黄河下游河床可能最大冲刷深度分析

1999年10月小浪底水库投入运用至2017年4月黄河下游河道累计冲刷量达29亿t,已超出以往研究提出的下游河道最大冲刷量,河道持续冲刷对下游供水和灌溉带来了严重影响。分析了三门峡水库拦沙期、小浪底水库运用以来下游河道冲刷变化及其对水位、比降等的影响,采用冲刷极限状态法和数学模型计算,分别预估了未来下游河床可能最大冲刷深度,并提出工程设计推荐采用成果,相比小浪底水库投入前,下游花园口至利津河段沿程自上至下最大冲刷深度为5.01 m～2.09 m,考虑2015年汛前已有冲刷,未来仍可继续冲刷1.66 m～0.54 m。成果可为黄河下游引黄涵闸改建及涉河项目洪水影响评价提供参考。     

对调水调沙理解的几个误区和有关质疑的讨论——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之十

由于黄河输沙和变形复杂,加之调水调沙和清水冲刷改变了原来河道的一些规律,从而使调水调沙一些深刻的机理难以被理解,因此出现了一些不同的看法,这是完全正常的。但是有不少看法,是认识上的误区。对这些误区进行了讨论,力求透过现象揭示本质：对第一个误区“小浪底水库造成下游河道冲刷基本是清水下泄作用,与三门峡水库初期运用并无差别”,指出从冲刷总量、冲淤部位、利津含沙量、洪水位降低、滩槽冲淤差别分析,小浪底运用结果均较三门峡为优,显现出调水调沙的效果;对第二个误区“小浪底水库初期运用坝前水位超高太多,对水库淤积与下游河道冲刷均有不利影响”,指出在以人为本的要求下,尽可能不淹滩地,是小浪底水库调整运用方式的根本原因;对第三个误区“调水调沙作用很小,冲刷2．764亿t,只占总冲刷的20．9％”,从泥沙搬家的角度分析了调水调沙的冲刷量是可以增值的,从主槽冲刷、洪水位降低以及平滩流量加大等进行了分析,认为调水调沙的作用远不止冲刷总量的20．9％。     

桃花峪水库与小浪底水库联合调水调沙运用研究

从减少黄河下游河道淤积，尤其是艾山以下河道淤积及充分利用黄河水资源的角度出发，对桃花峪水库与小浪底水库联合调水流调沙运用进行了研究。结果表明：在小浪底水库下泄清水时，通过桃花峪水库调节引走清水，可减小进入下游的清水流量，使高村以上河段冲刷量减少，从而减少艾山－利津河段的淤积量；小浪底水库调沙库容越大，或桃花水库运用水位越高，对向华北地区供水及对下游减淤越有利，小浪度水库调沙库容越大，同样的运用方式     

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。     

黄河下游游荡性河段清水下泄期河道断面形态的调整过程

为预测小浪底水库运用后下游河道断面形态调整趋势，以1960～1964年三门峡水库清水下泄期定位观测资料为基础，结合物理模型试验，研究了清水下泄过程中黄河下游游荡性典型河段河势变化趋势、河道横断面形态的调整过程及其模式。研究表明，若缺乏较完善的整治工程体系的约束，尽管在上游水库建成运用后的清水下泄初期，河势会趋于相对归顺，但冲刷后期将会出现明显的坐湾摆动现象，游荡性并不能改变；横断面调整过程的模式基本上为“下切+展宽—下切—下切+局部河段展宽”；为利于河槽形成窄深断面，上游水库下泄流量不宜过小且历时不能过长，同时，流量变幅不宜过大。     

小流量期黄河艾山—利津河段冲淤规律分析

分析了小流量期黄河艾山—利津河段的冲淤规律,结果表明:①艾山以下窄河段具有大水冲刷、小水淤积的特点;②进入下游的流量小于800 m3/s时,艾山以下河段的淤积强度随着流量增大而增大的幅度较小,流量为800～1 200m3/s时,淤积强度随着流量增大而增大的幅度明显增大;③引水比越大,艾山下游河段的淤积强度越大。建议:①春灌期小浪底水库下泄流量越小越好,应尽量避免下泄900～1 200 m3/s的流量过程;②在紧急情况下,可适度放宽春灌期对小浪底水库下泄流量的限制。     

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。     

2008年黄河调水调沙人工塑造异重流调度分析

对2008年黄河调水调沙期间万家寨、三门峡、小浪底水库联合调度过程进行了详细的论述和分析,阐述了黄河干流万家寨、三门峡、小浪底水库群实施联合调度塑造人工异重流的控制要点:①掌握好万家寨水库泄流时机、下泄流量及下泄历时;②三门峡水库采用大流量短历时的逐级加大泄流方式;③三门峡水库下泄的大流量与小浪底水库对接水位不能太低.     

丹江口水库下游河道演变对黄河下游防洪的启示

小浪底水库投入运用后，黄河下游在较长时间内受下泄清水影响，河道冲淤演变及排泄能力将会发生较大的变化。在现场查勘的基础上，通过对丹江口水库和小浪底水库拦沙初期下游河道演变、排泄能力变化特点的对比，分析了黄河下游防洪面临的新形势；小浪底水库拦沙初期，下游河道发生冲刷，但艾山以下窄河段冲淤变化不大，近年来形成的淤积萎缩的状况难以很快改观。游荡性河段调整剧烈，工程出险机遇增大；河道水位流量关系中水流量以下部分同流量水位明显降低，中水流量 以上部分水位降低幅度可能会明显偏小，防洪形势仍不容乐观。     

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。     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。