基于水库群联合调度和人工扰动的黄河调水调沙

为减少小浪底水库及下游河段的淤积，通过水库群的联合调度充分利用万家寨、三门峡、小浪底等干流水库汛前蓄水，在小浪底库区人工塑造异重流，加大小浪底水库的排沙量。同时辅以人工的泥沙扰动措施，调整了库尾段不利的淤积形态。利用进入下游河道水流富余的挟沙能力，在黄河下游“二级悬河”及主槽淤积最为严重的卡口河段实施河床泥沙扰动，减轻下游淤积并扩大下游河道的主槽过洪能力。试验取得了预期效果，小浪底库区淤积三角洲冲刷泥沙1.329亿m3，设计淤积平衡纵剖面以上淤积的3850万m3泥沙全部冲刷消除，小浪底库尾淤积形态得到合理调整；下游卡口河段扰起泥沙164.13万m3，扰沙河段的平滩流量增加了510～640m3/s；下游河道利津以上各河段均发生冲刷，小浪底～利津河段共冲刷0.665亿t。说明通过调水调沙塑造适当的水沙过程，可以遏制黄河下游河道形态恶化的趋势。     

“调水调沙”对黄河下游河道过水能力的影响

从2002年至今,黄河下游已连续7年进行了调水调沙,主槽河道逐年冲刷,过流能力大大增强,本文通过对调水调沙实测水文资料的分析,论证了调水调沙在该河段所发挥的作用,非饱和状态下的下泄洪水对黄河下游河段产生了有力的冲淤效果,增大了测验河段同水位的过水能力,降低了黄河下游过水断面河床的河底高程,缓解了黄河下游逐年淤积抬高的态势.     

黄河下游高村段河道行洪能力分析

高村段属游荡性河道向窄深河道的过渡段,在黄河下游河道中具有一定的代表意义。现结合高村水文站近年来的资料,对下游现行河道的行洪规律进行分析研究。1现行河道行洪特点1.1持续小流量降低了主槽行洪能力近年来,黄河下游持续小流量高沙,低水期延长,主槽发生严重淤积,特别是1991年以来,主槽淤积速度有加剧趋势。1995、1997年还出现了断流,断流时间均出现在六、七月,累积断流30天。河床没有足够的造床流量维持,下游河道形态逐步恶化,断面更趋于平坦,已远远不能适应洪水期来水来沙的要求。近年来,高村河段主槽持续淤积,1982～2000年河床主槽平…     

小浪底水库运用以后高村-艾山河段冲淤分析

根据实测资料分析了1999年10月～2007年10月黄河下游高村-艾山河段来水来沙及冲淤变化情况,结果表明:高村-艾山河段冲刷1.15亿m3,占全下游冲刷量的10.5%,同流量水位下降0.88～1.47 m;下游各河段河道断面得到相应调整,冲刷强度沿程逐渐减弱,高村以上河段的断面形态调整展宽和下切同时进行,高村以下河段以下切为主;河床明显粗化,主槽过流能力明显增强.     

2000—2013年黄河下游河道冲淤变化分析

为了给黄河下游河道整治及滩区治理提供参考,利用实测资料对2000—2013年的黄河下游冲淤特点进行了分析,结果表明:1黄河下游全断面累计冲刷17.162亿m3,冲刷最大年份为2003年;2冲刷在纵向上的分布极不均匀,夹河滩以上河段冲刷面积超过了4 000 m2,而艾山以下河段不到1 000 m2;3同流量水位降幅上大下小,流量为3 000 m3/s时水位降幅为1.33~2.58 m,其中高村以上河段超过2 m、利津河段为1.33 m;4下游河道主槽排洪能力显著增强。     

小浪底水库拦沙初期黄河下游冲淤效果分析

根据实测资料分析了1999年11月～2007年10月小浪底水库拦沙初期黄河下游河道冲淤变化情况,结果表明:①小浪底水库运用8年来,累计冲刷量为10.549亿m3,其中汛期冲刷量占全年冲刷量的69%,花园口洪峰流量大于2 000 m3/s的洪水冲刷量占总冲刷量的38%,6次调水调沙冲刷量占总冲刷量的20%;②下游河道冲刷量具有两头大、中间小的特征,冲刷强度沿程逐渐减弱,高村以上河段的断面形态调整为展宽和下切同时进行,高村以下河段以下切为主;③下游河床明显粗化,主槽过流能力明显增加;④平滩流量基本为3 650-5 800 m3/s,部分河段仍小于4 000 m3/s的低限标准.     

2008年黄河调水调沙效果分析

2008年汛前利用万家寨、三门峡、小浪底等水库汛限水位以上的水量,成功地进行了一次黄河调水调沙生产运行.本次调水调沙在各站的洪峰流量是历年调水调沙洪水的最大洪峰流量,下游各站均超过4 000 m3/s,实现了黄河下游主槽的全线冲刷,进一步扩大了下游河道的过洪能力.本文介绍了黄河下游主要断面的水文泥沙过程,分析了下游河道的冲淤情况,该次诃水调沙进入下游的径流总量42.8×103 m3,冲刷总量达到了0.196×108 t,利津站输沙量达到0.6492×108 t,整个黄河下游基本为冲刷.     

