小浪底水库对接时机与对接水位的库区调控效应

如何运用水库群联合调度发挥最大的排沙效益是水沙调控的关键技术难题。选择2023年汛前黄河调水调沙时期三门峡水库和小浪底水库联合调度运用为对象,分析两库不同对接时机与对接水位的小浪底水库进出库水沙过程,量化两库间不同对接时机与对接水位的水沙调控效应。三门峡水库自身蓄水量较小、调水能力有限,通过改变三门峡泄流出库时机,产生的小浪底库区冲刷效果差异较大。随着对接水位的降低,库区冲刷量逐渐增加。随着三门峡水库相对起泄时间的推迟,库区冲刷量呈现先增加后减少的趋势。     

三门峡水库蓄清排浑控制运用对库区及下游河道冲淤的影响

１９７３年后三门峡水库进入蓄清排浑控制运用时期。１９８６年以来，进入三门峡水库的水沙量发生了明显的变化，不仅年入库总水沙量有大幅度减少，而且水沙量在年内的分配也变化很大。     

黄河潼关河段冲淤变化及其对潼关高程的影响

分析了１９８６年以来三门峡水库运用水位的变化、龙门至潼关河段与潼关至大坝河段冲淤变化及其对潼关高程的影响。结果表明，龙门至潼关河段的冲淤受来水沙的影响，为尚程淤积；撞关至大坝河段冲淤主要与入的水沙条件，水库的运用有关。潼关高程受上下游河冲淤的影响，且其变化趋势与上下游河段累冲淤量线升降趋势一致。     

黄河下游利津站入海水沙通量时序变化特征识别

以黄河下游利津站1950—2009年水沙通量月时间序列资料为研究对象,运用多种识别方法分别对黄河入海口水沙通量的全年、汛期及非汛期多尺度的趋势、变点及周期等综合特征进行识别。依据Mann Kendall及Spearman方法分析水沙通量的趋势变化特征;采用小波分解与重构和有序聚类法进行水沙通量变点识别;利用小波变换进行水沙通量序列周期识别。结果表明,利津站黄河入海水沙通量不同尺度均呈现显著减少变化趋势,且存在1985、2002年显著变点,不同尺度的变化周期不同,不同水文要素周期识别结果不同。     

黄河下游排沙特性及其对径流需求量的分析

通过黄河下游特征水沙年及三门峡水库不同方式运行期间泥沙输入与输出的分析，排沙能力的对水沙条件依赖关系的分析，论述了黄河下游排沙特性，并对黄河排沙的径流需求量作了探讨，为黄河流域可持续发展工程建设，如南水北调供水规划、建立黄河流域水资源配置体系，提供科学依据。     

潼关水文站近十年水沙情势分析

三门峡水库自2002年11月起开始进行"318"原型试验,试验期间为降低潼关高程采取了多种措施,包括改变万家寨水库运用方式,开展利用并优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验,同时配合小浪底水库开展黄河调水调沙等治黄专项工作。文中通过对三门峡水库入库潼关水文站2003年至2014年的水沙情势分析,对三门峡水库原型试验运用方式及冲淤规律进行分析,探寻不同水沙组合条件下的水库科学调度方式。     

1955-2014年黄河内蒙古河段水沙变化特征分析

深入剖析黄河内蒙古河段水沙变化特征是研究黄河治理方略、水沙资源配置及重要水利工程布局的前提和基础。为此,以1955-2014年黄河内蒙古河段3个主要水文控制站（巴彦高勒站、三湖河口站、头道拐站）长时序水沙数据为对象,采用水沙年内不均匀性、集中度及变化幅度等指标值,及Mann-Kendall趋势检验和小波分析法,深入探讨了内蒙古河段水沙年内分配与年际的变化特征。结果表明：黄河内蒙古河段水沙序列年内变化表现为输沙量的不均匀程度和集中度比径流量的大,各站径流量集中期多在8、9月,输沙量集中期基本全在8月;水沙序列年际变化表现为水沙量呈显著减少趋势,水沙序列具有多尺度振荡的特点,存在着年际尺度和年代际尺度的周期变化规律。     

河道水沙变化过程的多重分形研究——以长江重庆河段为例

河道水沙变化过程具有非线性特征,基于长江寸滩站、朱沱站和嘉陵江北碚站(简称"三站")1955-2011年的水文资料,应用多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA方法),研究长江重庆河段水沙变化过程的多重分形特征。结果表明:三站日流量和日输沙率序列具有多重分形特征,该多重分形特征是由序列的长程相关性引起的;日流量序列的奇异谱呈右钩状曲线,小涨落的影响在序列中占优势,日输沙率序列的奇异谱对称,大小涨落的标度行为在序列中基本一致;水沙时序变化的复杂程度可用多重分形谱宽Δα表征,且日输沙率序列的Δα相对较大,变化更为复杂;不同时段水沙序列的谱曲线形状存在较大差异,丰水丰沙时序的谱曲线较宽,顶部较圆滑,Δα较大,枯水枯沙时序的谱曲线较窄,顶部较尖锐,Δα较小。     

