三门峡水库运用方式对潼关高程的影响

三门峡水库修建后，潼关处于水库库区，河床淤积抬高。抬高过程与三门峡水库的运用方式及泄流规模密切相关。本文从实测资料入手，主要分析了三门峡水库控制运用以来，潼关河床高程的变化。非汛期水库高水位运行时间长，潼关河床淤积抬高，汛期冲刷历时短，溯源冲刷发展不到潼关，潼关河床得不到有效冲刷，且不利于汛期输沙，都是潼关河床抬高的主要原因。     

三门峡水库"蓄清排浑"运用与潼关高程关系研究

多泥沙河流峡谷型水库“蓄清排浑”运用的前提是：水库非汛期回水淤积要控制在一定范围内，淤积河段汛期存在一定的富裕冲刷能力；低水位运用条件下水库具备较大的泄流排沙规模；汛期洪水的量级较大。三门峡水库在“蓄清排浑”运用情况下，能否使潼关河段维持冲淤平衡，关键在于水库非汛期潼关高程自然上升量加水库高水位运用造成的上升量与汛期潼关高程下降量之间的对比关系。近期黄河洪水量大幅度减少，汛期潼关高程下降量小于非汛期自然上升量，在这种情况下，即使高水位影响因素消除，潼关河床冲淤平衡问题也难以解决，因此，必须采取综合措施控制潼关高程。     

非汛期潼关河床淤积升成因分析

非汛期流量小，悬移质及河床泥沙颗粒组成变粗，是潼关河床淤积的基本原因；凌汛期表加重，潼关以下河道流冰搁浅堆积，以及冰塞壅水上延，导致河床淤积增多，是非汛期潼关高程升幅最大的运用时期；桃汛对潼关河床有明显的冲刷作用，适当降低起调水位，能改善淤积分布状况，增大洪水冲刷效果，降低潼关高程，水库高位蓄水加重了河床淤积；河道输沙条件对潼关高程上升起着制约作用。     

三门峡水库河床纵剖面的调整

通过对三门峡水库建库40多年来的实测资料分析，探讨了水库不同运用时期的河床纵剖面特点，对潼关至Dian（土夺）段河床比降的变化规律进行了研究。结果发现，如果汛期来水量小，沿程冲刷和溯源冲刷能力就小，非汛期回水在潼关附近河段形成的淤积，汛期得不到有效冲刷；如果来水量较丰，沿程冲刷和溯源冲刷能力就大，两种形式的冲刷相互叠加形成全库区的普遍冲刷下降。潼关至Dian（土夺）段河床比降主要取决于坝前水位条件，与7年移动平均坝前水位之间具有较好的相关关系，其中受最近3年坝前水位条件的影响最大。     

非汛期潼关河床淤积升高的成因分析

非汛期流量小 ,悬移质及河床泥沙颗粒组成变粗 ,是潼关河床淤积的基本原因 ;凌汛期冰情加重 ,潼关以下河道流冰搁浅堆积 ,以及冰塞壅水上延 ,导致河床淤积增多 ,是非汛期潼关高程升幅最大的运用时期 ;桃汛对潼关河床有明显的冲刷作用 ,适当降低起调水位 ,能改善淤积分布状况 ,增大洪水冲刷效果 ,降低潼关高程 ;水库高位蓄水加重了河床淤积 ;河道输沙条件对潼关高程上升起着制约作用。     

对三门峡水库冲淤及潼关高程的几点看法

根据潼关高程控制及三门峡水库运用方式研究项目组的研究成果和三门峡水库2002年11月至2005年10月改变运用方式的原型试验，对潼美高程提出了几点看法。首先指出三门峡水库在1974—1985年12年内曾经处于淤积平衡，并强调了其相应的来水来沙及坝前水位的条件；后来平衡被破坏，主要是来水来沙变化所致。对近一年来三门峡水库汛期敞泄排沙的试验结果进行了较为深入的分析，指出三门峡水库经过一定流量冲刷后，即令再来大流量也难以冲刷的事实，充分说明了水库冲刷与淤积并不是完全可逆的。这个情况在研究三门峡运用方式时应引起注意。最后提及了数学模型对潼关高程研究的一点看法和对研究结果的一些见解。     

潼关高程的演变特性及成因分析

三门峡水库蓄清排浑运用以来,潼关高程演变的基本规律是非汛期淤积升高、汛期冲刷下降,常出现连续数年的不断升高或持续下降过程,其总的变化趋势是淤积升高的。潼关高程这一演变特性是来水来沙、水库运用及相邻河段的河道变迁等因素综合影响的结果,是潼关河段对来水来沙条件和水库运用的响应。通过分析潼关高程变化与水沙条件、水库运用、相邻河段的冲淤变化等因素的关系,建立了汛期潼关高程变化与各因素间的关系式,并进行了实例验证。     

