续丰、 枯水文年交替出现的情况。 根据资料统计，6 0 年代和8 0 年代 ( 1 9 8 3 年除外) 径流偏枯，而5 0 年代、7 0 年 代以及9 0 年代则径流较丰。 1 9 6 0 年新安江水库建成后， 发挥了明显的削减洪峰作用， 使流量在年内的分 配趋于均匀，经统计，对梅汛期洪峰流量可削减 2 0 %左右，对枯水期流量可增 加 2 2 %左右。 钱塘江流域一次洪水过程历史约 1 0天左右，接近洪峰流量的持续时间一般 仅 1 -3 天。作为塑造河流的径流量在年内、年际的不均匀分配，决定了钱塘江 河口段泥沙含量存在着年内 季节性增减和年纪长 周期增减的变化规律。 第二节潮汐 钱塘江为强潮河口， 其潮汐为不规则半日 潮，一天两涨两落。 取水口河段潮 汐强弱除天文因素影响外，还受江道地形、径流 ( 丰、枯)显著影响。丰水年， 径流量大， 江道顺直， 河道刷深， 河槽容积扩大， 此时低潮位也较低， 潮差增大。 遇枯水年， 径流量小， 江道弯曲，床面淤积抬高， 低潮位抬升， 潮差减小。尤其 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济大学硕士论文 表3 - 1芦茨埠水文站流量特征 ( 1 9 3 2 -1 9 9 7 年) 项目数值出 现 时 间 多年平均流量 ( m 3 / s )9 5 2 最大年平均流量 ( m 3 / s ) 1 7 1 0 1 9 5 4 实测最大洪峰流量 ( m 3 / s )2 9 0 0 0 1 9 5 5 年6 月2 2日 多年平均径流 ( 亿m 3 )3 0 0 最小年平均流量 ( m 3 / 5 )4 1 2 1 9 7 9 年 实测最小日 平均流量 ( m 3 / s ) 1 5 . 4 1 9 3 4 年8 月2 2日 由表 3 - 1可知，钱塘江多年平均流量为 9 5 2 m 3 / s ，年平均流量最大值为 1 7 1 0 m 3 / s ， 最 小 值为4 1 2 m 3 / s ， 二 者比 值为4 . 1 5 倍， 年 纪 变 化 很 大。 径流年内分配也很不均匀，每年3 -6月或4 - 7月为丰水期 ( 梅雨期) ，径 流量约占全年的7 0 yo左右，1 1 月至次年 2月或 3月为枯水期。7月常受台风的 影响， 有时也有较大流量。 钱塘江径流还具有连续丰、 枯水文年交替出现的情况。 根据资料统计，6 0 年代和8 0 年代 ( 1 9 8 3 年除外) 径流偏枯，而5 0 年代、7 0 年 代以及9 0 年代则径流较丰。 1 9 6 0 年新安江水库建成后， 发挥了明显的削减洪峰作用， 使流量在年内的分 配趋于均匀，经统计，对梅汛期洪峰流量可削减 2 0 %左右，对枯水期流量可增 加 2 2 %左右。 钱塘江流域一次洪水过程历史约 1 0天左右，接近洪峰流量的持续时间一般 仅 1 -3 天。作为塑造河流的径流量在年内、年际的不均匀分配，决定了钱塘江 河口段泥沙含量存在着年内 季节性增减和年纪长 周期增减的变化规律。 第二节潮汐 钱塘江为强潮河口， 其潮汐为不规则半日 潮，一天两涨两落。 取水口河段潮 汐强弱除天文因素影响外，还受江道地形、径流 ( 丰、枯)显著影响。丰水年， 径流量大， 江道顺直， 河道刷深， 河槽容积扩大， 此时低潮位也较低， 潮差增大。 遇枯水年， 径流量小， 江道弯曲，床面淤积抬高， 低潮位抬升， 潮差减小。尤其 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 同济大学硕 1 论文 是连续枯水年，七堡、闸口 站潮差很小，甚至没有出 现涨落潮。表3 - 2 为闸口、 七曝两站 ( 1 9 7 0 1 9 9 7 年)潮汐特征值的统计结果。 表3 - 2闸口、七堡站潮汐特征表 单位:m 、几蕊 、二lr 几 0 1 u七堡 平 均 高 潮 位 6 . 3 9 6 . 3 5 平 均 低 潮 位 5 . 7 65 . 5 0 平 均 潮 差 0 . 6 10 . 8 6 平 均 涨 潮 历 时 1 : 2 81 : 2 2 平 均 落 潮 历 时 1 0 : 5 51 1 : 0 4 最 高 高 潮 位9 . 9 4 ( 1 9 9 7 年 8月) 9 . 8 1 ( 1 9 9 7 年 8 月) 最 低 低 潮 位3 .5 7( 1 9 8 9 年 8 月) 3 . 