黄河下游典型年份水沙条件与河床演变特征分析

文章采用实测资料分析方法,研究黄河下游典型年份的水沙条件与河床演变特征。研究结果表明:黄河下游2006年是典型枯水枯沙年份,年水沙量与多年同期相比均偏少。全年洪水过程仅2场,分别是6月小浪底水库调水调沙洪水和8月小浪底水库异重流排沙产生的“06·8”洪水。黄河下游河道2006年利津以上冲刷1.318亿m~3,冲刷集中在夹河滩以上,非汛期冲淤沿程分布具有“上冲下淤”的特点。     

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.     

小浪底水库2002年调水调沙下游河道洪水演进跟踪模拟计算

本文采用黄河下游河道洪水演进数学模型，开展了2002年汛期小浪底水库调水调沙下游河道洪水演进与河床冲淤演变时实跟踪计算，计算结果与调水调沙后整编的实测资料对比分析发现，该模型能够较准确复演天然河道的水沙演进与河床冲淤演变过程．可以在黄河下游河道洪水演进及河床冲淤演变预测中应用。     

小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究

小浪底水库拦沙运用初期,黄河中游来的峰高、量小、沙多又不够一次调水调沙过程的洪水(在考虑水库前期可调水量之后)入库后一般会形成异重流,且出库沙量大、粒径细,因此水库应及时排出;但如果水沙搭配不好,也会使下游河道发生淤积,且呈现沿程均淤的特点;随着排沙期平均流量的增大,全下游淤积比不断减小,并可以由淤积转为冲刷。针对这类洪水,推荐以下游河道不淤积的关系式进行水沙调控,可以在水库适当补水的情况下实现下游河道少淤甚至不淤的排沙效果。     

黄河调水调沙调控指标及运行模式研究

分析了小浪底水库运用以来黄河调水调沙运用效果及出现的新情况,从充分发挥调水调沙水流输沙效率出发,研究提出了黄河调水调沙调控指标,即调控流量为2 500～4 000m3/s,洪水历时不小于6d,汛前调水调沙洪水峰型宜采用矩形峰,在调水调沙水量充足的条件下,调控流量在保障下游滩区安全的前提下取大值;根据当前小浪底水库所处的运用阶段和水沙调控运用的要求,提出小浪底水库调控目标应转向水库适度拦调泥沙,尽可能长期维持黄河下游4 000m3/s左右中水河槽,调水调沙运用应综合考虑小浪底库区淤积和下游河道主槽过流能力变化等因素,选用适宜的调水调沙运用模式。     

黄河下游"04·8"洪水输沙特性与冲淤分析

对黄河下游“04.8”洪水的输沙特性与冲淤情况进行了分析,并与2004年各场洪水的水位流量和平均河底高程的变化情况进行了对比,结果表明:①“04.8”洪水进入下游的沙量为1.4亿t,它在黄河下游河道的总淤积量在0.06亿~0.14亿t之间,河道排沙比达91%~96%,河道输沙能力很强,对黄河下游河道淤积的影响很小;②比较“04.8”洪水和2004年前几场洪水的同流量水位,除了孙口站的同流量水位和2004年调水调沙时的第一场洪水相近外,其他水文站的同流量水位均显著低于前几次洪水的同流量水位,说明“04.8”洪水对黄河下游河道的过流能力没有产生不利影响;③“04.8”洪水沙峰附近同流量水位表现低的原因,主要是高含沙洪水期间河槽发生了剧烈冲刷;④在平均流量2 000m3/s左右,黄河下游河道对小浪底水库异重流排沙具有很高的输沙能力。     

三门峡水库在黄河调水调沙体系中的作用

三门峡水库是黄河防洪工程体系的重要组成部分,对黄河中游水沙起着重要的调控作用。自2002年起,为减少黄河下游河道淤积与恢复河槽的过洪能力,黄河水利委员会组织和开展了以小浪底水库运用为主的黄河调水调沙实践活动,三门峡水库参与了多次黄河调水调沙生产运用,在运用过程中科学制定调度方案,通过对枢纽泄流排沙设施的调节与控制,为小浪底水库调水调沙运用提供所需水沙量。对三门峡水库运用进行的分析表明,三门峡水库运用在黄河调水调沙过程中起着承上启下的作用,能有效控制小浪底水库入库水沙的时空分布过程,有利于小浪底水库库区明流段淤积形态的改善及小浪底水库人工塑造异重流形成与消亡的控制,提升小浪底水库的排沙效率,增加并恢复黄河下游主河槽的过洪能力。同时,有利于三门峡水库自身的排沙减淤与淤积形态的改善。     

