三门峡水库运用水位对库区冲淤影响试验研究

通过实体模型对三门峡水库不同运用水位和水沙条件组合的5组方案进行了试验，对比分析了不同水沙条件和不同运用水位对库区冲淤的影响。试验结果表明，降低坝前水位可以调整库区淤积部位，有利于库区的冲刷和降低潼关高程，但有利的水沙条件对库区河道的冲刷和降低潼关高程更明显。     

基于滞后响应模型的三门峡水库冲淤计算方法

基于水库冲淤平衡纵剖面几何关系和机理分析,得到了潼关高程和库区累计淤积量平衡值的计算公式。进而考虑河道调整速率随冲淤状态及水沙条件变化,采用滞后响应模型单步模式建立了潼关高程和累计淤积量计算方法。结果表明,潼关高程计算值与实测值的决定系数R²在1975—2002年和2003—2018年分别为0.80和0.75,累计淤积量计算值与实测值的决定系数R²在1967—2002年和2003—2018年分别为0.95和0.84。利用准平衡时间与调整速率参数的关系,计算了潼关高程和累计淤积量达到准平衡态所需时间,结果显示,潼关高程达到准平衡态的时间约为10.2年,累计淤积量达到准平衡态的时间约为6.7年,表明潼关高程的变化滞后于累计淤积量的变化。此外,潼关高程和累计淤积量逐时段以平衡值为目标的调整过程体现了河床演变的自动调整与滞后响应特性。     

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。     

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。     

水库泥沙淤积滞后响应的理论模型

河床演变中普遍存在着滞后响应现象,而以往的水库泥沙研究对滞后响应现象很少考虑.本文在作者近期关于水库泥沙淤积滞后现象研究的基础上,从河床演变学的自动调整原理出发,建立了水库泥沙淤积滞后响应的理论模型.并以三门峡水库泥沙淤积为例,利用提出的理论模型分析了库区累计淤积量对流量加权平均坝前水位的响应、潼关高程对年入库水量的响应及水库末端比降对年平均坝前水位的响应,结果表明所建理论模型能够描述泥沙淤积的特征,为水库泥沙淤积的研究提供了一种新的方法.     

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。     

黄河小北干流和渭河下游淤积过程模拟

在分析黄河小北干流和渭河下游河道淤积的主要影响因素和演变机制的基础上,将河道淤积体纵剖面的平衡形态概化为一个由潼关高程抬升值ΔZ、初始河床比降J0和平衡比降Je所决定的三角形,得到了河道初始形态与平衡形态之间淤积体的体积计算公式,进而基于河床演变的滞后响应模型,建立了既能考虑河床调整的滞后响应特性又能考虑潼关高程和水沙条件协同作用的黄河小北干流和渭河下游河道淤积量的计算方法。采用1960—2001年黄河小北干流和渭河下游河道长系列冲淤资料对计算方法中的参数进行了率定,并采用2002—2010年实测河道冲淤资料进行了检验,结果表明,建立的计算方法能够较为全面地反映河床调整的驱动机制和内在机理,模拟计算及预报精度较以往方法有较大提高。结果还显示潼关高程对两河道的长期累计淤积过程的影响占主导地位,在1960—2011年实际水沙条件下,潼关高程每下降1m,小北干流和渭河下游累计淤积量分别减少约5.1亿m3和2.7亿m3;近期潼关高程和水沙条件对河道的淤积均具有重要影响,二者对2003年水库采用318m控制运用以来产生的河道减淤量的贡献约各占一半,体现了潼关高程和水沙条件的协同作用。     

近期改善三门峡库区淤积的措施及效果分析

三门峡水库建库以来，根据库区淤积和潼关高程变化的情况，采取了一系列改善库区淤积的措施。建库初期水库运用方式由蓄水运用改为滞洪排沙运用；枢纽工程增建和改建的泄流孔（洞）全部投入运用后，库区大量冲刷，潼关高程下降，为调水调沙运用创造了条件。1986年以来入库水量大幅度减少，库区淤积增多，潼关高程上升。为了适应水沙条件的不利变化，对水库运用方式作出相应调整和改善；在潼关河段实施清淤疏浚工程；加快河道整治步伐。由此，潼关以下河道形态发生有利变化，泄洪输沙条件改善，潼关高程相对稳定。     

