官厅水库流域水沙优化配制与综合治理措施研究I-水库泥沙淤积与流域水沙综合治理防略

本文就官厅水库泥沙淤积过程和流域水沙综合治理进行了研究,指出入库水少沙多、蓄水拦沙运用等是造成官厅水库严重淤积(包括拦门沙淤堵及坝前淤积)的主要原因,三角洲淤积形态与淤积分布不均衡是官厅水库泥沙淤积的主要特征;泥沙严重淤积导致官厅水库防洪标准降低、供水无保证、库周淹没损失扩大,以及影响泄洪建筑物的安全和发电供水质量等一系列问题;从官厅水库流域水沙配置的角度,提出了上游拦沙(水土保持和水库拦沙)、中游用沙(水沙综合利用和优化配置)、库区治沙(挖泥疏浚)和下游排沙用沙等内容的流域水沙综合治理措施,给出了官厅水库泥沙淤积治理的应急、近期及中长期的治理方案.     

官厅水库流域水沙优化配置与综合治理措施研究Ⅰ——水库泥沙淤积与流域水沙综合治理方略

本文就官厅水库泥沙淤积过程和流域水沙综合治理进行了研究，指出入库水少沙多、蓄水拦沙运用等是造成官厅水库严重淤积(包括拦门沙淤堵及坝前淤积)的主要原因，三角洲淤积形态与淤积分布不均衡是官厅水库泥沙淤积的主要特征；泥沙严重淤积导致官厅水库防洪标准降低、供水无保证、库周淹没损失扩大，以及影响泄洪建筑物的安全和发电供水质量等一系列问题；从官厅水库流域水沙配置的角度，提出了上游拦沙(水土保持和水库拦沙)、中游用沙(水沙综合利用和优化配置)、库区治沙(挖泥疏浚)和下游排沙用沙等内容的流域水沙综合治理措施，给出了官厅水库泥沙淤积治理的应急、近期及中长期的治理方案。     

小浪底水库运用以来库区泥沙淤积分析

为了提高小浪底水库排沙效果,延长水库拦沙寿命,对水库运用以来库区的淤积情况进行了分析。结果表明:(1)小浪底库区干流仍为三角洲淤积形态,三角洲顶点距坝16.39 km,高程为222.59 m。远离大坝的支流沟口淤积面均高于支流内部,支流畛水出现明显的拦门沙坎,高度为9.9 m。(2)汛期库区年均淤积2.117亿t,占总淤积量的92%。高程235 m以下淤积泥沙33.983亿m3,是淤积的主体。大坝—HH20、HH20—HH38库段是淤积的主要库段,分别淤积19.972亿m3、11.101亿m3,占总淤积量的61%、34%。干流淤积量为26.136亿m3,占总淤积量的80%。(3)淤积物中,细沙、中沙、粗沙分别占总量的39.7%、28.9%、31.4%。中细泥沙,尤其是不会造成下游大量淤积的细沙淤积在水库中,减少了拦沙库容,降低了水库的拦沙效益,缩短了水库的拦沙寿命。     

三峡水库泥沙淤积及减淤措施探讨

受上游水库蓄水拦沙、水土保持工程实施、河道采砂及气候变化等因素的影响,三峡水库的入库水沙条件发生了明显变化,水库淤积量大幅度减少。根据实测资料,分析了蓄水以来三峡水库淤积特性,以及减淤措施的实施时机及效果。研究表明:在入库沙量大幅度减少的前提下,三峡水库淤积大为减轻;汛期实施沙峰调度能够增大排沙比,减少水库淤积量;消落期实施库尾减淤调度能够有效缓解库尾局部河段淤积;局部河段清淤能够高效清除淤积泥沙,确保航道畅通。研究结果丰富了水库泥沙淤积管理方法和水库泥沙调度理论,为水库长期保持有效库容提供了参考。     

三峡水库试验性蓄水以来长江上游来水来沙变化

三峡水库试验性蓄水以来,水库上游水沙条件进一步发生变化,导致三峡入库水沙过程和组成发生改变,研究三峡水库试验性蓄水以来入库水沙变化对研究库区冲淤特性改变具有重要意义。本文基于实测水沙资料,对三峡水库试验性蓄水以来上游来水来沙变化进行系统分析。结果表明：受上游溪洛渡、向家坝水库相继蓄水运行影响,金沙江干流来沙显著减少,导致三峡入库(朱沱+北碚+武隆)泥沙由2003—2012年年均的2.03亿t减至2013—2020年的0.87亿t;区间支流来沙占比增大,且主要集中在年内几场暴雨洪水输沙过程中。岷沱江、嘉陵江流域成为三峡入库泥沙主要产区,金沙江来沙占寸滩站沙量的比重仅为1.8%。受上游水库拦沙影响,仅粒径很细的冲泻质才能被水流挟带下泄,三峡入库粗颗粒泥沙含量有所减少,2008—2020年寸滩站粗颗粒泥沙含量由1987—2002年、2003—2007年的10.3%、7.1%减少至4.5%。     