黄河调水调沙对花园口水文站测验河段的影响

调水调沙实验是小浪底水库生产运行之后黄河上的一项重大治黄实践,先后进行的9次调水调沙实验对黄河下游河道水沙关系的调节以及冲刷下游河道取得明显的效果。黄河花园口是调水调沙实验最重要的控制断面之一,其数据作为小浪底水库调水调沙的重要水文依据。文章利用花园口水文站2002～2007年小浪底水库调水调沙试验期间的实测水位、流量、含沙量、大断面资料,通过对上游来水来沙情况、断面水位～流量关系、同流量级水位变化、测验河道过水能力、洪水传播历时进行分析计算,来有效研究小浪底水库调水调沙的运用对花园水文站测验河段的不同影响,探寻花园口河道特性及其洪水演进规律。     

黄河下游不同流量级洪水冲淤特性的计算与分析

运用黄河下游水文学冲淤计算模型,对2002年和2009年小浪底水库调水调沙试验方案进行了计算,计算结果与实测值吻合较好。以2002年调水调沙总水量为控制指标,选取2002年地形(长期淤积)和2009年地形(长期冲刷)为边界条件,以清水下泄和来沙系数为0.01 kg.s/m6两类洪水,按照不漫滩、平滩和小漫滩三种方案,计算了黄河下游河道在不同边界条件下的滩槽冲淤量,以及各河段平滩流量的变化特征,对比分析了两类洪水在不同方案下的滩槽冲淤效果。对于清水冲刷,当以下游河道的最大平滩流量控制小浪底水库下泄流量时,全下游的冲刷效益最大。对于来沙系数为0.01kg.s/m6的高含沙水流,流量级越大,全下游的主槽冲刷量和平滩流量增幅越大,但淹没损失也较大。需要通过进一步研究,得到使全下游冲刷效益和淹没损失达到最优化的流量,作为小浪底水库的调控下泄流量。     

小浪底水库淤积与下游河道冲刷的关系—“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之六

从理论上证明紧靠水库下游河道的排沙比与水库排沙比有密切关系,并且几乎是单值的函数.利用三门峡水库20年运行资料,建立了其排沙比与下游河道排沙比的关系.同时用小浪底水库初期运用7年资料进行了检验,证明是符合实际的,进而给出了在不同来沙条件下,小浪底水库各种淤积情况时下游河道排沙比、冲刷数量、减淤比及减淤时间.下游河道排沙比与水库排沙比关系表明,河道冲刷量与减淤量均存在极大值,这表明该关系表达机理的深刻.显然这个关系对调水调沙是很重要的,可以立刻作出有效的选择.     

黄河中下游水沙的时空调度理论与实践

利用小浪底水库不同泄水建筑物的组合，塑造一定历时、流量、含沙量及泥沙颗粒级配的下泄水流与下游伊洛河、沁河的“清水”对接，在花园口站形成协调的水沙关系，实现既排出小浪底水库的库区泥沙，又不淤积下游河道的目标。2003年9月6～18日，黄河水利委员会就该理论开展了原型试验，试验结果表明：①利用异重流排沙和浑水水库排沙的特点，达到了小浪底水库拦沙初期“拦粗排细”、减缓库区淤积的目的；②利用小浪底-花园口区间的洪水资源，将小浪底水库排出的细泥沙输送入海，并且不增加下游河道淤积，提高了水流的输沙效率；③实现了下游河道减淤与减灾的统一。     

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。     

黄河下游河道洪水冲淤临界水沙条件的研究

本文总结了以往对黄河下游河道冲淤临界条件的研究情况,根据非饱和输沙理论导出了河段排沙比与水沙系数关系,通过1960～1999年422场次洪水资料的统计分析,建立了黄河下游各河段的冲淤临界水沙条件,该水沙条件包括了洪水平均流量、含沙量,给出了黄河下游花园口以上、花园口～高村、高村～艾山、艾山～利津4个河段在不同三黑小(三门峡、黑石关和小董3站)水沙组合情况下的冲淤关系,该临界水沙条件可为小浪底水库调度决策以及黄河下游治理提供参考。     

