小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

黄河小浪底水库拦沙后期运用方式的思考与建议

小浪底水库于1999年10月下旬下闸蓄水,2007年起进入拦沙后期。水库的运用方式,对于延长水库寿命,确保黄河下游防洪减淤,至关重要。本文基于三门峡水库数十年的运用经验,指出"拦粗排细"只有在水库淤积状态下出现,水库冲刷则可能出现"拦细排粗"或"粗细俱下、粗沙略多"的情况,评述了拟定的小浪底水库拦沙后期的运用方式,提出了水库运用应从"拦沙减淤"向"调沙减淤"转变的水库合理运用的基本原则和调整黄河中游大型水库的目的任务以确保黄河下游长治久安的建议。     

不同水库拦沙期黄河下游河道调整对比分析

利用实测资料,从实测水沙条件入手,对比分析了三门峡和小浪底水库蓄水拦沙期,黄河下游冲淤效果,认为小浪底水库拦沙初期,由于水沙量、洪水场次、历时洪峰流量均减小,导致黄河下游河槽冲刷效率低,且流量较小时,存在上冲下淤的象;流量在4000m<'3>/s左右时,下游冲刷效率较大.研究成果对小浪底水库运用式和调水调沙研究有指导意义.     

论黄河小浪底水库拦沙后期的运用及水沙调控

小浪底水库是确保黄河下游防洪、减淤的关键性工程,2007年已进入拦沙后期。为了尽可能地延长水库的使用寿命和减少下游河道的淤积,以最大限度地发挥小浪底水库的作用,制定合理的水库运用方式是非常重要的。回顾了小浪底水库运用以来的贡献和新情况,评述了拟定的水库运用方式的研究成果,根据三门峡水库和黄河下游河道数十年来的冲淤变化的实践经验,提出了小浪底水库拦沙后期运用方式的原则和水沙调控的建议。     

古贤水库建设的紧迫性和建设时机

从减缓黄河下游河道泥沙淤积、维持中水河槽过流能力、降低潼关高程、促进有关地区经济社会发展等方面分析了古贤水库建设的紧迫性,对水库不同的投入运用时机带来的防洪减淤效益进行了分析。结果表明:该水库在黄河水沙调控体系的总体布局中起着承上启下的作用,战略地位极为重要;古贤水库投入运用越早,水库联合调控减淤的作用就越大;古贤水库在小浪底水库拦沙库容淤满前投入运用要比在小浪底水库拦沙库容淤满后投入运用更能发挥水库的联合运用效益。建议加快古贤水库前期工作进程,争取在小浪底水库剩余部分拦沙库容时建成生效。     

小浪底水库拦沙后期调度对下游河道的影响

将小浪底水库拦沙后期调度方式分为方式一——逐步抬高"拦粗排细"运用和方式二——多年调节泥沙、相机降水冲刷调水调沙运用,利用实体模型开展了小浪底水库拦沙后期不同调度方式对黄河下游河道在河势、冲淤演变、洪水位和滩区安全等方面影响的研究。结果表明:①方式二调水调沙期及汛期大流量持续时间比方式一的长,锯齿形洪峰少,且多数情况下沙峰与洪峰同步,小水带大沙的几率小;②方式二对不利河势的调整比方式一的迅速,对现有游荡型河道河势的长期稳定非常有利;③方式二的河道淤积量明显小于方式一的,且滩区淤积量占全河段淤积量的比例大于方式一的,对长期维持黄河下游现行河道较为有利;④方式二同流量水位较初始状态的升幅明显小于方式一的,有利于防洪安全;⑤方式二滩区的漫滩范围和滩区淤积量明显小于方式一的。     

古贤水库与小浪底水库联合运用研究

介绍了古贤水库的概况,分析了古贤、小浪底水库联合运用的需求,研究提出了古贤、小浪底水库联合调控指标,即调控流量为3 500⁴ 000 m3/s,洪水历时不小于5 d。根据古贤、小浪底水库的内在联系和相互关系,考虑不同来水来沙、库区蓄水及河床边界等因素,初步拟定了水库联合运用的方式。采用水沙数学模型计算手段,分析了古贤、小浪底水库联合运用在协调黄河下游水沙关系、减少河道淤积、长期维持中水河槽过流能力等方面的效果。结果表明:古贤、小浪底水库联合拦沙和调水调沙运用,可协调进入下游河道的水沙关系,减少黄河下游河道泥沙淤积,使下游河道长期处于微淤状态,小浪底水库拦沙期恢复的下游河道4 000 m3/s以上中水河槽过流能力将保持50 a以上,同时还可使潼关高程冲刷下降2 m左右,水库联合减淤的效果明显。     

