三门峡水库水沙运动的若干规律——兼论水库溯源冲刷对黄河下游河道的影响

小浪底水库的合理运用对于延长水库寿命,确保黄河下游防洪减淤、长治久安,至关重要。本文基于与小浪底水库河谷地貌、水沙运动基本相似的三门峡水库潼关以下库段和下游河道数十年的基本资料,分析了水库造床及冲淤形态、水库拦粗排细和水库泄空、溯源冲刷的特点,以及溯源冲刷本身对黄河下游河道冲淤的影响。这些对于深化认识和科学制定小浪底水库拦沙后期的运用方式是非常重要的。     

小浪底水库减淤运用方式及作用

小浪底水库具有126.5亿m~3库容,除41亿m~3库容供防洪、防凌和重复兴利运用外,剩余的库容进行拦沙和调水调沙运用。根据小浪底水库的开发任务,本文分析了水库减淤运用方式的形成条件,研究了减淤运用方式,提出了切实可行的调度运用措施。在各种来水来沙组合下,不考虑非汛期人造洪峰,水库50年内平均减淤效益相当于下游河道20年不淤。减淤作用主要在前20年,以后水库长期运用,调水调沙,继续为下游河道减淤。     

论黄河小浪底水库拦沙后期的运用及水沙调控

小浪底水库是确保黄河下游防洪、减淤的关键性工程,2007年已进入拦沙后期。为了尽可能地延长水库的使用寿命和减少下游河道的淤积,以最大限度地发挥小浪底水库的作用,制定合理的水库运用方式是非常重要的。回顾了小浪底水库运用以来的贡献和新情况,评述了拟定的水库运用方式的研究成果,根据三门峡水库和黄河下游河道数十年来的冲淤变化的实践经验,提出了小浪底水库拦沙后期运用方式的原则和水沙调控的建议。     

黄河小浪底水库初期运用与下游河道冲淤的响应

根据实测资料,分析了小浪底水库初期运用(2000-2006年)期间水库淤积的特点,重点研究了水库运用对下游来水来沙条件的改变、下游河道冲刷及其特点、水库与河道泥沙冲淤的关系等等,并与三门峡水库蓄水拦沙运用期间下游河道的变化进行了对比,据此对小浪底水库运用及调水调沙提出了建议。     

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.     

小浪底水库进一步水沙调控亟待研究的问题

分析了小浪底水库运用以来黄河下游河道发生的变化,指出水库在扭转河道连年萎缩、恢复河道泄洪能力方面作出了重要贡献。水库现已进入拦沙后期,建议水库运用理念应适时由"拦沙减淤"转变为"调沙减淤",在充分发挥下游河道输沙能力、减少河道淤积前提下,尽量减少水库淤积,延长水库寿命,并提出在建立新的水沙调控模式中亟待研究的疑难问题。     

小浪底水库“拦沙后期”水沙调控运用的思考

阐述了小浪底水库对黄河下游防洪减淤的贡献和当前下游河道出现的新情况。根据三门峡水库的经验,提出在"拦沙后期"水库下泄泥沙的级配控制、扩大下游河道的输沙能力、水库高含沙调控等水库水沙调控可能遇到的挑战。建议在"调沙减淤"的理念下,制定新的水库水沙调控模式和运行方式,建立包括水库以及下游河道在内的一整套水沙调控决策系统,以尽可能地延长水库寿命和确保下游河道的长治久安。     

基于分组泥沙冲淤规律的小浪底水库减淤调度研究

研究黄河下游河道的中、较粗泥沙冲淤效率与细泥沙含量和全沙含沙量的定量关系,据此得到不同细泥沙含量条件下,中、较粗泥沙在黄河下游河道不发生淤积的临界含沙量。同时,结合黄河干流水库的分组排沙比与全沙排沙比的关系,给出小浪底水库不同入库含沙量条件下,中、较粗泥沙在下游河道不发生淤积的水库排沙比。     

长江水利枢纽工程泥沙问题研究进展

对长江水利委员会成立以来有关长江干支流水利枢纽泥沙问题研究的主要成果作了简要综述。包括丹江口水利枢纽水库淤积和坝下游河道冲刷,葛洲坝水利枢纽河势规划与枢纽布置,三峡水利枢纽水库长期使用、枢纽布置和坝下游河道冲刷等方面的研究成果。     

