摘要：泥沙對三峽工程泄水建築物的沖磨沒有葛洲壩那麼嚴重，但由於 目前 我們對泥沙沖磨的 規律 的認識還有待深化，所以有些部位還是應作抗沖磨防空化設計。
關鍵詞：三峽工程 建築物 抗沖磨 防空化
1泄水建築物抗沖磨特徵
1.1抗懸沙沖磨設計
水流挾帶泥沙磨蝕泄流建築物表面，與抗沖磨層厚度，沖磨的時間，檢修的時間間隔和抗磨材料的強度有關，在相同的檢修時間內，抗沖磨層厚度又與沖磨材料的強度成反比。根據泄水建築物特徵，擬定檢修年限內要求抗沖磨強度，按下式 計算 ：
式中：R—抗沖磨強度(h/cm·m2)，即單位面積上磨蝕1cm深所需的小時數。也可以用磨損率表示：單位面積上單位小時磨去的深度(cm/h·m2)，目前的試驗都是把磨去的深度用重量(kg)表示；T—一年內沖磨天數，對於徑流電站來說沖磨天數為大於河流造床流量的泄洪天數；N——檢修年限；K——安全係數2；δ——抗磨層厚度以cm計。
混凝土抗沖磨強度與混凝土抗壓強度、水流流速、水中挾沙量，四者的關係如下式：
式中：R0——混凝土抗壓強度；P——水中挾沙量以％計；V——水流流速(m/s)；R——同前。
此次筆者根據葛洲壩樞紐抗沖磨設計和運行情況，對(2)式中的一個指數作了修改。
將(1)、(2)式合併如下：
1.2抗石渣、推移質的沖磨設計
石渣、推移質對泄水建築物表面的沖磨與石渣和椎移質的數量、水流流速、沖磨的時間、抗沖磨的材料強度、沖磨層厚度等有關。根據葛洲壩樞紐運行經驗，石渣和石塊對泄水閘水底板表面混凝土沖磨的規律性， 分析 後得出如下關係式
式中：Y——沖磨深度(cm)；G——石渣量(t)；若G為一年的數則Y為一年的沖磨深度。
石渣、推移質對側壁的沖磨，在距底板2.0m以上的，不沖磨或有很少沖磨。底板抗磨層厚度，根據檢修年限內石渣量、椎移量，按(4)式計算抗磨層厚度。由於石渣和推移質在水下運行規律不是均勻分布的，目前尚未完全掌握，因此應有一定安全余度。取安全係數為2.0。
2三峽工程泥沙特徵
長江三峽樞紐壩址處，現在多年平均輸砂總量為5.3億t，其中粗砂為6000萬t，推移質50萬t。一年內汛期輸砂量占全年的70%以上。
根據計算三峽水庫運行10、30、50、70、90年平均每年進入壩區的懸移質沙量分別為1.67、1.89、12.803、3.743、4.10億t。水庫運行20、30、60、90年進入壩區河段泥沙級配的中值粒徑分別為0.010、0.012、0.021、0.025mm。建壩前多年平均中值粒徑為0.0313mm。
從模型試驗成果看，水庫運行30年，長江 科學 院、南京水科院和清華大學的三個模型泥沙淤積成果基本一致，淤積量很少。運行50年，三個模型相差1倍。其次水庫運行30年和50年後各加一次1954年大水大沙年，實屬苛刻。其三，計算和模型試驗均未考慮上游建庫水土保持，減少泥沙來源的工程措施。
金沙江年輸沙量為宜昌的47.2%，嘉陵江為25.7%，眠江為10.1%，烏江為5.8%，橫江為2.6%。隨著 社會 的 發展 泥沙會逐漸減少。
(1)國家電力政策實行一條江河水電滾動開發，在三峽上游幹流和交流上將興建一系列水電樞紐的梯級開發。如金沙江上游不只是只有向家壩、溪洛渡兩個樞紐，而是還有很多個高壩樞紐。大部分泥沙攔在水庫內。其他支流也是如此。美國哥倫比亞河和田納西流域也都用幾十年的時間建成梯級水電樞紐一個接一個。
(2)坡地開荒是水土流失的主要原因之一。50年代坡地禁止開荒，進行水土保持，與農民生活有直接的矛盾，所以禁而不止。現在的政策鼓勵農民進行小流域和荒山荒坡地治理與農民的致富聯繫在一起，因而得到農民的支持積極參與，又得到國家和社會上的支持幫助，到那時泥沙基本不出溝，進入大江大河的泥沙就大大減少。現在不是50年代，不會再出現三門峽樞紐在泥沙上的 問題 的教訓。
(3)在三峽工程建成後30年內我國 經濟 在高速發展。現在就有財力、人力、興建三峽工程，幾十年後，國家更有巨大的財力、人力在上游干支流上興建更多的水電工程、植樹造林、水土保持和小流域治理。
(4)國家的環保政策不允許國家大面積的水土流失。
總之，現在國家和社會正在集中財力、人力興建三峽工程，在上游正在植樹造林和小流域治理。上游泥沙輸移量逐漸減少，幾十年後干支流上水電樞紐開發完成了，水土保持也作好了，小流域治理了，不會有泥沙下來。就是按上游任何水庫都不興建，也不植樹造林，也不小流域治理，現在的泥沙輸移量作泥沙模型試驗，在三峽工程建成後30年不產生淤積。50午後，兩個泥沙模型試驗的結果表明每年平均淤積25～21萬m3，一個泥沙模型試驗結果淤積80萬m3。現在仍按沙模型試驗的泥沙條件作抗沖磨設計。
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關鍵詞：三峽工程 建築物 抗沖磨 防空化