潼关高程冲淤变化的影响因素及其作用机理

水库上游来水、来沙条件和水库运用方式是影响潼关高程抬升的独立影响因素;潼关上游来沙条件是造成潼关高程上升的唯一源泉,是介于水库运用方式和水量之间对潼关高程冲淤变化起调节平衡作用的淤积体供应源,而水库运用方式和来水条件之间的相互作用则决定了泥沙淤积的数量和部位。库区冲淤变化、潼古段冲淤变化及潼古河段疏浚清淤等是影响潼关高程抬升的间接因素。通过分析直接影响因素和间接影响因素对潼关高程的影响机理和作用,进一步阐释了潼关高程上升与渭河下游淤积发展的关系,为有关决策部门解决潼关高程缓慢上升和渭河下游淤积发展问题提供科学依据。     

三门峡水库高滩深槽形成过程及因素分析

三门峡水库运用初期形成的高滩深槽库区冲淤形态以及适当的泄流规模,为其蓄清排浑运用创造了条件。三门峡水库高滩深槽形成的过程是滩槽同步淤积抬升后主槽再冲刷下降。影响潼关以下库区主槽容积的主要因素为入库水沙条件、坝前运用水位和水库的泄流能力,当水库未发生滞洪壅水时,来水量的多少对主槽容积变化起主要作用。     

潼关高程影响因素及下降幅度探讨

分析了潼关河床的冲淤特性及原因,通过潼关高程的演变过程,详细论述了三门峡水库运用和来水来沙条件对三门峡库区的冲淤及潼关高程的影响程度,并探讨了三门峡水库敞泄运用后,潼关高程的可能降低幅度。     

三门峡水库控制运用原型试验成效分析

利用实测的水文、泥沙、河道淤积分布、水库运用等资料,分析了控制运用原型试验期间黄河三门峡水库在不同来水来沙情况下的冲淤变化特性、回水影响范围以及潼关高程的冲淤变化规律等.结果表明:在库水位不超过318 m运用下,潼关河段基本处于自然河道状态,其冲淤变化主要取决于来水来沙条件;在汛期运用中,采用空库迎洪、洪水期敞泄排沙等...     

潼关高程演变规律及其成因分析

潼关高程在历史时期是上升的，三门峡水库建成后上升加剧，工程改建后，稳定在326．64m。1986年以来，潼关高程上升原因有：降雨量偏估；龙、刘两库,蓄水使进入潼关水量减少；水保工程和用水增加等引起潼闫上下游河道淤积促使潼关高程上升；改善潼关高程应采取综合治理，多途径处理泥沙问题。     

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。     

汛期特殊运用年份水库冲淤特性分析

根据汛期特殊运用年份的水库运用情况，通过实际观测资料，与来水条件相似的正常运用年份对比分析潼关以下库区冲淤变化以及潼关高程升降的基本规律，对比分析可知：平水期适当抬高水位运用，不对潼关以下库区及潼关高程的自然冲刷状态产生不利影响；在洪水期水量沙量集中时，应尽量降低水位（295－298m)排沙运用，增加峰前比降，加大洪水冲刷力度，排沙效果会更好。     

不同措施对潼关高程影响实例分析

为了降低潼关高程，采取了多项措施进行原型试验。根据2003年的原型资料，分析了汛期潼关高程的下降过程及不同措施的影响，认为在汛期潼关高程的下降值中，有利水沙条件的作用约占60％；洪水期完全敞泄、非汛期三门峡水库控制318m运用、库区东卢湾裁弯取直工程的实施等也具有重要作用。因此的水沙过程是潼关高程下降和稳定的必要条件。     

潼关河床高程演变规律研究

潼关河床在历史时期就是缓慢上升，三门峡水库建成后加剧了上升速度，潼关河床的升降有多种因素：潼关上下游冲淤变化，干支流来水来沙及其不同组合、库水位变动等，黄河上游龙羊峡等水库的调节作用，也有一定影响，通过实测资料分析，得到基本规律，给出估算方法，预估出不同水沙系列的潼关高程发展趋势，有利水沙系列，潼关高程基本稳定，不利水沙系列，将逐年上升。     

稳定潼关高程的三门峡水库控制水位方案研究

本文分析了1974年以来三门峡水库运用中存在的问题,从稳定降低潼关高程的要求出发,结合"蓄清排浑"运用的必要条件,论证了潼关以下库区河道的富余挟沙能力状况。依据20世纪70年代以来资料,根据平衡排沙的要求论证了汛期敞泄运用的必要性,从保持年内冲淤平衡出发,论证了非汛期运用控制水位的取值及其淤积影响,提出了适宜的水库运用水位的方案。在方案论证过程中也考虑了非汛期尽可能发挥发电效益的因素。