论小浪底水库近期调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用

小浪底水利枢纽运用已经9年。2002年起,水库每年实施调水调沙,至2007年已进行7次。本文分析了这7次调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用,指出小浪底水库调水调沙,有利于下游河道冲刷,但只是水库拦沙初期运用造成的河道冲刷的一部分 目前对它的评价过于乐观。恰当地评价当前调水调沙的作用十分必要。     

三峡水库蓄水以来水库淤积和坝下冲刷研究

为了分析三峡工程对库区及坝下长江中游河势的影响,基于实测资料,较为系统地研究了三峡水库蓄水运用以来水库泥沙淤积和坝下游河床冲刷特性。研究表明,1991年以来长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减小;三峡水库蓄水运用后的2003～2011年入库沙量继续大幅减少,仅为原设计值的40%,水库年均淤积泥沙1.40亿t,也仅为论证阶段的40%左右,且绝大部分淤积在常年回水区和死库容内;受上游来沙减小和三峡水库蓄水拦沙影响,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙颗粒也明显变粗,长江中游原有的冲淤相对平衡状态被打破,河床发生沿程冲刷,2002年10月至2010年10月,宜昌至湖口河段总冲刷量为9.79亿m3,河床冲淤形态转变为“滩、槽均冲”,主要冲刷发生在宜昌至城陵矶河段。     

近期三门峡水库运用的几个问题讨论

本文地对近期潼关高程居高不下，下游河槽萎缩等问题，根据实测资料分析得出：潼关高程升高对库容损失影响不大，科学进行了水库调度，改善库区冲淤分布，可以进行综合利用；三门峡水库“蓄清排浑”运用，对下游河道的冲淤影响，经历了减和增淤两个阶段，近期水库汛期采用“洪水排沙，平水发电”运用，初步分析对下游河道有一定的减淤作用。     

利用水库泄空冲刷形成高含沙水流的机理

利用黄河干支流水库运用的实测资料，对高含沙水流的产生条件进行了研究。结果表明，水库水位的迅速下降并泄空，可使水库的淤泥流动并产生高含沙水流。水库淤土抗剪强度参数(C和Φ)依排水条件而异，抗剪强度一般不排水不固结的最小。水库淤积物在水下处于饱和状态，库水位迅速降低时，淤土中的孔隙水来不及排出，摩擦角值低，Φ=0，只要下滑的剪力大于黏着力淤泥便开始流动。当库区淤积物抗冲性较强时，溯源冲刷纵剖面调整又具有自动调整的特性，使冲刷以“局部跌坎”的形式向上游发展，使水流能量集中，加强冲刷能力，随着主槽冲深，滩槽差增大，促使淤土向主槽内滑塌，为高含沙水流形成创造了有利条件。     

RESERVOIR SEDIMENTATION AND TRANSFORMATION OF MORPHO-LOGY IN THE LOWER YELLOW RIVER DURING 10 YEAR’S INITIAL OPERATION OF THE XIAOLANGDI RESERVOIR

The Xiaolangdi Hydro-Project is one of the large projects on the main stem of the Middle Yellow River.It has been operated for more than 10 years,since its impoundment in October,1999.The reservoir has trapped 2.833×109 m3 of sediment,and caused the total erosion of 1.891×109 t in the Lower Yellow River from October,1999 through October,2010.Not only the serious atrophied situation of the Lower Yellow River(LYR) has been resuscitating,but also many new phenomena of sediment transport and behaviors of channel re-establishing are coming into being.They are illustrated and discussed in detail in this paper.     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

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。     

三门峡水库不同运用时期下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势

通过分析黄河下游河道的实测水沙资料，对三门峡水库不同运用时间下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整进行了分析，比较，得出了近３０年下游河道不同粒径泥沙的冲淤调整趋势，即淤积有，较大幅度地减少，其中汛期淤积量减少非汛期河道由淤积状态转变为冲刷状态；在滞洪排沙运用条件下，出现以粗泥沙为主的淤积；在蓄清排浑运用条件下，由于来水来沙减少，河道淤积明显减少。