黄河上游干流水库调节水沙对宁蒙河道的影响

黄河上游干流大型水库投入运用后，在带来了巨大的发电、防洪、灌溉和防凌效益的同时，也给枢纽下游冲积性河道的演变带来了一些负面的影响。本文主要对水库运用前后黄河上游宁蒙河道水沙条件的变化和河道冲淤演变进行分析研究，给出了头道拐站输沙能力与流量问的量化关系。在分析泥沙输移规律和宁蒙河道淤积成因的基础上，计算了龙羊峡和刘家峡水库调节水沙对宁蒙河道的影响。初步计算分析了内蒙河道维持目前过洪现状及恢复到2000m^3／s平滩流量条件下所需要的水量。该研究对西线调水和水库运用具有指导作用。     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

黄河上游宁蒙河道冲淤变化分析

黄河上游来水沙地区分布不均匀，水沙异源。大型水库修库前，来沙多，宁蒙河道淤积，５０年代淤积尤为严重。青铜峡、刘家峡水库运用后，水库大量拦沙，宁蒙河道发生冲刷。龙羊峡，刘家峡水库联合运用后，汛期蓄水削峰，出库中小水流量历时加长，大流量出现机会大大减少，宁蒙河道重新调整，主要表现在；水流挟沙能力降低；河道淤积严重，水位升高，平滩流量减小；河势摆动加剧，滩岸坍塌严重；西柳沟高含沙洪水淤堵干流呈加重趋势。     

黄河干流骨干水库综合利用调度模型研究

基于黄河干流骨干水库统一调度的思想,建立了满足黄河干流骨干水库综合利用调度模拟的模型框架,对龙刘(龙羊峡、刘家峡)水库综合利用调度模拟模型、宁蒙河段冲淤计算模型、中游水库调度和泥沙冲淤计算模型、黄河下游河道泥沙冲淤计算模型和水资源供需平衡模型等5个模型进行整合,构建了黄河干流骨干水库综合利用模拟模型,为评价已建水库的综合效益和进一步完善水库优化调度方案提供了技术支撑。     

减缓宁蒙河道泥沙淤积方案及效果研究

通过对实测资料的分析,阐明宁蒙河道不同粒径泥沙来源及冲淤规律：细泥沙是宁蒙河道来沙的主体,主要来源于下河沿以上和宁夏支流,且细、中泥沙冲淤效率与水沙条件有较好的响应关系,随流量的增大河道淤积效率显著降低;而较粗泥沙和特粗泥沙在来沙量中比例较低,特粗泥沙主要来源于入黄风沙,多发生淤积且流量增大也难以提高输送能力。由此提出宁蒙河道减缓淤积的“拦粗排细”综合治理方案,水库调控恢复洪水过程输送细、中泥沙,水土保持和风沙治理拦减较粗泥沙和特粗泥沙。制定了多种减淤方案,并利用水动力模型进行了方案计算,表明各种单项措施减淤效果都有限,河道仍持续淤积,只有采用“拦粗排细”综合治理方案可使河道微冲,且包含水库调控恢复洪水过程的方案对内蒙古河段的减淤效果较好。     

近期黄河宁蒙河道增淤主要是支流高含沙洪水泥沙造成——兼论修建大柳树水库为宁蒙段冲淤的合理性

近期黄河宁蒙河道增淤主要是支流高含沙洪水携带泥沙造成的,天然来水大量减少和工农业用水猛增造成河道输沙水量大减,也增加了河道淤积,龙刘两库对该河道增淤影响甚微。     

水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征

本文采用实测资料分析的方法,研究了水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征,研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,调节径流泥沙,改变了出库流量过程,使得进入黄河宁蒙河段年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致黄河宁蒙河段同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低,说明了水库运用会对下游干流河道冲淤演变带来负面影响。     

汾河水库及河道泥沙冲淤数学模型

运用不平衡输沙理论建立汾河水库及河道泥沙冲淤数学模型,在建立挟沙力公式、概化冲淤断面和计算方法等方面作了些新尝试,并且把非线性规划中的优化方法运用到了模型验证计算的参数调试中,用汾河水库长系列和典型水沙过程以及太原河段长系列水沙过程对水库淤积和河道变形进行了预测,计算结果与实测值基本相符。     