桃汛期潼关高程冲刷条件研究

通过1974年以来的实测资料，分析了三门峡水库运用水位、桃汛洪水情况、前期河床条件等与桃汛期潼关高程变化的关系，指出在目前的河床边界条件下，桃汛期潼关高程冲刷下降0．2m左右的条件为：潼关站洪峰流量为2500m^3／s，10d洪量为13亿m^3，三门峡水库起调水位为313m。     

利用并优化桃汛洪水冲刷潼关高程原型试验研究

在分析研究桃汛期潼关高程变化规律及相关影响因子的基础上,提出了潼关高程明显冲刷的洪水条件和三门峡水库控制水位等指标,在2006年桃汛期进行了利用并优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验.通过调整万家寨水库运用方式,塑造了满足潼关高程冲刷的洪水过程,效果分析表明,试验前后潼关高程降低了0.2m,万家寨和三门峡库区淤积形态得以改善,基本达到了预期目标.     

潼关高程抬升成因相关分析

三门峡水库建库后，库区冲淤变化是潼关高程变化的内在动力和条件，水库运用方式和潼关上游来水条件的改变是库区冲淤变化的潜在原因；潼关上游来沙条件是造成潼关高程上升的唯一根源，但它与潼关高程之间的关系并不密切，它是介于水库运用方式和来水量之间对潼关高程起调节平衡作用的淤积体供应源；水库运用方式对潼关高程产生影响的实质是，通过抬高水流侵蚀基准面，降低水流比降和水流冲刷力，使潼关高程在年内得不到有效的冲刷而使潼关高程保持持续上升状态；潼Dian段河床变化是潼关高程变化的直观的、外在原因，它的作用就是根据库区冲淤变化，通过自身的调整，使其上游河床得到调整；潼Dian段的累计淤积量及Dian（土夺）高程对潼关高程具有重要的影响，但不是影响潼关高程升降的独立影响因素。     

利用自排沙廊道排沙降低潼关高程的论证

简要阐明了方案提出背景,寻找替代“小浪底蓄清排浑”运用方案,降低潼关高程解除渭洛河下游洪涝灾害根源.潼关河段低温期上段冲刷河床高程抬升,高温期上段淤积河床高程下降,都给下游输送大量泥沙.根据三门峡水库由太安站溯源冲刷向上发展降低潼关高程的实例,以及东雷抽黄站自排沙廊道降低局部侵蚀基准面产生溯源冲刷使渠道淤积面高程下降的实例,选择在三门峡水库布设自排沙廊道降低局部侵蚀基准面产生溯源冲刷降低潼关高程方案,该方案可使粗沙不入小浪底水库,潼关高程得以下降,三门峡水库增加库容,兴利效益得以提高,三方受益.     

利用桃汛洪水降低潼关高程原型试验效果分析

介绍了2006年利用并优化桃汛洪水降低潼关高程原型试验的过程，指出其试验效果主要有：①使潼关高程冲刷下降0．2m；②减少了万家寨水库的淤积，改善了水库的淤积形态；③实现了天桥水库的冲刷；④基本实现了小北干流河段全程冲刷；⑤改善了三门峡水库淤积部位。     

三门峡水库蓄清排浑运用的启示

从三门峡水库蓄清排浑运用以来对澶关河床高程及下游河道的冲淤影响分析中表明,水库汛期泄量是控制潼关河床高程的主要条件,当泄量达到天然河道的造床流量时,潼关河床高程才能维持稳定,否则,将自动调整,以适应于来水来沙条件与水库泄流规模的关系。水库进行调水调沙运用,加大水库的排沙流量,可以增加下游河道的平滩流量和输沙能力,减轻下游河道淤积,因而在多沙河流上修建水库,需要一定的泄流规模和调沙库容,合理调节水沙,才可以维持水库长期使用。     

水沙条件对潼关高程作用分析

潼关高程变化的基本规律是非汛期抬高，汛期降低。桃汛期洪水对潼河床有明显的冲刷作用，桃汛期潼关高程的变化与来水量和潼关河段的水面比降关系密切；汛期潼关高程的冲刷幅度与来水量的大小密切相关。     

三门峡水库原型试验冲淤效果分析

根据2003～2005年三门峡水库原型试验期间的实测资料，分析了2003～2005年来水来沙、水库运用、非汛期淤积分布变化的特点、汛期排沙规律以及潼关高程的变化。结论认为：2003～2005年三门峡水库原型试验排沙效果显著，潼关高程大幅度下降。同时建议：应尝试来水特殊年份的特殊运用和加强对小流量敞泄效果的分析研究。     

