作者:njbqy.cn????河道清淤 發布于 2021-05-07 23:52

水庫淤土的性質

  沖蝕特性及原理

  水庫淤土的性質

  水庫淤土是一種結構比較特殊的土。由于它的來源及生產方式與一般土類截然不同,因而,其物理力學性質與一般土類也存在著較大差別。

  水庫淤土既是水流沖蝕的對象,又是水中所挾帶泥沙的補給來源。因此,了解淤土的性質,對于分析研究橫向沖蝕的特性與原理很是必要。

  1.淤土成分

  水庫淤土主要來自上游流域的侵蝕。從流域地表侵蝕下來的泥沙,經過河流的搬運作用而進入水庫。我國幅員遼闊,各地自然條件差異較大,地表侵蝕又受氣候、土壤、地貌以及人類活動等的影響,使得水庫淤土成分不盡相同。

  淤土中的礦物成分,一般來講,主要為氧化硅(SiO2),含量占50%左右;其次為氧化鋁(Al202)及氧化鐵(Fe20s),含量約占30%左右;至于氧化鈣(Cao),氧化鎂(MgO)、氧化磷(P20)等,含量甚微。

  同時,由于水庫淤土來自流域的表土,故十分肥沃,其中含有大量的腐殖質,牛羊糞及其他有機肥料。

  2.層理結構

  水庫淤土,是由挾帶泥沙的洪水進入水庫后,因水流流速降低,泥沙落淤沉積而成。因此,它為一成層結構體。它的層次、層間厚度及顆粒粒徑,分別與洪水的次數、落淤量及來沙組成有關。

  對于一場洪水(或一層淤沙)而言,泥沙沉降表現為:粗顆粒先淤,細顆粒后淤的特點。故從庫首至壩前,沉積泥沙的粒徑由粗到細變化。而每一沉積層中,自下而上其粒徑也具有由粗到細的分布特點。

  需要指出,由于每一場洪水泥沙來源(暴雨中心)不盡相同,因此,各層之間存在著較大差別。但如上所述的分布規律是一致的。為以禮河水槽子水庫淤積灘面鉆孔取樣柱狀圖。

  3.干容重

  淤土為士粒的集合體,土粒之間的空隙通常為水與空氣所占據,因而淤土就成為由三相物所構成的散布系。顯然,淤土的性質,將受其各相組成物的特性與各相間互相作用和相對含量的影響。干容重正是表征淤土物理性質的重要指標之一。

  水庫淤土干容重的大小,除與粒徑、埋深等因素有關外,還與淤土是否暴露于空氣中關系極大。據有關資料介紹2,長期暴露,且已M結的淤積泥沙干容重約為1.45t/m3左右;每年僅有短期暴露時,干容重約為1.15t/m 1;,長期淹沒僅為0.5t/m3左右。

  美國米德湖淤泥,雖已沉積30余年,由于長期浸沒在水中,其干容重約為0.6t/m3-7點繪了我國云南省水槽子水庫與甘肅省巴家咀水庫淤土鉆孔取樣分析結果。

  可以看出,在不同水庫運用方式下,其淤沙干容重是大不相同的。水槽子水庫于1958年建成蓄水,前期為常年蓄水運用。近些年來,因泥沙淤積日趨嚴重,部分淤積灘面有短期暴露的現象。

  據1985年實測,干容重為0.8~1.2t/m巴家咀水庫地處西北隴東黃土高原,總庫容3.63億m"(指加壩后總庫容)。

  水庫自投入運用以來,經歷了蓄水--自然滯洪再蓄水--再自然滯洪時期,淤積灘面脫水固結,干容重增高。在蓄水期,淤積灘面又被浸泡于水下,淤土干容重降低。據多次鉆孔取樣分析,測得該庫干容重變化范圍為1.15~1.65/m。

  巴家咀水庫資料是依據1970年壩前72號鉆探資料點繪的。

  4.抗剪強度

  水庫淤土的抗剪強度是抗衡水流剪切力的重要物理量。根據淤土的力學性質可知,淤土的抗剪強度與淤土本身的含水量成反比關系。當含水量大于流限時,淤土的抗剪強度將顯著降低。

  圖3-8為官山水庫淤土抗剪強度與含水量關系。需要指出,含水量同干容重一樣,其值與淤土是否暴露關系很大。所點繪的官山水庫淤土抗剪強度資料,是在長期暴露的難地上測取的。如果對過水主槽或水面以下的灘面取樣,則抗剪強度將會更低。