黄河下游河道排沙比、淤积率与输沙特性研究

以小浪底水库拦沙后期运用为前提条件,根据黄河下游历次洪水的场次水沙资料,提出了下游河段全段及分段的排沙比关系式,分析表明黄河下游上段河道冲淤幅度较下段大,所以河床演变迅速且不稳定;下段河道断面窄深,经上段对水沙调节后,下段冲淤幅度小,河床平稳,但是输沙入海的瓶颈河段.水库调节对下游的减淤效果不大,相反会使入海沙量减少,水库淤积加快及输沙用水增加,水库如何适度拦沙是需要进一步研究的问题.     

黄河小浪底水库异重流排沙效果分析及下游河道的响应

全面分析了小浪底水库蓄水拦沙期2000-2006年库区及下游河道泥沙冲淤调整;在分析泥沙输移规律的基础上量化了连续冲刷状态下河道输沙能力变化与累计冲刷量间的关系,揭示了冲刷条件下河道输沙能力降低是因为床沙有效交换层内小于0.05mm的细沙及中沙补给不足造成的;结合三门峡水库拦沙期的观测资料,对比研究了异重流洪水期间小浪底水库的排沙效果及其下游河道对高含沙异重流水沙过程的响应,指出了小浪底水库对洪水具有较大的"拦粗排细"潜力,且高含沙异重流洪水不会造成河道严重淤积.因此,在洪水调度中,要充分利用水库塑造异重流洪水,多排少拦,以达到下游河道长期减淤的目的.     

小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究

小浪底水库拦沙运用初期,黄河中游来的峰高、量小、沙多又不够一次调水调沙过程的洪水(在考虑水库前期可调水量之后)入库后一般会形成异重流,且出库沙量大、粒径细,因此水库应及时排出;但如果水沙搭配不好,也会使下游河道发生淤积,且呈现沿程均淤的特点;随着排沙期平均流量的增大,全下游淤积比不断减小,并可以由淤积转为冲刷。针对这类洪水,推荐以下游河道不淤积的关系式进行水沙调控,可以在水库适当补水的情况下实现下游河道少淤甚至不淤的排沙效果。     

小浪底水库汛期低水位排沙调度实践分析

截至2018年汛前,小浪底水库已淤积泥沙33.3亿m~3,水库综合调控能力及其对下游滩区防洪保安能力逐步减弱。在保证下游主河槽过流能力条件下,小浪底水库依据洪水预报降低水位排沙,对减少水库淤积、延长水库拦沙年限具有重要意义。2018年和2019年汛前预报黄河汛期来水偏丰,小浪底水库以控制花园口站流量不超过4 200 m~3/s为约束,提前预泄,同时联合调度上中游水库群,充分利用上游来水冲刷小浪底库区,达到了排沙减淤、输沙入海的效果。2019年、2018年汛期小浪底水库出库沙量分别为水库运用以来汛期排沙量的第一、第二位,库区淤积形态得到了调整改善,下游主槽过流能力得到维持并略有增大。小浪底水库低水位排沙运用调度是上中游水库群联合水沙调控模式的探索,为今后水库群调度运用积累了宝贵经验。     

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。     

黄河中下游中小洪水水沙分类管理

通过系统分析黄河中下游场次洪水的时间、空间、水量、沙量等因子和形成条件,研究提出中小洪水水沙分类指标,将中下游洪水分为5种类型。针对下游滩区减灾与水库、河道减淤要求,研究小浪底水库拦沙库容多元化利用方法,分析比较不同管理模式对水库和下游的长期影响,提出高含沙洪水敞泄,非高含沙量洪水随小浪底库区淤积量、下游保滩库容需求量逐级控泄的分类管理模式。     

前汛期中小洪水小浪底水库调水调沙方式

小浪底水库运用进入拦沙后期以来水沙偏枯,洪水期多采用蓄水拦沙方式运用,2007—2016年水库整体排沙较少,排沙比为26.7%,细沙排沙比约38.7%。前汛期是水库的主要排沙时段,排沙比为29.4%。分析认为,前汛期潼关站出现流量大于等于1 500 m~3/s持续2 d且含沙量大于50 kg/m~3的洪水过程时,小浪底入库沙量较多,2007—2016年满足条件的洪水仅出现5场,入库沙量占前汛期的72.5%;数学模型计算结果表明,上述洪水期间通过优化水库调度,可有效减缓水库淤积,同时下游河道淤积主要集中在小浪底—夹河滩河段,实测资料及前期研究表明淤积在小浪底—夹河滩河段的泥沙对河道影响不大,且在下次汛前调水调沙或者小浪底水库清水下泄过程中能够冲刷并向下游输送。     

黄河下游非漫滩高含沙洪水的沿程淤积分布

小浪底水库即将由拦沙初期转入拦沙后期,水库降水排沙会使黄河下游河道发生不同程度的淤积,给维持下游一定过流规模的主槽带来困难。通过对比4个不同含沙量与泥沙级配方案下游河道的冲淤量及泥沙沿程淤积情况,认为:1含沙量低且悬沙粒径细的非漫滩高含沙洪水在黄河下游河道淤积量相对较少,且各河段淤积较为均衡;2非漫滩高含沙洪水含沙量沿程调整迅速,含沙量越高,衰减幅度越大,中粗沙含量沿程明显减少,细沙含量沿程衰减得少;34个方案均以中粗沙淤积为主,淤积主要发生在花园口以上河段,粗沙淤积量占总淤积量的比例分别为58.0%、46.9%、48.5%、58.8%,花园口—夹河滩河段内各粒径泥沙淤积分配比例基本均等,夹河滩—高村河段淤积量小,粗沙淤积量相应较小,细沙淤积比例稍大。建议在小浪底水库降水冲刷期尽量避免下泄小流量、高含沙量的水沙过程,若不可避免,则应考虑尽可能减小悬沙粒径。     

黄河中下游水沙的时空调度理论与实践

利用小浪底水库不同泄水建筑物的组合，塑造一定历时、流量、含沙量及泥沙颗粒级配的下泄水流与下游伊洛河、沁河的“清水”对接，在花园口站形成协调的水沙关系，实现既排出小浪底水库的库区泥沙，又不淤积下游河道的目标。2003年9月6～18日，黄河水利委员会就该理论开展了原型试验，试验结果表明：①利用异重流排沙和浑水水库排沙的特点，达到了小浪底水库拦沙初期“拦粗排细”、减缓库区淤积的目的；②利用小浪底-花园口区间的洪水资源，将小浪底水库排出的细泥沙输送入海，并且不增加下游河道淤积，提高了水流的输沙效率；③实现了下游河道减淤与减灾的统一。     

黄河小浪底水库减淤运用效果明显

黄河小浪底水利枢纽减淤运用是指合理利用水库拦沙库容以延长水库使用寿命，以及尽量增大水流对下游河道的冲刷使泥沙入海，小浪底水库减淤运用分为初期“拦沙和调水调沙”，后期“蓄清排浑和调水调沙”两个时期。主要分为4个阶段：①初期拦沙阶段。利用起调水位210m以下较大的拦沙库容，以拦沙和调水为主，淤满210m以下库容；②逐步抬高汛期水位拦沙阶段。逐步抬高汛期水位拦沙和调水调沙运用，主坝前段淤积面高程基本以平行抬高的形式逐步升至254m高程；③形成高滩深槽，拦沙和调水调沙阶段。