黄河下游最小输沙用水总量的初步估算

黄河下游河道的输沙能力是冲积河流随来水来沙自动调整的结果。黄河下游输沙用水总量是黄河下游河道这种自动调整水沙关系的宏观表现。作者通过对1949-1953年黄河下游主要水文站实例资料的分析，找到黄河下游最小输沙水量，据此估算了黄河下游在小浪底水库投入运行后20年内的最小输沙用水总量。     

黄河下游防洪的对策和措施

通过对现状条件下黄河下游防洪体系建设情况的总结和对近年来治黄思路和战略布局的分析,确定黄河下游防洪的对策措施为:通过防洪工程控制大洪水、特大洪水、冰凌洪水;考虑洪水的资源属性和造床功能,充分利用中常洪水;通过水库群联合调度塑造人工洪水,减少水库泥沙淤积,扩大河道主槽行洪输沙能力;进一步提高防洪工程调控能力,加快堤防工程建设和河道整治步伐;搞好东平湖滞洪区和沁河下游工程建设。     

黄河水沙调控体系运行机制与效果研究

完善水沙调控体系是应对黄河水少沙多、水沙关系不协调的关键措施.结合实测资料,计算了河道输沙能力,分析了水沙调控体系运行机制,计算了水沙调控体系对黄河水沙关系的调节作用,结果表明:河道输沙效率随着水流流量的增大而增大,且在平滩流量附近存在明显的拐点,骨干水库群联合调控可泄放接近下游河道最小平滩流量的大流量过程,提高河道输...     

古贤水库与小浪底水库联合运用研究

介绍了古贤水库的概况,分析了古贤、小浪底水库联合运用的需求,研究提出了古贤、小浪底水库联合调控指标,即调控流量为3 500⁴ 000 m3/s,洪水历时不小于5 d。根据古贤、小浪底水库的内在联系和相互关系,考虑不同来水来沙、库区蓄水及河床边界等因素,初步拟定了水库联合运用的方式。采用水沙数学模型计算手段,分析了古贤、小浪底水库联合运用在协调黄河下游水沙关系、减少河道淤积、长期维持中水河槽过流能力等方面的效果。结果表明:古贤、小浪底水库联合拦沙和调水调沙运用,可协调进入下游河道的水沙关系,减少黄河下游河道泥沙淤积,使下游河道长期处于微淤状态,小浪底水库拦沙期恢复的下游河道4 000 m3/s以上中水河槽过流能力将保持50 a以上,同时还可使潼关高程冲刷下降2 m左右,水库联合减淤的效果明显。     

黄河水沙调控体系建设关键问题研究

根据黄河水少沙多、水沙关系不协调的基本特征,分析了现状黄河水沙调控存在的问题:一是现状工程条件下,能提供的水流动力条件不足,联合调节水流和泥沙比较困难,不能较长时期维持小浪底水库拦沙期塑造的黄河下游中水河槽;二是现状工程运用不能解决协调宁蒙河段水沙关系和供水、发电之间的矛盾,宁蒙河道淤积萎缩,防凌防洪形势严峻;三是潼关高程居高不下。考虑防洪防凌、减淤、水资源配置等需求,研究提出了黄河水沙调控体系的总体布局,即以干流七大控制性骨干工程龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底为主体,海勃湾、万家寨水库为补充,支流陆浑、故县、河口村、东庄水库配合,共同构成工程体系,由监测体系、预报体系和决策支持系统构成非工程体系,为水沙联合调度提供技术支撑。从河道减淤、防洪防凌安全以及水资源优化配置等需求出发,研究了黄河水沙调控指标体系,定量提出了维持河道排洪输沙功能的调控指标、河段防洪防凌指标以及实现水资源有效管理的调控指标等。在此基础上,研究提出了水沙调控体系联合调控方式。从待建工程的开发任务、在水沙调控体系中的地位和作用以及黄河治理开发的迫切要求出发,分析确定了待建骨干工程的开发次序为古贤、黑山峡和碛口水利枢纽工程。古贤水利枢纽工程在黄河治理开发和管理中具有承上启下的战略地位,对于保障黄河防洪安全具有重要作用,建议尽快兴建古贤水利枢纽,争取在小浪底水库拦沙库容淤满前投入运用。     

东庄水库运用方式对渭河下游减淤作用研究

东庄水库坝址位于渭河最大的支流泾河,对渭河来水来沙有重要影响。通过水库合理运用可起到拦沙和调水调沙作用,有效减少入渭泥沙,协调水沙关系,从而减轻渭河下游河道淤积、扩大和维持中水河槽行洪输沙能力。基于一维非恒定流水沙数学模型,通过渭河下游河道冲淤计算分析,对东庄水库运用方式进行了比选。研究结果表明,东庄水库能够起到减淤、恢复和维持渭河下游中水河槽的作用,与拦沙期一次抬高汛限水位运用相比,逐步抬高汛限水位的运用方式对渭河下游减淤效果较好;拦沙后期入库流量大于等于600 m3/s且含沙量大于等于300 kg/m3时,进出库平衡运用方式对渭河下游河道减淤效果优于提前泄水运用方式。     