4 4 ( 1 9 9 5 年 7 月) 最 大 涨 潮 潮 位3 . 6 2( 1 9 9 4 年 8 月) 3 . 8 6( 1 9 9 4 年 8 月) 最 小 涨 潮 潮 位 0 . 0 10 刀l 山表 3 - 2可知，闸n站多年平均潮差为0 .6 3 m，七堡为0 . 8 5 m。闸1- 1 站多年 平均低潮位为5 . 7 6 m，七堡为5 . 5 0 m。此外，闸口一七堡河段低潮位还受钱塘江 仓前一七格河段沙坎坎顶高程的控制。随着坎顶的淤高，闸口 低水位随之抬高， 随着坎顶刷低，闸口低水位也随之下降。其关系可表达为: h = z + 1 .2 3 其中， h为闸口 低水位， z 为沙坎顶高程，单位m . 双向泵站在引水时应充分考虑潮汐作用对引水口周围河段含沙量变化的影 a lul 第三节泥沙特性 钱塘江流域来沙不多，年平均输沙量约 5 0 0 6 0 0万吨。而海域来沙丰富， 澈浦 平均 含 沙量3 .5 k g / m 3 ， 每 潮 往 复 输沙 量 约1 0 0 0 万 吨。 钱塘江河口 段底沙与悬沙均为分选良 好的粉沙， 较少粘性， 益冲益淤。1 9 9 2 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 同济大学硕 1 论文 是连续枯水年，七堡、闸口 站潮差很小，甚至没有出 现涨落潮。表3 - 2 为闸口、 七曝两站 ( 1 9 7 0 1 9 9 7 年)潮汐特征值的统计结果。 表3 - 2闸口、七堡站潮汐特征表 单位:m 、几蕊 、二lr 几 0 1 u七堡 平 均 高 潮 位 6 . 3 9 6 . 3 5 平 均 低 潮 位 5 . 7 65 . 5 0 平 均 潮 差 0 . 6 10 . 8 6 平 均 涨 潮 历 时 1 : 2 81 : 2 2 平 均 落 潮 历 时 1 0 : 5 51 1 : 0 4 最 高 高 潮 位9 . 9 4 ( 1 9 9 7 年 8月) 9 . 8 1 ( 1 9 9 7 年 8 月) 最 低 低 潮 位3 .5 7( 1 9 8 9 年 8 月) 3 . 4 4 ( 1 9 9 5 年 7 月) 最 大 涨 潮 潮 位3 . 6 2( 1 9 9 4 年 8 月) 3 . 8 6( 1 9 9 4 年 8 月) 最 小 涨 潮 潮 位 0 . 0 10 刀l 山表 3 - 2可知，闸n站多年平均潮差为0 .6 3 m，七堡为0 . 8 5 m。闸1- 1 站多年 平均低潮位为5 . 7 6 m，七堡为5 . 5 0 m。此外，闸口一七堡河段低潮位还受钱塘江 仓前一七格河段沙坎坎顶高程的控制。随着坎顶的淤高，闸口 低水位随之抬高， 随着坎顶刷低，闸口低水位也随之下降。其关系可表达为: h = z + 1 .2 3 其中， h为闸口 低水位， z 为沙坎顶高程，单位m . 双向泵站在引水时应充分考虑潮汐作用对引水口周围河段含沙量变化的影 a lul 第三节泥沙特性 钱塘江流域来沙不多，年平均输沙量约 5 0 0 6 0 0万吨。而海域来沙丰富， 澈浦 平均 含 沙量3 .5 k g / m 3 ， 每 潮 往 复 输沙 量 约1 0 0 0 万 吨。 钱塘江河口 段底沙与悬沙均为分选良 好的粉沙， 较少粘性， 益冲益淤。1 9 9 2 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 同济大学倾 1 论文 年、1 9 9 3年水文测验期间在南星桥客运码头附近设置断面进行了河床质、悬移 质取样分析，该断面除南岸涨潮冲刷槽内的d 5 。 在 0 . 1 2 m m之外，其它d 5 o 均在 0 .0 2 6 -0 .0 4 m m之间;悬沙涨潮 d 5 。 在 0 .0 2 1 0 . 0 3 2 m m ，落潮较涨潮为细， d 5 0 在 0 . 0 0 5 -0 . 0 3 之间。 第四节潮流输沙 本河段位于钱塘江河口 段的上游，河床受径流和潮流的共同作用。 梅汛期， 由于流域来水较人， 本河段落潮流 ( 包括径流在内)大于涨潮流;小潮时甚至无 涨潮流出现，为向下游的单向流。梅汛后的秋季大潮期受潮流影响较大。每年 1 1 月至次年梅汛期前为冬季枯水弱潮期，潮流和径流都较弱。 