赣江外洲站近50年水沙变化规律

基于赣江外洲站年径流量时间序列(1957-2008年)和年输沙量时间序列(1966-2008年),采用肯德尔秩次相关检验法、有序聚类分析和秩和检验法、小波分析法对赣江水沙变化规律进行分析.结果表明:年径流量时间序列趋势变化不明显,不存在显著跳跃点,当时间尺度为17时,存在以10～12a为周期的丰枯变化.年输沙量时间序列下降趋势明显,在1984年和1998年附近发生跳跃,周期性变化可分为两段,1966-1986年间,在时间尺度为6时平均变化周期约为4a,1986年后,在时间尺度为1时平均变化周期约为3.7a.水土保持、人工采砂、万安水库拦沙等是影响赣江输沙量显著变化的主要因素.     

水保措施减沙水代价分异与渭河减沙增流模拟

近年来渭河流域水沙问题突出，明显表现在径流量和泥沙量减少，下游河道泥沙淤积严重，河势恶化，同流量水位抬高，洪灾频发等，已经成为目前环境和灾害等研究的热点问题。渭河流域水沙问题的产生受降雨量减少、流域水土保持、水资源开发利用和三门峡水库的修建和运行等自然和人类活动等多因素影响。水土保持作为解决水沙问题的重要途径之一，在减少泥沙的同时也会减少径流量，对流域水资源、水环境的影响已经引起了广泛讨论，而且已有学者明确提出在黄土高原地区需要提倡节水型水土保持。     

刘家峡水库对水沙变异影响分析

利用刘家峡水库运行前后进出库控制站的水文资料,对水库运行以来的径流泥沙特征进行了分析。研究表明:(1)水库运行对进出库年径流量影响很小,对年内分配影响大;(2)单库运行期水库蓄水拦沙,出库洪峰流量削减,年内径流量分配发生变化,泥沙量大幅度减少;(3)龙羊峡水库运行后的联合运行期,洪峰流量略有削减,年内蓄水过程改变后仍有一定的拦沙作用,出库含沙量较单库运行期增加;(4)水库运行减小了出库含沙量,并没有改变出库含沙量与入库含沙量的线性关系。     

丹江口水库入出库径流多时间尺度变化特征分析

为了认识丹江口水库运行对河道径流改变的影响,更好地指导汉江流域水资源利用,采用Morlet小波分析方法,对丹江口水库1956~2012年入库及出库径流序列进行研究,探讨了该水库入出库径流的丰枯变化情况及其准周期特征。研究结果表明,20世纪90年代以前,丹江口水库来水量经历了多次丰枯交替变化过程,其中,60年代中后期、70年代中期和80年代前期为丰水期,其余为枯水期;20世纪90年代以后,丹江口水库来水呈现出整体偏枯的趋势;水库运行对径流的影响主要体现在对年内分配过程的改变上,通过拦蓄汛期洪水,加大了枯期的下泄水量;水库的调蓄并未改变径流的主要周期,入库和出库径流均保持10个月尺度的主周期,其他时间尺度上的周期变化不太明显。     

变化环境下嫩江富拉尔基站径流响应

以嫩江富拉尔基断面以上流域为研究区,分别采用统计方法和模型方法,评价土地利用变化和尼尔基水库运行对径流变化的影响,并分析两者综合影响下径流的变化趋势。结果表明:尼尔基建库前后流域土地利用变化不明显,而下游径流变化明显,水库对径流变化的影响更大;SWAT模型适用于研究区径流模拟,水库运行、土地利用变化对径流变化的影响分别占92.86%和7.14%;相同降水和水库运行条件下,1990—2020年土地利用变化具有使年径流量先减少后增加的效应,水库运行对径流的年内分配有显著影响。     

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。     

潼关高程升高及其解决方法

潼关1000m^3/s水位升高并居高不下 的主要原因是近年来黄河汛期来水急剧减少造成的，由于在短期内难以增加来水量，解决问题的方法应该主要集中于降低坝前水位，打开最后两个导流底孔，增加汛期水库8敝泄的时间、减少非汛期蓄水量和解除黄河发生百年一偶洪水时三门峡水库拦洪的任务等，是目前可能实施的一些方法，与汛期巨大的来沙量相比，疏浚的泥沙量相对很小，是难以发生作用的。     

黄河下游水沙变异与河道响应

对龙羊峡、刘家峡和三门峡3座水库修建后黄河下游的水沙变异与河道响应情况进行了分析,认为:①三门峡水库运用后,汛期下泄水量占全年的比例平均为45%,和天然情况相比减少了15%,排沙量更为集中(占全年的95%以上),和天然情况相比增大了10%左右,水沙更趋不平衡;②汛期洪水减少,洪峰流量和洪峰期水量减小,含沙量增大,形成小水带大沙;③洪水的造床作用明显减弱,使得河流平面尺度和断面尺度减小,河床冲淤演变所涉及的范围有所减小,河道的淤积更加局限在中水河槽内,主槽和嫩滩的淤积导致了“二级悬河”的发育和发展。建议在现有水库对水量实行调节的同时,尽快修建中游泥沙调节水库,实现黄河水沙的统一调控,创造比较和谐的水沙关系,维持黄河健康生命。     