三门峡水库水沙运动的若干规律——兼论水库溯源冲刷对黄河下游河道的影响

小浪底水库的合理运用对于延长水库寿命,确保黄河下游防洪减淤、长治久安,至关重要。本文基于与小浪底水库河谷地貌、水沙运动基本相似的三门峡水库潼关以下库段和下游河道数十年的基本资料,分析了水库造床及冲淤形态、水库拦粗排细和水库泄空、溯源冲刷的特点,以及溯源冲刷本身对黄河下游河道冲淤的影响。这些对于深化认识和科学制定小浪底水库拦沙后期的运用方式是非常重要的。     

小浪底水库减淤运用方式及作用

小浪底水库具有126.5亿m~3库容,除41亿m~3库容供防洪、防凌和重复兴利运用外,剩余的库容进行拦沙和调水调沙运用。根据小浪底水库的开发任务,本文分析了水库减淤运用方式的形成条件,研究了减淤运用方式,提出了切实可行的调度运用措施。在各种来水来沙组合下,不考虑非汛期人造洪峰,水库50年内平均减淤效益相当于下游河道20年不淤。减淤作用主要在前20年,以后水库长期运用,调水调沙,继续为下游河道减淤。     

黄河水沙调控体系建设关键问题研究

根据黄河水少沙多、水沙关系不协调的基本特征,分析了现状黄河水沙调控存在的问题:一是现状工程条件下,能提供的水流动力条件不足,联合调节水流和泥沙比较困难,不能较长时期维持小浪底水库拦沙期塑造的黄河下游中水河槽;二是现状工程运用不能解决协调宁蒙河段水沙关系和供水、发电之间的矛盾,宁蒙河道淤积萎缩,防凌防洪形势严峻;三是潼关高程居高不下。考虑防洪防凌、减淤、水资源配置等需求,研究提出了黄河水沙调控体系的总体布局,即以干流七大控制性骨干工程龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底为主体,海勃湾、万家寨水库为补充,支流陆浑、故县、河口村、东庄水库配合,共同构成工程体系,由监测体系、预报体系和决策支持系统构成非工程体系,为水沙联合调度提供技术支撑。从河道减淤、防洪防凌安全以及水资源优化配置等需求出发,研究了黄河水沙调控指标体系,定量提出了维持河道排洪输沙功能的调控指标、河段防洪防凌指标以及实现水资源有效管理的调控指标等。在此基础上,研究提出了水沙调控体系联合调控方式。从待建工程的开发任务、在水沙调控体系中的地位和作用以及黄河治理开发的迫切要求出发,分析确定了待建骨干工程的开发次序为古贤、黑山峡和碛口水利枢纽工程。古贤水利枢纽工程在黄河治理开发和管理中具有承上启下的战略地位,对于保障黄河防洪安全具有重要作用,建议尽快兴建古贤水利枢纽,争取在小浪底水库拦沙库容淤满前投入运用。     

小浪底水库的修建对下游河道的冲淤影响

通过小浪底水库拦沙期下泄清水冲刷下游河道的计算与三门峡水库初期运用实测资料对比研究,根据冲刷强度、河道整治工程状况及河床条件的分析表明,小浪底水库拦沙期,黄河下游河道不会发生类似60年代初期河势变化造成的紧张抢险局面。但由于生产堤约束形成的槽高于滩的河道形态,宽河段河势变化仍有可能形成横河、滚河的不利情况。同时,文章还结合三门峡水库运用实测资料预估了小浪底水库对下游窄河道的减淤作用。     

小浪底水库“拦沙后期”水沙调控运用的思考

阐述了小浪底水库对黄河下游防洪减淤的贡献和当前下游河道出现的新情况。根据三门峡水库的经验,提出在"拦沙后期"水库下泄泥沙的级配控制、扩大下游河道的输沙能力、水库高含沙调控等水库水沙调控可能遇到的挑战。建议在"调沙减淤"的理念下,制定新的水库水沙调控模式和运行方式,建立包括水库以及下游河道在内的一整套水沙调控决策系统,以尽可能地延长水库寿命和确保下游河道的长治久安。     

新形势下黄河基础研究需求分析

分析了新形势下构建和完善水沙调控及防洪减淤、水资源统一管理和综合调度、水质监测保护、水土保持拦沙等体系对治黄基础研究的需求.水沙调控体系及防洪减淤体系的研究需求有:控制大洪水、调控中常洪水、塑造协调水沙关系、延长小浪底水库使用寿命和宁蒙防凌防洪安全等;水资源统一管理和综合调度的研究需求有:黄河功能性需水、引用水动态监测评估反馈体系、水量调度决策支持等;水质监测保护体系的研究需求有:流域水质应急管理、水质保护监测;水土保持拦沙体系的研究需求有:优化治理措施配置、黄土高原水土流失规律等.     