80年代黄河下游河道冲淤演变分析

综合各种实测资料,80年代黄河下游年平均淤积量小于1亿t,是1919年以来(除三门峡水库拦沙期)淤积量最少的一个时期。其中1981～1985年由于来水来沙条件十分有利,黄河下游连续五年均发生冲刷,五年累计冲刷量为4.81亿t;1986～1989年黄河进入连续枯水段,下游河道发生淤积,在年来沙量不足8亿t的情况下,年平均淤积量达2.02亿t,且主要淤积在主槽内。由于河道主槽淤积速度高于滩地,致使80年代黄河下游大部分河段的排洪能力都有所下降。文章最后还对河口段河道冲淤变化及其延伸影响进行了分析。     

黄河下游复式河道滩槽分流特征研究

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了黄河下游复式河道滩槽分流特征及其主要影响因素。研究结果表明:1986年后,河道萎缩,相同洪水流量下,主槽分流比有所减小,滩地分流比有所增大;1999年后,小浪底水库蓄水拦沙运用,下游河道持续冲刷,主槽过流能力有所恢复,主槽分流比必然有所增大。运用回归分析方法,建立了黄河下游复式河道滩槽分流比与滩槽过水宽度比、过水深度比、过水面积比、流速比、糙率比和主槽宽深比的单因素响应关系和多因素综合关系,在此基础上提出,定量方面,可运用多因素综合关系式依据未来滩槽6项单因素大小对黄河下游复式河道滩槽分流比进行预测;定性方面,在黄河下游滩槽治理过程中,应注意维持主槽一定的平滩流量和较为窄深的断面形态;注意给滩地留出一定的行洪宽度,在必要的行洪宽度内,尽量减少人类活动对滩地的影响,保持滩地畅通的过水通道,保证滩地相应的过洪能力,减轻河道行洪压力,从而达到确保全断面行洪安全的目的。     

大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全

在大洪水期行洪滞洪沉沙是黄河下游宽滩区的主要功能之一。近十几年来,随着黄河水沙的变化和小浪底水库的建成运用,对宽滩区运用方式的争论更为激烈,却一直缺乏系统的对比研究。为此,黄科院利用小浪底至陶城铺河道实体模型,采用2013年汛前地形,开展了黄河下游宽滩区是否修建防护堤两种不同运用方式下,大洪水期的洪水演进试验,通过对比分析不同运用方式下的下游河道在冲淤演变、洪水位变化和滩区防洪安全等方面的问题,探讨了大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区的安全形势,以期为黄河下游河道治理措施的决策提供科学的参考依据。结果表明,宽滩区修建防护堤后,中常高含沙洪水条件下主槽淤积量小于不修防护堤方案,大洪水条件下主槽冲刷量大于不修防护堤方案,说明主槽过流能力和输沙能力均有所增大。但是,修建防护堤后的嫩滩淤积量,两种洪水条件下均呈现出明显大于不修防护堤方案,河道的横断面形态和"二级悬河"形势均有所恶化。同时,由于目前地形条件下夹河滩以上河段主河槽过流能力达到了6 000m3/s,洪水向下游的演进速度和水量明显增加,导致高村以下的洪水位比不修防护堤时显著提升,增大了高村以下河段的防洪压力,滩区的防洪安全受到严重威胁。     

山东黄河、东平湖排蓄洪能力分析与建议

黄河自2002年以来,已连续5年进行了调水调沙,黄河下游河道得到明显冲刷,河道行洪能力有了较大提高。东平湖也加大了治理力度,大大改善了防洪工程的薄弱环节,排蓄洪能力有了明显提高。但山东省黄河的防洪形势依然严峻。通过对山东黄河、东平湖排洪能力的分析研究,提出了山东黄河、东平湖滞洪区的防洪措施。     

黄河下游滩区漫滩概率分析

根据对新中国成立以来黄河下游历次漫滩资料的分析，小浪底水库建成前约2年漫滩一次，建成后约3年漫滩一次。随着黄河调水调沙的继续实施，黄河下游河道的过洪能力将会得到进一步提高，加上工农业用水的增加、中游水土保持工程建设的不断完善．小浪底水库对中常洪水的拦蓄率将会提高，发生大于平滩流量洪水的概率会更低，有希望达到5年一遇。因此。从技术角度分析黄河下游滩区具备享受国家蓄滞洪区运用补偿政策是可行的。     

黄河调水调沙

黄河以其多泥沙,河道善淤、善决、善徒,而著称于世,被认为是世界上最复杂,最难治理的河流。黄河泥沙主要来自黄土高原的土壤侵蚀,黄河下游河道淤积的主要原因在于“水少沙多,水沙不平衡”。按照黄河下游河道冲淤规律,只要把进入黄河下游河道的不平衡的水沙关系调节为相协调的水沙关系,完全可以使黄河下游河道实现不淤积,黄河首次调水调沙试验达到了预期的目的,通过这次试验,积累了对黄河测验的海量数据（520万组）,加深了对黄河河床演变及水沙规律的认识,为今后建立更加符合原型黄河实际的数学模型和实体模型提供了极其重要的物理参数。     

