摘要
随着我国引黄工程运行年限的增加，沉沙池的沉沙能力逐渐退化，工程的泥沙调控与利用问题、当地生态环境问题越来越突出。本文以引黄济青渠首工程为研究对象，基于MIKE21软件建立引黄济青渠首工程水沙数值模型，对沉沙池水沙运动、沉沙池泥沙调控方案进行模拟研究;通过室内试验与室外试验，探究调控泥沙在公路路基填筑与制备干硬性混凝土方面的可行性。主要的研究内容如下: (1)引黄济青工程水沙数值模型建立。在分析引黄济青渠首区域自然地理、水文气象、工程概况等基本情况的基础上，根据引黄济青渠首的地形情况，采用30m×30m数字高程数据，基于MIKE21软件建立引黄济青渠首输水渠道与沉沙池的二维水沙数值模型。利用20180102、20180401、20180501、20180607四次引水过程对模型的曼宁值参数进行率定，确定曼宁值为31m(1/3)/s，模型具有较好的可靠性。 (2)沉沙池水沙运动特性与沉沙调控方案研究。基于MIKE21水沙模型数值模拟多种典型流量下泥沙的输移与动态变化过程，提出三种泥沙沉积调控方案，模拟分析各种调控方案的阻沙效果。结果表明:二维水沙数值模型能较好地模拟调控前后沉沙池的水沙输移变化状况;调控方案阻沙效果明显，淤积功能区的沉积量增加了10％，缩短了沉沙长度，降低了清淤成本，便于调控后的泥沙利用，对引黄工程的运行管理具有重要意义。 (3)调控泥沙利用研究。通过试验分析泥沙在公路路基填筑与制备干硬性混凝土方面的可行性，将黄河泥沙“资源化”，解决现有引黄工程中泥沙难以利用的难题，也为在建筑材料方面探索黄河泥沙的利用情况提供理论依据。 1)取引黄济青渠首工程调控后清淤晾晒的黄河泥沙，进行室内公路土工试验与现场应用情况检测，结果表明黄河泥沙属于公路土中级配良好的砂类土，最大干密度范围为1.62g/cm3～1.65g/cm3，最佳含水率范围为14.0％～14.7％，液限不大于50％、塑性指数不大于26％,承载比为16.8％，上路床工程现场压实度检测均值为97.2％，下路堤压实度均值为95.1％，均满足规范要求，表明黄河泥沙用作公路路基填筑是可行的。 2)取引黄济青渠首工程调控后清淤晾晒的黄河泥沙，代替普通砂拌制干硬性混凝土，提出干硬性混凝土的四种适宜配合比，并测试混凝土拌合物的塌落度、混凝土试件的抗压强度与抗冻性能，结果表明水灰比为0.46掺和黄河泥沙与普通砂的混凝土拌合物可以满足C20的配置强度，水灰比为0.43掺和黄河泥沙与普通砂的混凝土拌合物可以满足C25的配置强度，且抗冻等级均大于F100。在混凝土抗冻等级指标测定时，由于新冠肺炎疫情的影响中断试验，抗冻试验只完成100个动融循环，经测试四种配合比混凝土抗冻等级均大于F100，但试件未经过150次冻融循环的测试。
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