黄河流域典型沙质河段冲淤量预估方法及应用

为扭转宁蒙河段水沙失衡趋势,合理分配输沙用水,提高河道排洪输沙效率,本文根据黄河流域典型沙质河段实测资料,依照河流动力学原理,通过引入水流挟沙力,建立了不同水沙条件下典型河段冲淤量预估方法。实测资料检验表明,该方法能够简便快速地根据进口断面洪水实测水沙因子,较好地预估下游河段的冲淤量。通过分析不同条件下预估冲淤量可以得出,在经历多年淤积而致主槽严重萎缩的情况下,内蒙古巴彦高勒-头道拐段以1 500 m3/s流量级冲刷河槽效率最高,建议在水库调节初期采用小流量多阶段冲刷的方式,达到重塑河槽的效果。根据不同的进口条件快捷估算河段冲淤量,能够为河流水沙过程调控以及河道整治规划提供技术支撑。     

黄河上游宁蒙河段造床流量分析

本文介绍了黄河宁蒙河段河道特征及其冲淤情况,阐述了造床流量的基本概念及其计算方法,利用宁蒙河段沿程几个水文站的实测资料分析计算了各断面的造床流量,初步分析了用造床流量冲刷宁蒙河道的可能性,研究宁蒙河段造床流量对于利用水库调节水沙过程塑造合理河床形态,进行河道防治具有一定的理论意义和应用价值。     

青铜峡水库排沙对下游河道冲淤的影响

统计了青铜峡水库汛期排沙和汛末拉沙期间下游各河段的淤积状况,通过建立水库下游河道排沙比与进入河道的水沙条件的定量关系,分析有无青铜峡水库时相应时期水库下游河道的冲淤状况。结果表明:由于水库汛期排沙对水沙条件的改变是有限的,因此水库汛期运用未对其下游河道造成增淤;汛末拉沙对下游河道造成了增淤,该期间若不排沙,则同期下游河段将发生微冲。     

黄河宁蒙河段冲淤演变特点及趋势分析

通过分析黄河宁蒙河段冲淤演变及河槽过洪能力变化,进一步认识宁蒙河段冲淤演变规律,并根据下河沿水文站设计水沙条件,估算宁蒙河段2020年、2030年的冲淤变化趋势。分析表明:近期宁蒙河段输沙能力降低,巴彦高勒、三湖河口、昭君坟断面平滩流量呈减小趋势,河道淤积加重,支流淤堵干流情况加重。根据下河沿设计水沙条件推算头道拐水沙量以及区间引沙量,采用沙量平衡法,考虑区间支流来沙、区间风沙入黄情况,预估下河沿～头道拐冲淤量,2020年水平,宁蒙河段年均淤积0.78亿t;2030年水平,宁蒙河段年均淤积0.80亿t。     

黄河宁蒙河道萎缩演变特征与治理措施建议

采用实测资料分析的方法,研究水沙变化条件下黄河宁蒙河道萎缩演变特征。研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,改变了出库的水沙过程,使得进入宁蒙河道年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致宁蒙河道同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低。为缓解宁蒙河道淤积萎缩现状,建议加大上游多沙支流治理力度,保障一定规模的输沙水量,尽快开展龙刘水库调水调沙运用。     

龙刘水库运用方式调整对宁蒙河道冲淤的影响

对安宁渡断面的来水来沙量进行了分析,根据拟定的龙羊峡、刘家峡水库调整运用方案,分别采用泥沙数学模型和BP神经网络计算了各方案河道泥沙冲淤量及典型断面的平滩流量。结果表明:①从宁蒙河道冲淤情况来说,各调整方案均有减淤作用,且随着汛期下泄水量的增大,河道减淤量也增大;②仅仅改变水库的运用方式,支流来沙不能得到有效控制,宁蒙河段仍会持续淤积;③通过综合比选,汛期增泄15亿²5亿m3的方案可作为现阶段调整龙羊峡、刘家峡水库运用方式的试验方案。     

宁蒙河道冲淤规律及输沙特性研究

根据黄河上游水文及河道实测资料,探索了宁蒙河道的冲淤规律与榆沙特性,结果表明:①宁蒙河道单位水量冲淤量与来沙系数关系较好,汛期、非汛期、洪水期在来沙系数分别为0.003 4、0.001 7、0.003 8 kg·s/m6左右时河道冲淤基本平衡;②宁蒙河道具有泥沙"多来、多淤、多排"的特性;③上游大型水库的运用方式对宁蒙河道的冲淤演变产生了不利影响,但冲淤规律和输沙特性并未发生显著改变;④建议在保证适当水量以维持河道健康的前提下,采取更直接、高效的措施解决宁蒙河道的淤积问题.     