1泄水建築物抗沖磨特徵
1.1抗懸沙沖磨設計
水流挾帶泥沙磨蝕泄流建築物表面，與抗沖磨層厚度，沖磨的時間，檢修的時間間隔和抗磨材料的強度有關，在相同的檢修時間內，抗沖磨層厚度又與沖磨材料的強度成反比。根據泄水建築物特徵，擬定檢修年限內要求抗沖磨強度，按下式 計算 ：
R＝24KnT/δ | (1) |
式中：R—抗沖磨強度(h/cm·m2)，即單位面積上磨蝕1cm深所需的小時數。也可以用磨損率表示：單位面積上單位小時磨去的深度(cm/h·m2)，目前的試驗都是把磨去的深度用重量(kg)表示；T—一年內沖磨天數，對於徑流電站來說沖磨天數為大於河流造床流量的泄洪天數；N——檢修年限；K——安全係數2；δ——抗磨層厚度以cm計。
混凝土抗沖磨強度與混凝土抗壓強度、水流流速、水中挾沙量，四者的關係如下式：
R＝R01.25/p0.396Vl.38 | (2) |
式中：R0——混凝土抗壓強度；P——水中挾沙量以％計；V——水流流速(m/s)；R——同前。
此次筆者根據葛洲壩樞紐抗沖磨設計和運行情況，對(2)式中的一個指數作了修改。
將(1)、(2)式合併如下：
R01.25＝24KnTP0.396V1.38/δ | (3) |
1.2抗石渣、推移質的沖磨設計
石渣、推移質對泄水建築物表面的沖磨與石渣和椎移質的數量、水流流速、沖磨的時間、抗沖磨的材料強度、沖磨層厚度等有關。根據葛洲壩樞紐運行經驗，石渣和石塊對泄水閘水底板表面混凝土沖磨的規律性， 分析 後得出如下關係式
Y=0.00024G | (4) |
式中：Y——沖磨深度(cm)；G——石渣量(t)；若G為一年的數則Y為一年的沖磨深度。
石渣、推移質對側壁的沖磨，在距底板2.0m以上的，不沖磨或有很少沖磨。底板抗磨層厚度，根據檢修年限內石渣量、椎移量，按(4)式計算抗磨層厚度。由於石渣和推移質在水下運行規律不是均勻分布的，目前尚未完全掌握，因此應有一定安全余度。取安全係數為2.0。
2三峽工程泥沙特徵
長江三峽樞紐壩址處，現在多年平均輸砂總量為5.3億t，其中粗砂為6000萬t，推移質50萬t。一年內汛期輸砂量占全年的70%以上。
根據計算三峽水庫運行10、30、50、70、90年平均每年進入壩區的懸移質沙量分別為1.67、1.89、12.803、3.743、4.10億t。水庫運行20、30、60、90年進入壩區河段泥沙級配的中值粒徑分別為0.010、0.012、0.021、0.025mm。建壩前多年平均中值粒徑為0.0313mm。
從模型試驗成果看，水庫運行30年，長江 科學 院、南京水科院和清華大學的三個模型泥沙淤積成果基本一致，淤積量很少。運行50年，三個模型相差1倍。其次水庫運行30年和50年後各加一次1954年大水大沙年，實屬苛刻。其三，計算和模型試驗均未考慮上游建庫水土保持，減少泥沙來源的工程措施。
金沙江年輸沙量為宜昌的47.2%，嘉陵江為25.7%，眠江為10.1%，烏江為5.8%，橫江為2.6%。隨著 社會 的 發展 泥沙會逐漸減少。
(1)國家電力政策實行一條江河水電滾動開發，在三峽上游幹流和交流上將興建一系列水電樞紐的梯級開發。如金沙江上游不只是只有向家壩、溪洛渡兩個樞紐，而是還有很多個高壩樞紐。大部分泥沙攔在水庫內。其他支流也是如此。美國哥倫比亞河和田納西流域也都用幾十年的時間建成梯級水電樞紐一個接一個。
(2)坡地開荒是水土流失的主要原因之一。50年代坡地禁止開荒，進行水土保持，與農民生活有直接的矛盾，所以禁而不止。現在的政策鼓勵農民進行小流域和荒山荒坡地治理與農民的致富聯繫在一起，因而得到農民的支持積極參與，又得到國家和社會上的支持幫助，到那時泥沙基本不出溝，進入大江大河的泥沙就大大減少。現在不是50年代，不會再出現三門峽樞紐在泥沙上的 問題 的教訓。
(3)在三峽工程建成後30年內我國 經濟 在高速發展。現在就有財力、人力、興建三峽工程，幾十年後，國家更有巨大的財力、人力在上游干支流上興建更多的水電工程、植樹造林、水土保持和小流域治理。
(4)國家的環保政策不允許國家大面積的水土流失。
總之，現在國家和社會正在集中財力、人力興建三峽工程，在上游正在植樹造林和小流域治理。上游泥沙輸移量逐漸減少，幾十年後干支流上水電樞紐開發完成了，水土保持也作好了，小流域治理了，不會有泥沙下來。就是按上游任何水庫都不興建，也不植樹造林，也不小流域治理，現在的泥沙輸移量作泥沙模型試驗，在三峽工程建成後30年不產生淤積。50午後，兩個泥沙模型試驗的結果表明每年平均淤積25～21萬m3，一個泥沙模型試驗結果淤積80萬m3。現在仍按沙模型試驗的泥沙條件作抗沖磨設計。
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