Human impacts on runoff regime of middle and lower Yellow River

In this study, the 54-year (1950 to 2003) monthly runoff series from February, April,August, and November, as well as the annual runoff series, measured at both Huayuankou and Lijin hydrological stations were chosen as representative data, and the continuous wavelet transform (CWT) was applied to analyze the impacts of human activities on the runoff regime of the middle and lower Yellow River. A point of change in 1970 was first determined, and the observed series before 1970 were considered natural runoff while those after 1970 were restored according to linear trends. Then, the CWT was applied to both the observed and restored runoff series to reveal their variations at multi-temporal scales, including the five temporal ranges of 1-4,6-8, 9-12, 16-22, and 22-30 years, and the trend at the temporal scale of 54 years. These analysis results are compared and discussed in detail. In conclusion, because of the impacts of human activities, there have been significant changes in the runoff regime in the middle and lower Yellow River since 1970. The decaying tendency of annual runoff has become more pronounced, and the inner-annual distribution of runoff has changed, but human activities have had little impact on the periodic characteristics of runoff.     

近60多年洞庭湖水沙演变特征及其与人类活动的关系

基于1955—2018年洞庭湖水沙数据,运用Mann-Kendall检验法、双累积曲线等方法分析了洞庭湖近60多年水沙演变特征及其与人类活动的关系。研究结果表明:①受长江荆江段河道变化以及水利枢纽建设等的影响,三口、四水入洞庭湖水沙呈显著下降趋势,其中以三口输沙量的变化最为显著,且受三口水沙变化的影响,城陵矶年径流量与输沙量均呈下降趋势;②1955—2018年,洞庭湖湖盆泥沙淤积量呈显著下降趋势,泥沙淤积量的减小主要与由水利工程建设等人类活动引起的三口输沙量的减小有关;③水利工程建设等人类活动降低了水体中的泥沙浓度,使得径流-输沙双累积曲线发生偏折,通过建立偏折前后累积径流-输沙关系,可定量评价人类活动对洞庭湖水沙的影响。水利工程建设等人类活动使得三口、四水以及城陵矶输沙量平均每年分别减少0.69×10⁸ t(2003—2018年)、0.22×10⁸ t(1986—2018年)和0.21×10⁸ t(1981—2018年)。     

新时期三门峡水库的地位和功能

三门峡水库投入运用以来，在确保黄河下游防洪、防凌安全等方面发挥了巨大的作用，在水库调度、机组抗磨蚀等方面取得了丰硕成果，为多泥沙河流水库如何长期保持有效库容探索出了一条成功之路。小浪底水库修建后，根据黄河治理开发规划及黄河下游洪水处理调度和水资源综合利用的要求，三门峡水库仍须承担相当繁重的任务：①按照小浪底水库设计要求，只有当小浪底、三门峡、故县、陆浑4座水库联合调度时，黄河下游才能达到千年一遇防洪标准。小浪底水库死库容淤积完后，需要三门峡水库配合运用的防洪库容将更大。②当黄河下游发生严重凌情时，小浪底正常运用后的库容不能满足下游防凌的要求，仍需要三门峡与小浪底两水库联合控制。③随着黄河流域经济的快速发展，三门峡水库将在未来的供水体系中占有十分重要的位置。④三门峡、小浪底和西霞院3座水利枢纽将组成梯级水库群，小浪底水库承上启下，发挥中心枢纽的作用，但小浪底水库库容也是有限的，一些问题仍需要三门峡水库配合才能得到解决。此外，三门峡水库建库初期，破坏了当地的自然环境，而投入运用40多年来，非汛期蓄水，汛期降低水位，经过自然的修复和人工的建设，在库区形成了独特的生态系统和自然环境，在库周形成了依托水库发展的社会经济模式，因此三门峡水库不仅承担着流域治理开发而赋予的任务，而且对库区自身的发展起着重要作用：①保护和改善库区湿地生态环境。②为库区沿岸工农业用水提供保障。③改善库区水质。④支撑三门峡市的发展。     

考虑鱼类繁衍需求的三峡水库汛期调度要求及可行性探讨

长江中下游鱼卵数量急剧减少,鱼类繁衍期推迟。针对鱼类繁衍需求,本文通过总结鱼类繁衍条件,提出鱼类繁衍期三峡水库泄流要求及生态调度方案,并计算分析历史径流满足生态调度方案的程度;通过建立繁衍前期和繁衍期来流关联,提出天然径流不满足情况下的预蓄调度方案并探讨其可行性。结果表明:2004-2013年三峡水库入库径流满足生态调度方案的程度较低,需采取预蓄水量措施;在实际入库径流情况下,预蓄水位范围为145.00~159.34 m;在80%概率入库径流下,预蓄水位范围为145.00~156.63 m。如按80%概率的入库径流预蓄水量,当预报预泄期为7天时,预蓄调度方案不会增加三峡水库的防洪风险。