水库运用对宁蒙河道水沙条件的影响

依据实测资料分析了龙羊峡、刘家峡2水库运用对宁蒙河道水沙条件的影响,结果表明:①两库调蓄运用改变了进出库站的径流年内分配,汛期水量占年水量的比例由建库前的60%降为40%左右;出库大流量历时缩短,小流量历时延长;非汛期出库流量普遍加大。②两库运用后,宁蒙河道汛期沙量占全年的比例由建库前的81%~87%降为78%~60%;头道拐汛期大于2000 m3/s流量级历时由年均32.3 d减少到2.4 d,占汛期历时的比例由26%减少到2%。③水库调蓄洪水使得对内蒙古河段支流汇入的高含沙水流的稀释作用减弱,加重了干支流汇合口局部河道的淤堵。     

调水调沙治理宁蒙河道淤积萎缩的可行性研究

利用实测资料分析了宁蒙河段大断面冲淤变化、洪水冲淤特性及分组沙的冲淤特性、大流量历时与冲淤量的关系,论证了利用水库调水调沙治理宁蒙河道淤积萎缩的可行性。结果表明:在合适的水沙条件下,通过水库调水调沙,在宁蒙河段支流来沙量较大时以2 500³ 000 m3/s的大流量集中泄放,一次洪水历时不小于14 d,汛期年均持续时间为30 d以上,对减轻内蒙古河道淤积、恢复并长期维持中水河槽大有好处,同时可为中游高含沙小洪水的泥沙输送提供水流动力。     

黄河水沙调控现状与效果

总结了黄河水沙调控工程体系现状已建骨干工程运用情况,研究了现状水库对水沙过程的调节作用,以及水库和河道冲淤对水沙调控的响应。提出1986年龙羊峡和刘家峡水库联合运用改变了黄河上游径流年内分配比例和过程,导致宁蒙河道淤积加重;2002年三门峡水库改变运用方式以来,小北干流河道冲刷,潼关高程维持在328 m附近;1999年小浪底水库下闸蓄水以来至2016年汛后全下游累计冲刷量达28.34亿t,河道最小平滩流量由2002年汛前的1 800 m~3/s增加至4 200 m~3/s。但现状水沙调控不能有效解决宁蒙河道河槽淤积萎缩问题,同时在控制潼关高程和治理小北干流方面存在局限性,调水调沙过程中也暴露出后续动力不足问题,水沙调控体系需要进一步完善。     

黄河宁蒙河段二次冲淤成因及近期变化

基于宁蒙河段的水沙和河道断面资料,分析了该河段主要水文站年内的冲淤过程、规律和近期变化情况。结果表明:1宁蒙河段河道在年内经历两次冲淤平衡,一次是冬季的冲淤平衡,一次是春、夏、秋季的冲淤平衡,后者水量较为丰沛且对河道冲淤起主要作用;2宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古河段,石嘴山和头道拐水文站的断面冲淤变化不大,其余水文站断面均发生了明显淤积;3近期河道淤积的主要原因是径流量较少和大流量洪峰日数显著减少。     

黄河水库一维泥沙数学模型的初步研究

根据黄河中下游的水沙特点和水库泥沙的冲淤规律，建立了黄河水库一维泥沙冲淤数学模型。模型在动床阻力，水流挟沙力，冲淤量的横向分配以及水流，泥沙控制方程的离散，求解等方面进行了探讨，用三门峡水库潼关以下库区１９７４－１９８８年的实测水沙系列对模型进行了验证计算，结果表明，模型在冲淤总量，冲淤过程以及纵向冲淤分布等方面计算值与实测值均符合良好，应用模型计算三门峡水库在四种不同运用方案下库区的冲淤情况，计