表3 - 3 南星桥客运站断面实测潮流统计表 施 测 日 期 潮 差 ( m) 涨潮落潮 流 速 ( m / s )潮 量 l o a m , 流 速 ( m / s )潮 量 1 0 4 m 3 最 大平 均最 大平 均 1 9 9 3 . 1 1 . 1 61 7 2 . 1 62 . 2 31 . 1 21 1 2 7 51 . 0 50 . 8 51 7 8 9 7 1 . 1 31 . 4 30 . 6 53 7 9 30 . 6 20 . 5 19 7 2 7 1 9 9 2 . 1 2 .2 70,6 90 . 6 90 . 3 42 4 8 80 . 3 20 . 2 44 4 2 1 1 9 9 3 . 1 1 . 1 9 . 1 7 1 . 1 91 . 5 00 . 7 55 9 9 50 . 6 00 . 4 69 6 1 1 0 . 2 80 . 10 . 0 61 3 30 . 3 80 . 2 64 9 1 7 1 9 9 2 . 1 2 . 3 00 . 3 30 . 30 . 2 01 1 8 50 . 3 00 . 2 13 9 8 2 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究 同济大学倾 1 论文 年、1 9 9 3年水文测验期间在南星桥客运码头附近设置断面进行了河床质、悬移 质取样分析，该断面除南岸涨潮冲刷槽内的d 5 。 在 0 . 1 2 m m之外，其它d 5 o 均在 0 .0 2 6 -0 .0 4 m m之间;悬沙涨潮 d 5 。 在 0 .0 2 1 0 . 0 3 2 m m ，落潮较涨潮为细， d 5 0 在 0 . 0 0 5 -0 . 0 3 之间。 第四节潮流输沙 本河段位于钱塘江河口 段的上游，河床受径流和潮流的共同作用。 梅汛期， 由于流域来水较人， 本河段落潮流 ( 包括径流在内)大于涨潮流;小潮时甚至无 涨潮流出现，为向下游的单向流。梅汛后的秋季大潮期受潮流影响较大。每年 1 1 月至次年梅汛期前为冬季枯水弱潮期，潮流和径流都较弱。 表3 - 3 南星桥客运站断面实测潮流统计表 施 测 日 期 潮 差 ( m) 涨潮落潮 流 速 ( m / s )潮 量 l o a m , 流 速 ( m / s )潮 量 1 0 4 m 3 最 大平 均最 大平 均 1 9 9 3 . 1 1 . 1 61 7 2 . 1 62 . 2 31 . 1 21 1 2 7 51 . 0 50 . 8 51 7 8 9 7 1 . 1 31 . 4 30 . 6 53 7 9 30 . 6 20 . 5 19 7 2 7 1 9 9 2 . 1 2 .2 70,6 90 . 6 90 . 3 42 4 8 80 . 3 20 . 2 44 4 2 1 1 9 9 3 . 1 1 . 1 9 . 1 7 1 . 1 91 . 5 00 . 7 55 9 9 50 . 6 00 . 4 69 6 1 1 0 . 2 80 . 10 . 0 61 3 30 . 3 80 . 2 64 9 1 7 1 9 9 2 . 1 2 . 3 00 . 3 30 . 30 . 2 01 1 8 50 . 3 00 . 2 13 9 8 2 杭州市双向泵站引水泥沙淤积研究同济人学硕士论文 表 3 - 4 南星桥客运站断面实测潮流输沙统计表 施测 日期 潮 差 ( m) 涨 潮 含 沙 量 ( k g /m 3 ) 输沙 里 ( 万 t ) 落 潮 含 沙 量 ( k g /m 3 ) 输沙 莞 尹_ 卫 ( 万 t ) 最 大最 小平 均最 大 最 小平 均 1 9 9 3 . 1 1 . 1 6 - 1 7 2 . 1 65 . 6 40 . 7 64 . 4 65 0 . 6 91 . 0 50 . 3 5 0 . 8 91 5 . 9 9 1 . 1 31 . 9 10 . 6 6 1 . 6 36 . 1 60 . 610 . 1 80 312 . 9 7 1 9 9 2 1 22 0 . 6 90 . 6 50 . 0 90 . 5 01 . 2 30 . 0 8 0 . 0 10 . 0 40 . 1 6 7 1 9 9 3 . 1 1 . 1 9 - 2 0 1 . 1 92 . 1 81 . 2 41 . 8 51 1 . 0 60 . 3 30 . 0 90 . 2 4 2 . 2 9 0 . 2 80 . 1 00 . 0 70 . 0 90 . 0 1 2 0