黄河口清水沟流路冲淤发展与使用年限预测

本文利用作者开发的一、二维连接的黄河口整体冲淤数学模型,根据有、无古贤水库二种情况进入黄河下游的水沙条件,对未来黄河口清水沟流路的淤积发展过程进行了计算研究,并根据计算结果对流路使用年限、河道向海域延伸的安全距离、淤积量和淤积分布、海域容沙量及海洋动力输沙能力等相关问题进行了分析探讨,旨在为黄河口的整治规划提供科学依据.计算研究结果表明,各流路组合运行方案的清水沟流路使用年限为53~77年,古贤水库的修建和不同流路的交替组合使用皆有利于延长清水沟流路的可使用年限.有、无古贤水库条件下河口的入海输沙能力均较为稳定,海域年均输沙量分别为2.53亿t和2.71亿t左右.     

渭河下游洪水冲淤特性对东庄水库运用要求分析

解决渭河下游水沙关系不协调的途径为增水、减沙和调水调沙.通过东庄水库拦沙和调水调沙,是现阶段显著改善渭河下游水沙关系、恢复渭河下游河道中水河槽行洪输沙能力,最为直接且行之有效的措施.本次在以往研究工作的基础上,根据泾河、渭河实测水沙资料,利用洪水划分和统计的手段,从东庄水库对渭河减淤的重要性入手,分析渭河下游河道不同水沙条件洪水冲淤特性及东庄水库水沙调控指标,初步拟定了东庄水库减淤运用方式.     

小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

黄河下游河道平衡输沙的沙量阈值研究

考虑黄河未来可能的水资源条件,以及生态保护、经济社会发展多目标对水量年内过程分布需求,根据黄河下游水沙资料、河道冲淤资料,采用实测资料分析、公式计算、数学模型模拟等多种方法研究了有利于黄河下游河流生态良性维持的平衡输沙的沙量阈值。未来进入黄河下游的年来水量为250亿m~3左右,实测资料分析和公式计算表明,未来较小的平衡输沙阈值为2.0～2.2亿t。数学模型计算在小浪底水库等现有工程联合调控作用下黄河下游平衡输沙的临界沙量为2.5亿t。中游古贤水库建成后和小浪底水库联合调度,可以进一步提高汛期的输沙效率,平衡输沙的沙量阈值可进一步提高。研究成果对黄河下游治理具有重要意义,可为黄河泥沙处置措施优化提供技术支撑。     

黄河干流泥沙空间优化配置研究(Ⅱ)———潜力与能力

本文采用实测资料分析和数学模型计算等方法,系统研究了2050以前不同水沙系列条件下黄河干流泥沙空间优化配置的潜力与能力及经济投入指标。结果表明,黄河干流河道的输沙潜力与能力较大,2008—2050年下游河道利津站的年最大输沙潜力为10.22～18.08亿t/a,年平均输沙能力为3.46～6.24亿t/a,河口造陆的容沙潜力为254亿t,深海输沙能力为1.74～2.57亿t/a。河道输沙是长期的,应充分利用河道输沙能力输沙到河口造陆和输沙深海。水库拦沙的潜力与能力也较大,干支流水库的拦沙潜力为531.06亿t,小浪底水库的年平均拦沙能力为5.07～5.94亿t/a,古贤水库的年平均拦沙能力为3.42～5.45亿t/a,水库拦沙库容是有限的,应合理利用水库的拦沙能力改善河道冲淤。滩区放淤潜力与能力相对较大,干流滩区放淤的潜力为192.1亿t,下游滩区的年平均放淤能力为0.34～0.64亿t/a,小北干流滩区的年平均放淤能力为1.07～1.42亿t/a,温孟滩区的年平均放淤能力为0.43～1.06亿t/a,滩区放淤是有条件的,应合理利用滩区放淤能力改善滩槽泥沙分布。黄河干流具有一定规模的引水引沙潜力与能力,干流年最大引水引沙潜力为2.8亿t/a,年平均引水引沙能力为1.62～2.54亿t/a,引水引沙也是有条件的,并对河道冲淤有影响。经分析,排沙入海的经济投入较低,其次为水库拦沙,滩区放淤的经济投入较高。研究成果为黄河干流泥沙空间优化配置提供可定量的约束条件和控制指标。     

黄河中下游水资源多目标利益对古贤水库运行的响应

为量化未来古贤水库参与黄河中下游梯级水库群联合运行对供水、发电、调水调沙、生态多目标关键利益及非关键利益的影响,设置2030水平年有古贤水库及无古贤水库两种情景,基于梯级水库群多目标协同优化调度理论构建黄河中下游梯级水库群多目标协同优化调度模型,通过求解模型分析了径流减少及未来综合需水增加的背景下,黄河中下游多目标利益对古贤水库参与联合运行的响应关系。结果表明:与无古贤水库情景相比,有古贤水库情景下水库群调度系统总协同度略微增加,供水与发电子系统有序度有所增加,农业关键期、非关键期多年平均缺水量减少,水库群多年平均发电量增加；除调沙频率略微下降外,有古贤水库情景下输沙、生态目标关键利益及非关键利益均有所提升。     