黄河下游洪水期沙峰滞后特性研究

简要分析了黄河水沙异源的情况，指出沙峰滞后、洪峰与沙峰不同步是造成黄河下游涨冲落淤和小水大灾的主要原因。根据小浪底下游各站沙峰均滞后于洪峰的35场洪水，对沙峰滞后于洪峰的特性进行了剖析，建立了小浪底、花园口、夹河滩、高村、孙口、艾山、利津各河段沙峰滞后时间与上站洪峰流量、沙峰含沙量、洪水传播速度、悬移质泥沙群体沉速之间的回归方程，可以用来查补延长沙峰滞后时间，为下游各站沙峰传播时间的准确预报提供依据。     

黄河洪水演进洪峰增值现象及其机理

2004～2006年小浪底水库异重流排沙期间,在小浪底～花园口区间出现了下断面的洪峰流量明显大于上断面洪峰流量的洪峰增值现象.本文详细描述了洪峰增值现象发生过程和主要特征.通过对黄河小浪底水库及其下游河道实测资料的研究和水力学理论分析认为,洪水发生洪峰增值的主要原因是河道糙率的大幅度减小.河道糙率与水流含沙量、悬沙级配、床沙级配、床沙床面形态、河道断面形态及河岸周界情况等因素有关.在小浪底水库异重流排沙之前有清水下泄过程,使河道床沙粗化,糙率大幅度增大,当异重流出库后,高浓度细颗粒泥沙使水流黏性增加、紊动削弱,河床被极细沙填附,河道糙率大幅度减小,导致后续水流流速加大,并赶上前方水流,发生洪峰叠加.     

黄河小浪底水库库区水流泥沙运动规律分析

结合1997～2001年黄河小浪底水库库区水文泥沙测验资料,采用水文分析的方法,分析施工运用期、蓄水运用初期等不同时期库区各因子站的水流泥沙运动特征、库区泥沙淤积量及其淤积形态和水库初期运用的回水影响等,并着重分析2000年洪水期含沙量变化过程以及库区泥沙淤积上延现象,初步得出库区不同时期的水流泥沙运动基本规律.由于受当时设站规模的限制,库区水文泥沙资料尚存在不足.今后需加强小浪底水库泥沙淤积状况的监测,收集更广泛的库区水流泥沙资料,为制定小浪底水库运行调度方式奠定基础.     

黄河调水调沙

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协调的强大功能。小浪底水库位于控制进入黄河下游河道水沙的关键部位，该水库控制了黄河径流量的91％，控制了近100％的黄河泥沙，2002年7月4日进行的黄河首次调水调沙试验控制花园口断面流量不大于2600m^3/s，平均含沙量不大于20kg/m^3，小浪底水库泄流历时不少于10天，黄河下游河道共冲刷泥沙0．362亿t，试验达到了预期的目的。通过这次试验，共取得测验数据520万组，这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，试验证明，利用水库调水调沙，将不协调的水沙关系调节为相协调的水沙关系，是有利于输沙入海、减轻下游河道淤积甚至冲刷下游河道的有效途径之一。     

2003年黄河调水调沙试验

2003年的黄河调水调沙试验开始于9月6日9时,至9月18日18时30分结束,历时12．4天。通过以小浪底水库为主的四库联合调水调沙,有效地利用小浪底一花园口区间的清水,与小浪底水库下泄的高含沙水流进行水沙“对接”。在试验过程中,采取了陆浑水库适时调控、故县水库控泄运用,尽量拉长、稳定小花问的流量过程,以利于小浪底水库配沙;以小浪底水库的实时水沙调控,稳定花园口站水沙过程的调度方式。通过前期实测资料分析、数学模型计算和实体模型试验,紧紧围绕这次调水调沙试验的主要目标,控制花园口流量2400m3／s、含沙量30kg／m3。这次调水调沙试验使下游主河槽过流能力得到进一步恢复,下游河道总冲刷量0．456亿t,全河段大都发生了冲刷,从而为今后实施水库多目标调度、兼顾各方面效益积累了新的经验。     

山东黄河泥沙特性及沙峰运移规律

在论述黄河山东段泥沙时空分布及不同时期泥沙粒径变化的基础上，重点分析了洪水过程中沙峰的运移规律：山东河段沙峰的削峰率为沿程向下游递减，且与沙峰的大小成正比；沙峰沿程输沙量变化，高村至艾山段沿程减小。艾山至利津段基本稳定。沙峰运移过程中与相应洪峰发生的时间一般是不同步的，高村至艾山段，沙峰常超前于洪峰，而艾山至利津段，沙峰常滞后峰；不漫滩洪水，沙峰一般滞后于洪峰，漫滩洪水，沙峰一般超前于洪峰。