三门峡水库控制运用及库区冲淤特性分析

以三门峡水库2003-2005年非汛期控制水位318 m运用为背景,以1974年"蓄清排浑"控制运用以来不同运用时期库区冲淤情况为比较,重点分析了近三年水库冲淤特点及潼关高程变化.指出:[1]2003-2005年非汛期正常运用的平均水位与1974-2002年的非汛期平均运用水位接近,但二者对水库的影响范围与程度却大不相同.非汛期控制水位318m运用后,回水影响范围被控制在黄淤33断面以下,水库运用水位已不再对潼关河段的冲淤变化产生不利影响.[2]2003-2005年非汛期淤积末端在黄淤32-33断面之间,汛期溯源冲刷的发展范围最远达黄淤38断面以上、最近也可到黄淤33断面,汛期通过洪水期集中排沙,完全可以将非汛期回水影响范围内的淤积泥沙排出库外;[3]分析表明,在非汛期控制水位318m运用以后,潼关河段将常年处在自然河道状态,汛期入库水、沙条件是决定潼关高程冲刷下降的关键因素.     

三门峡水库造床流量与断面调整分析

根据三门峡水库蓄清排浑运用以来库区非汛期蓄水淤积、汛期降低水位冲刷的特点,分析了水库的造床期与造床流量,结果表明：①三门峡水库汛期除滞洪期以外均为造床期,三门峡站多年平均第一造床流量小于潼关站,第二造床流量与潼关站相近,河宽调整与包括当年在内的前4~5年加权平均造床流量的相关性最好;②三门峡库区存在高滩、低滩和主槽河底3个层面的纵剖面,2006年汛后三者的比降分别为1.2、1.9和2.3。     

重温历史经验，进一步改建三门峡水利枢纽，解决潼关以上库区继续淤积和洪涝灾害问题

本文回顾了三门峡水库兴建和运用中的经验教训，回顾了周总理的翔和决策，研究和分析了三门峡水库泥沙淤积给潼关以上库区带来的严重影响，文中指出：三门峡水利枢纽虽经两次改建，潼关以上黄渭洛河汇流区的淤积局面并未得到根本改变。潼关河床高程1996年达328．6m，比建库前抬高5．2m，潼关河床的过水断面现在只有建库前的1／3左右。由于潼关的“卡口”和侵蚀基面的抬升，使渭河、北洛河、小北干流发生严重淤积，并且淤积还在向上游延伸，渭河下游建库以来至1995年共淤积泥沙12．7亿m^3，渭河下游已由地下河变成了地上悬河。本文建议进一步改建三门峡水枢纽，增大泄洪能力，降低潼关高程，解决潼关以上库区继续淤积和洪涝灾害问题，为西部大开发作贡献。     

2003～2004年度三门峡水库冲淤特性分析

2003年11月～2004年10月，在三门峡水库进行非汛期控制水位318m原型试验条件下，分析了来水来沙，水库冲淤情况及潼关高程的变化，指出：①运用年入库水量为208．5亿m^3，沙量为3．168亿t，是典型的枯水枯沙年份；②2004年桃汛来水条件优于2003年，桃汛前后潼关高程下降值分别为0．15m和0．21m，主要是因为2003年桃汛期在潼关河段上段进行清淤疏浚，增大了桃汛洪水的冲刷作用；③2003年、2004年三门峡水库进行非汛期控制水位318m原型试验，回水影响范围控制在黄淤33断而以下，该断而以上河道完全处于自然状态，其冲淤变化由该河段比降、断面形态随来水来沙条件进行自动调整，水库运用已不对潼关河段的冲淤产生不利影响；④在有利的水沙条件冲刷和清淤的共同作用下，2003年汛期潼关高程下降0．83m，经过非汛期的冲淤变化，2004年汛前潼奖高程较2003年汛后上升0．30m，汛末潼关高程较汛初下降0．27m，由于汛期水沙条件不利，加上没有进行清淤疏浚，因此汛期潼关高程冲刷下降的幅度小于非汛期淤积上升的幅度。     

三门峡水库汛期排沙效果研究

三门峡水库汛期排沙是解决泥沙淤积问题、控制潼关高程的关键途径。"蓄清排浑"运用以来,非汛期蓄水期库区发生淤积、汛期降低水位运用排泄全年泥沙,基本保持了库区动态冲淤平衡。不同控制水位和入库流量过程存在不同的排沙效果,针对三门峡水库汛期排沙过程的差异,对"蓄清排浑"运用以来汛期排沙特征进行统计,分析了水库敞泄和不同控制水位运用对排沙效果的影响。结果表明,在汛期平水305 m、洪水敞泄的运用条件下,水库排沙具有多来多排的特点,汛期排沙总量与入库含沙量和水量密切相关;完全敞泄时库区冲刷取决于流量大小和敞泄时间,净排沙效率随着水量的增加和敞泄时间的延长而减小,冲刷效率降低;汛期控制运用期,当流量在1000 m~3/s以上时、水位在305～311 m也会产生一定的排沙,排沙效果取决于含沙水流在壅水段的滞留时间和出入库流量之比。研究成果可为三门峡水库运用方式的优化提供依据。