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。     

黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控初步研究

针对黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控问题,分析上游梯级水库运行前后下游河道水沙关系变化;构建并求解复杂梯级水库群水沙调控模型,获得了沙漠宽谷河段不同水沙调控方案的结果;阐明了参与水沙调控的梯级水库群调控水沙的能力,研究成果可为黄河上游沙漠宽谷河段河道水沙调控科学对策的提出提供技术支撑;对维护宁蒙河段冲淤的相对平衡、保障凌洪安全,以及丰富梯级水库群水沙联合优化调度理论,具有重要的理论意义和应用价值。     

黄河古贤水利枢纽的作用与效益分析

古贤水利枢纽是黄河中游以防洪、减淤为主,兼顾发电、供水和灌溉的综合性水利工程。由于古贤水利枢纽具有独特的地理优势,因此其在黄河水沙调控体系中占据承上启下的战略地位。定量计算了古贤水利枢纽对黄河下游河道的减淤量,并从"拦、排、放、调、挖"角度进行分析,采用最优等效替代费用法计算了相应的减淤效益;结合当地电力、供水、灌溉现状及发展趋势,计算了古贤水利工程的发电、供水和灌溉效益。初步计算结果表明:工程运行期平均每年可产生减淤效益27.98亿元、发电效益26.91亿元、供水灌溉效益7.45亿元,还具有巨大的社会效益与环境效益等。     

多沙河流河道冲淤计算数学模型在东庄工程设计中的应用

东庄水利枢纽工程位于陕西省关中地区的泾河下游戏，泾河是黄河的二级支流，其下游汇入三门峡库区的渭河下游，在泾河上修建东庄水库，必须充分考虑水库的运用给渭河下游河道珲的冲淤影响，在东庄水利枢纽工程设计过程中，用多沙河流河道冲淤 计算数学模型对水库下游河道进行了长系列水流，泥沙运动数值模拟，通过工程前后下游河道沙淤计算，预测工程运行对下游河道的冲淤影响，为工程优化设计提供分析依据。     

古贤水库建设的紧迫性和建设时机

从减缓黄河下游河道泥沙淤积、维持中水河槽过流能力、降低潼关高程、促进有关地区经济社会发展等方面分析了古贤水库建设的紧迫性,对水库不同的投入运用时机带来的防洪减淤效益进行了分析。结果表明:该水库在黄河水沙调控体系的总体布局中起着承上启下的作用,战略地位极为重要;古贤水库投入运用越早,水库联合调控减淤的作用就越大;古贤水库在小浪底水库拦沙库容淤满前投入运用要比在小浪底水库拦沙库容淤满后投入运用更能发挥水库的联合运用效益。建议加快古贤水库前期工作进程,争取在小浪底水库剩余部分拦沙库容时建成生效。     

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水库+滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50 a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。     

2000年以来黄河下游河道巨变与前景展望

随着黄河中上游水利工程的大量兴建,以及水土保持与灌溉的发展,洪水发生的机会与洪峰流量大幅度减小,不再需要下游宽河漫滩削峰。近年来对黄河窄深河槽泄洪输沙机理、河道输沙能力有了新认识,认为下游河道具有极强的泄洪和输沙能力,可为黄河下游河道的治理指明方向。三门峡水库改建后“蓄清排浑”运用的减淤作用已经使花园口以上河道基本不淤。小浪底水库投入运用13a,下游河道均发生巨大变化,下游河道水位全程降低1.0～2.2m,平滩流量迅速增大,但是游荡性河道依然宽浅散乱,急需进行双岸整治,形成窄深、稳定河槽;通过小浪底峡谷水库的泥沙多年调节,优化进入下游的水沙组合,并长期发挥作用。将小浪底水库泥沙调节到流量大于3000m³／s时宣泄,利用改造后新河槽输沙入海,可以控制河槽不抬高,并大幅度增加水库兴利库容。     

黄河下游河道与滩区治理研究的趋势与进展

在回顾黄河下游河道与滩区治理研究现状、研究的总体目标、面临的主要现实问题基础上,指出需要解决的关键科学问题有:黄河下游中水河势稳定控制与特殊洪水行洪共适应机制及实现技术;常态中小流量下黄河下游河槽输沙能力提升的机理与技术;黄河下游宽滩区稀遇洪水行洪空间确定方法及其良性治理模式。需要开展的研究内容包括黄河下游未来洪水条件及其灾害情景、滩槽演变趋势及河槽变幅、河道输沙阈值及水沙调控作用潜力、河势稳定制导与输沙能力提升技术、滩区功能约束及其良性治理体系、综合治理决策支持系统开发及治理方案优化、河势控制与滩区治理示范研究等。最后介绍了项目组通过近期集中研发攻关与强力推进,在学科基本理论、河道冲淤预测方法与输沙效率、河道整治治导线流路规划设计方法、治理方案效果初步研究等方面取得的进展。