黄河小浪底水库异重流排沙效果分析及下游河道的响应

全面分析了小浪底水库蓄水拦沙期2000-2006年库区及下游河道泥沙冲淤调整;在分析泥沙输移规律的基础上量化了连续冲刷状态下河道输沙能力变化与累计冲刷量间的关系,揭示了冲刷条件下河道输沙能力降低是因为床沙有效交换层内小于0.05mm的细沙及中沙补给不足造成的;结合三门峡水库拦沙期的观测资料,对比研究了异重流洪水期间小浪底水库的排沙效果及其下游河道对高含沙异重流水沙过程的响应,指出了小浪底水库对洪水具有较大的"拦粗排细"潜力,且高含沙异重流洪水不会造成河道严重淤积.因此,在洪水调度中,要充分利用水库塑造异重流洪水,多排少拦,以达到下游河道长期减淤的目的.     

小浪底水库拦沙期应急保滩能力研究

黄河下游滩区防洪是当前中下游洪水调度的难点，研究利用小浪底水库拦沙期较大的库容兼顾滩区防洪安全十分必要。通过实测资料分析、数学模型计算，分析了黄河中游洪水分期特点及近期变化，提出了适宜的保滩流量和分期分级洪水保滩库容需求量，研究以小浪底水库为主的中游水库群应急保滩运用方式，分析了水库应急保滩能力。结果表明：扣除大洪水防洪所需库容，前汛期小浪底水库现状汛限水位235 m以上库容可保证5 a一遇“上大洪水”下游不漫滩，“下大洪水”因小花间无控制区来水量较大，故难以保证下游滩区洪水不漫滩；后汛期现状汛限水位248 m以上库容可保证10 a一遇洪水下游不漫滩。实时调度中结合预报小浪底水库提前预泄腾库，保滩能力可进一步提升。但随着小浪底水库拦沙库容逐渐淤满，水库兼顾下游滩区防洪的能力将逐渐降低。     

小浪底水库进一步水沙调控亟待研究的问题

分析了小浪底水库运用以来黄河下游河道发生的变化,指出水库在扭转河道连年萎缩、恢复河道泄洪能力方面作出了重要贡献。水库现已进入拦沙后期,建议水库运用理念应适时由"拦沙减淤"转变为"调沙减淤",在充分发挥下游河道输沙能力、减少河道淤积前提下,尽量减少水库淤积,延长水库寿命,并提出在建立新的水沙调控模式中亟待研究的疑难问题。     

古贤水库效益评估和相关问题探讨

从防洪、拦沙减淤、防凌等方面分析了古贤水库拦沙期对小北干流的影响,以及古贤水库进库水沙特性、库区冲淤形态等,对古贤水库下泄清水时小北干流河床演变进行了预估,并提出了该河段的防治措施。认为:应控制小北干流河道冲刷与滩区放淤并重;古贤水库的调度运用不仅应考虑水库所承担的任务和产生的效益,而且应纳入黄河中下游水沙调控体系;古贤、三门峡和小浪底三库联合调度方案应及早研究与制订。     

黄河小浪底水库运用方式研究

小浪底水库的开发任务是以防洪(含防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉和发电,除害兴利,综合利用。本文提出以减淤运用为中心,充分有效地运用拦沙库容进行拦沙和调水调沙,尽量有效地延长水库运用拦沙库容的年限,提高黄河下游河道减淤效益,统筹多目标运用。主汛期主要进行防洪、减淤运用,调节期主要进行防凌、供水、灌溉和发电运用。     

小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测

对小浪底水库对黄河下游河道的冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。     

东庄水库运用方式对渭河下游减淤作用研究

东庄水库坝址位于渭河最大的支流泾河,对渭河来水来沙有重要影响。通过水库合理运用可起到拦沙和调水调沙作用,有效减少入渭泥沙,协调水沙关系,从而减轻渭河下游河道淤积、扩大和维持中水河槽行洪输沙能力。基于一维非恒定流水沙数学模型,通过渭河下游河道冲淤计算分析,对东庄水库运用方式进行了比选。研究结果表明,东庄水库能够起到减淤、恢复和维持渭河下游中水河槽的作用,与拦沙期一次抬高汛限水位运用相比,逐步抬高汛限水位的运用方式对渭河下游减淤效果较好;拦沙后期入库流量大于等于600 m3/s且含沙量大于等于300 kg/m3时,进出库平衡运用方式对渭河下游河道减淤效果优于提前泄水运用方式。