官厅水库近十年来的淤积发展

在大量实测资料的基础上，分析了官厅水库近十年来（１９８５年～１９９５年）入库水沙的变化及发展趋势，库内泥沙淤积的数量及其分布特点，妫水河拦门沙坎及三角洲尾部段的淤积发展及影响因素等。并对官厅水库如何缓解淤积发展，改变不利局面提出了建议。对水库今后的管理运用有一定的指导意义。     

泥沙输移变化与长江中游水患

通过分析历史和近期长江中游的泥沙输移变化，深入剖析了该区域洪灾形势愈演愈烈的原因。长江中游泥沙输移变化主要表现为泥沙淤积向干流螺山-汉口河段的转移，累积性的泥沙淤积引起了干流和湖区全局性水患加剧。随着中上游人类活动加剧，区域水沙灾害发展趋势恶劣。根治长江中游水沙灾害的主要途径是将沙量减少1．8亿t，远期措施是通过上游水保和水库拦沙减少来沙，近期措施主要是处理好中游泥沙的淤积部位。三峡建库后出库沙量过程和对应的下游冲刷回淤过程也说明减少1．8亿t沙量是必要的。     

小浪底水库运用以来库区淤积形态分析

分析了小浪底水库运用以来库区的淤积形态,结果表明:水库非汛期蓄水拦沙,淤积形态变化不大;调水调沙期间及汛期发生洪水时,淤积形态受水沙条件、边界条件及水库运用方式的影响而调整,截至2010年汛后,小浪底全库区断面法计算淤积量为28.225亿m3,其中干、支流淤积量分别为22.395亿m3、5.830亿m3,支流淤积量占总淤积量的20.7%;库区干流呈三角洲淤积形态,并逐步向下游推进,支流口门淤积较为平整,支流河床纵剖面沿流向呈现一定的坡降;畛水沟口形成了高10.5 m的拦门沙坎,建议开展畛水拦门沙坎的防治研究。     

小浪底水库泥沙淤积问题初步探索

对小浪底水库泥沙淤积问题进行了分析,结果表明:目前水库运用中所采用的库区和漏斗区泥沙淤积测验、泥沙信息采集与管理及调水调沙等手段,对控制和调整水库泥沙淤积是有效的;通过消除干流泥沙淤积的"翘尾巴"现象,可使干流淤积三角洲顶点往坝前迁移;应限制支流河口拦门沙坎的形成与发展;建议加强观测与泥沙信息管理,确保进水塔前闸门启闭安全以及排沙洞进口段不淤堵。     

上游来水来沙变化及对重庆河段泥沙淤积的影响

三峡水库按175 m方案正常蓄水运行后,处于回水变动区的重庆河段将具有水库和天然河道的双重特性,随着水库运行时间的增长,该河段将呈现累积性泥沙淤积趋势.根据长江寸滩站和嘉陵江北碚站长系列水文观测资料分析,近年来三峡入库泥沙明显减少,而随着金沙江和嘉陵江上游梯级开发的逐步实施,上游大型水库拦沙效益将逐步显现,重庆河段的来沙量将进一步减少,可有效减缓重庆河段泥沙淤积速率,减少淤积总量和边滩淤积,增加三峡水库的兴利库容利用率,有利于重庆河段岸线及水资源综合利用.     

闹德海水库水沙特征分析

水库改变了河流的水流条件和泥沙运动状态,造成了泥沙在水库库区的泥沙淤积。开展闹德海水库水沙特征分析研究的目的是掌握水库淤积的规律,为水库淤积的治理提供科学依据。对闹德海水库1965—2010年水文泥沙资料及库区淤积测量成果的分析表明:闹德海水库的水沙年内分配明显不均,入库水沙量年际变化较大,总体呈逐年减少的趋势;水沙输入具有明显的异源性,上游三站来沙量对水库淤积的贡献率为石门子站三家子站白庙子站。     

黄河干流泥沙空间分布研究

利用实测水沙资料,系统分析了1950～2005年不同历史时期、不同河段、不同分布单元黄河泥沙分布的特点以及人类活动的影响.结果表明:黄河干流泥沙分布在不同时期表现出不同的特点,其主要影响因素是水沙条件和人类活动:上游地区人类活动对干流泥沙分布影响最明显的主要是引水引沙和水库调度,其影响机理都是减少了进入中下游的输沙水量,从而增加了河道淤积;中游地区对黄河干流泥沙分布影响最明显的人类活动是水土保持和水库调节,水库蓄水拦沙运用对黄河干流泥沙分布的影响是直接的、显著的,而水库正常运用期,水库调度只是在一定范围内、一定时段对黄河干流泥沙分布产生影响;下游地区对黄河干流泥沙分布影响最明显的人类活动是引水引沙和滩区生产.     