黄河下游游荡性河道双岸整治面临的问题

为全面认识黄河下游游荡性河道双岸整治的效果和可能带来的影响,对双岸整治的实施背景和预期效果进行总结,详细分析了双岸整治面临的工程和社会环境等方面的问题。认为当前黄河下游防洪形势虽得到改善,但也面临下游游荡性河道输沙能力不足、下游部分河段河势恶化等问题。指出双岸整治的主要效果在于通过丁坝等工程实施黄河下游双岸整治,塑造窄深河槽,利用窄深河槽很强的泄洪输沙能力并结合小浪底水库的调节运用使得大部分泥沙通过洪水输运,同时依靠整治工程消除横河、斜河等不利河势;双岸整治面临的主要问题有:黄河下游大洪水仍有可能出现,整治工程带来的水位壅高,整治河段挟沙能力提高造成的下泄泥沙对山东窄河道和黄河河口产生影响,以及工程实施带来的土地权属、引黄供水和环境影响等问题。     

黄河河道萎缩及其对洪水演进的影响

由于近几年黄河来水来沙偏少，下游河道连年断流、高含沙洪滴水频繁发生，造成黄河干、支流下游河槽连年淤积，断面主槽缩窄，滩槽高差减小，过洪能力降低，漫滩流量减小，同流量水位偏高。河道萎缩使漫滩机遇增多，洪峰削减率大，洪水传播时间延长，威胁堤防安全。     

黄河下游的防洪体系

黄河下游是世界名的悬河,历史上决口频繁,灾害严重,今后下游河床仍将抬高,黄河洪水灾害仍是中华民族的心腹之患,防洪建设意义重大。人民治黄以来防洪方略不断发展,完善,由宽河固堤“发展到上拦下排、两岸分滞”。经过半个世纪的努力,初步建成由堤防工程,河道整治工程,分滞洪工程以及中游干支流水库组成的黄河下游防洪工程体系。     

黄河调水调沙以来山东引黄能力分析

通过对黄河调水调沙以来山东段河道来水及引水条件的分析,认为影响山东省引黄闸引水的主要因素是黄河用水需求量的增大、河道来水量的减少和渠道的淤积,河道刷深也对部分引黄闸引水有影响。提出保障引黄灌溉与供水的对策:在工程措施上,应及时清除闸前和闸后渠道淤积泥沙、稳定河势、建设提水泵站、加快灌区节水改造和平原水库建设;在管理措施上,应加大山东段黄河引水期的下泄流量,实施水量科学调度、优化配置,加强对灌区尾水和其他水资源的利用等;在政策措施上,应出台有关平原水库建设的政策、加强水资源保护与法制建设、理顺灌区管理体制等。     

黄河下游河道形态塑造技术研究

针对黄河下游河道形态目前存在的二级悬河等问题,依靠泥沙利用和泥沙固结新技术,提出了在河南段按3条基本平行的过水通道进行设计、在山东段按复式断面设计单一过水通道的河道形态塑造方案:采用取沙塑造河道→泥沙利用和泥沙固结→修筑控导工程→束水塑造河道新方法,可逐步消除二级悬河的不利河势,同时为黄河下游的淤积泥沙提供资源化利用的新途径。     

1946年以来黄河下游泥沙治理研究的主要进展

1946年以来,关于黄河下游根治的认识,首先经过“治本靠拦沙”到“下游也有治本任务”的重大转变,然后,是对“下游也有治本任务”进一步全面深入的分析论证.“黄河下游也有治本任务”的论证具有高度的科学性.重点对围绕“下游也有治本任务”的研究作了梳理总结,主要进展为,多来多排现象的发现、“小水挟沙”的不利影响和对洪水重要性的充分认识、山东河道的输沙潜力及窄深河槽排洪输沙能力的论证、泥沙多年调节思想的形成和发展.通过水库水沙调节优化进入下游河道的水沙过程.将下游高村以上宽河道整治成窄深河槽,使整个下游形成一个输沙通道输沙人海.     

黄河小浪底水库运用与下游河道防洪减淤问题

黄河下游淤积发展的根本原因是来水流量减少、河运输沙能力严重不足．通过干流小浪底水库“调水调沙”运用，减少下游河道淤积的指导思想，似乎仍然建立在河道输沙能力强，足以将大部分或绝大部分泥沙输送入海的认识基础上．极据黄河下游水沙特性及河道的具体条件，通过试验得出河道输沙能力的关系，分析了不同河段输送各级含沙量需要的输沙流量及游荡性河段在高含沙条件下的演变特性和带来的危害．提出在下游来水量日益减少的情况下，河道减淤除利用水库调节水沙外，应采取出库高含沙水流通过渠道向两岸低地放淤等综合减淤措施．其优点是大大减轻了河道的输沙负担，使小浪底水库不受或少受排沙运用制约而发挥应有的综合利用效益，还可大量节约黄河的输沙用水．