小浪底水库支流河口淤积特性分析

文章对小浪底水库支流河口淤积变化特性进行了分析,从理论和实测数据分析反映,小浪底水库在没有完成拦沙淤积库容前,受水库运行方式的影响,主河道出现明显刷槽几率不大,干流主要以淤积粗沙为主,支流河口形成明显拦门沙坎的条件不具备。小浪底库区支流淤积以异重流倒灌淤积为主,在目前不具备采用工程措施的条件下,调节水沙关系,利用支流拦沙库容淤积粗沙是延长小浪底拦沙库容使用年限的重要途径之一。     

小浪底水库运用情况分析

对小浪底水库下闸蓄水至2005年的运用情况进行了分析，并将运用效果与设计成果进行了对比，结论认为：①水库自投入运用至今均处于拦沙初期运用阶段；②水库运用以来，干流淤积三角洲顶点位置随着库水位的变化逐步向下游推进；③库区淤积形态与设计淤积形态相比，总体看来淤积部位偏上游，但未侵占长期有效库容；④库区泥沙主要以异重流形式输移，排沙比与设计成果基本一致；⑤从目前支流纵剖面形态看，各支流均未形成明显的拦门沙坎，随着库区淤积量的不断增加及运用方式的调整，拦门沙将逐渐显现。建议今后加强对支流纵剖面、异重流倒灌和水库冲刷的观测，对支流拦门沙的形成及发展演变机理进行专题研究。     

长江上游水沙变化对三峡水库泥沙淤积的影响

1956-2015年通过宜昌站的径流量变化不大,输沙量却大幅减少至2003-2015年的43 mt/a,同期三峡水库拦沙率为75.8%。长江上游大型水库拦沙使三峡入库泥沙锐减,尤其是向家坝和溪洛渡水库运行后,2013-2015年的年均入库泥沙量较2003-2012年减少了64.8%,至71.4 mt/a,向家坝站年均输沙仅占入库总量的2.2%。三峡库区泥沙淤积呈不连续片状分布,主要分布在宽谷和弯道河段(D_(50)0.01 mm),且呈沿程细化,水库细沙淤积速度减缓但淤积率并未降低,细沙发生了絮凝沉积。     

柘溪水库拦门沙淤积及治理对策探讨

柘溪水库拦门沙淤积及治理对策研究课题 ,是应库区管理部门的邀请和委托 ,由长沙中南机电技术研究所漆富冬、熊心培等同志进行和完成的 ,并以我国优秀科研成果入选《中国九五科学研究成果选》丛书。研究成果首先明确了泥沙淤积是水库运行中五大环境工程地质课题之一 ;同时明确了将库尾和各支流入库口的泥沙淤积称为拦门沙 (ｓａｎｄｂａｒ) ,提出了对库区泥沙淤积的研究方向。拦河筑坝建立水库 ,使库区的河道落差集中到坝址 ,改变了原来河道的水沙流态和流速 ,引起了河道自然环境变化和河床演变。河道和各支流的上游坡度较陡 ,在洪水季节和…     

巴家嘴水库泥沙淤积与综合治理措施

巴家嘴水库建于黄土高原，水库泥沙淤积严重。通过对上游流域水沙配置、水库淤积特点、水库运行方式的研究，认为应该采取上游拦沙（水土保持）、修建上游水库与巴家嘴水库联合运行进行调水调沙、库区泥沙治理（河槽疏浚）等综合处理措施，以确保水库能长期稳定地发挥效益。     

官厅水库泥沙问题的研究

本文着重探讨了官厅水库这座在多沙河道上具有分支库区的、水库末端位于两条支流汇合处上游的典型水库淤积问题。该水库运用30年来,泥沙问题突出表现为支流河口形成拦门沙、淤积末端上延和输水洞被淤堵等。文中还讨论了流域人类活动对入库水沙和淤积的影响,并对今后研究方向和治理措施提出建议。     

水沙优化调度在抽水蓄能电站的运用

以滦河干流上某抽水蓄能电站为例,采用多目标规划的思想方法对抽水蓄能电站泥沙问题进行研究,通过建立的水库水沙联调多目标规划模型,对抽水蓄能电站拦沙库的补水能力和泥沙淤积进行模拟计算,分析和比较不同调度方案下拦沙库的有效库容和防沙效果,选出水沙联合优化调度的实施方案,提出解决此类电站泥沙引起的库容损失应对措施,指导解决工程建设实际问题。     

堤渠联合排沙减淤技术在克孜尔水库的应用

为解决克孜尔水库上游支流黑孜河的泥沙在鱼嘴附近淤积形成的拦沙底坎阻塞干流木扎提河的问题,提出了堤渠联合排沙试验方案,并通过试验确定了其在库区的布置方案。对方案实施前后汛期排沙资料进行的分析表明:若汛期库水位保持在1 135 m以下,入库流量小于750 m3/s,则能将支流黑孜河全年来沙量的85%排出库外;方案实现了干支流水沙运行路径分离的目的,有效地解决了黑孜河泥沙淤积对木扎提河的阻塞问题,基本实现了黑孜河库段的冲淤平衡,减缓了水库泥沙淤积速率。