水库运行对水文站测验河段的影响分析

为了了解水库运行对水文站测验河段的影响,结合小浪底水库调水调沙实验河段的相关资料,包括实测水位、流量、含沙量、大断面等,通过对上游来沙情况、断面水位～流量关系、同流量级水位变化、测验河道过水能力、洪水传播历时等方面的研究,探讨小浪底水库调水调沙运行对花园口水文站测验河段产生的影响,探讨水文站测验河段河道的一般特性和洪水演变规律。     

黄河调水调沙对花园口水文站测验河段的影响分析

黄河调水调沙的目的是在水库实时调度中形成合理的水沙过程,有利于下游河道减淤甚至全线冲刷。本文通过原形观测分析,检验调水调沙调空指标的合理性,从上游来水来沙情况、调水调沙期间水位-流量关系、同流量级水位变化、河床冲淤变化等方面进行论述．分析了调水调沙对花园口水文站测验河段的影响。     

2018年汛期黄河下游河道排洪能力分析

2018年汛期黄河下游来水222亿m~3,小浪底水库排沙4.66亿t,孙口以上河道淤积2.561亿t,其中花园口以上河道淤积1.920亿t,这是小浪底水库运用以来进入下游水量最大、水库排沙最多、下游淤积量最大的一年,然而排沙期间淤积最多的花园口以上河段的同流量水位不升反降。采用沙量法和断面法计算分析了汛期冲淤量及冲淤特点、水文站断面的同流量水位变化、7月洪水排沙期间险工水尺的同流量水位变化。结果表明:大量淤积发生在花园口以上河段的汊沟和边滩,洪水过后主槽更加明显,水流集中,流速增大,同流量水位下降;7月洪水之后,黄河下游水文站断面的同流量水位缓慢抬升,但汛后的同流量水位仍低于汛初;2018年汛期,黄河下游河道的排洪能力未明显降低。     

基于空间尺度的黄河调水调沙

基于空间尺度的黄河调水调沙即利用小浪底水库不同泄水孔洞组合塑造一定历时和大小的流量、含沙量及泥沙颗粒级配过程,加载于小浪底水库下游伊洛河、沁河的"清水"之上,并使其在花园口站准确对接,形成花园口站协调的水沙关系,实现既排出小浪底水库的淤积泥沙,又使小浪底-花园口区间"清水"不空载运行,同时使黄河下游河道不淤积的目标.实施基于空间尺度的黄河调水调沙要重点解决三大关键问题:一是确定小浪底水库不同泄水孔洞组合,二是小浪底-花园口区间洪水、泥沙的准确预报,三是准确对接(黄河干流)小浪底、(伊洛河)黑石关、(沁河)武陟三站在花园口站的水沙过程.通过基于空间尺度的调水调沙试验,进一步深化了对黄河水沙规律的认识,探索了人工调控黄河洪水流量、含沙量、泥沙颗粒级配等协调水沙关系的可行性,为充分利用自然力量治理黄河泥沙寻找了一条新的途径.     

黄河下游防洪形势分析

对小浪底水库运用前后黄河下游河道的断面面积、平滩流量、3 000 m~3/s流量时对应的水位、最大流量及堤防高程等要素变化的综述表明,目前下游河道排洪能力已经迅速增大。在目前来水来沙条件及现有水利工程调蓄下,当黄河下游发生历史洪水过程,花园口断面不会出现超过10 000 m~3/s的洪峰流量。在未来黄河流域洪水水量及沙量减少条件下,通过小浪底等干支流水库的调节,预测今后黄河下游发生较大洪水的可能性会进一步减少。大水带大沙的输沙特性已不存在,黄河下游河道依靠洪水排沙的几率明显降低。从长远看,黄河下游的泥沙问题依然存在。在未来洪水较少的情况下,利用小浪底水库塑造"人工"洪水实现水库排沙,并使下游河道产生冲刷仍是下游河道治理的重要措施。由于黄河下游防洪形势的变化,应转变黄河下游治理方略。如何对下游滩区进行有效治理,发挥广大滩区的作用,需要进一步深入研究。     

黄河下游"04·8"洪水输沙特性与冲淤分析

对黄河下游“04.8”洪水的输沙特性与冲淤情况进行了分析,并与2004年各场洪水的水位流量和平均河底高程的变化情况进行了对比,结果表明:①“04.8”洪水进入下游的沙量为1.4亿t,它在黄河下游河道的总淤积量在0.06亿~0.14亿t之间,河道排沙比达91%~96%,河道输沙能力很强,对黄河下游河道淤积的影响很小;②比较“04.8”洪水和2004年前几场洪水的同流量水位,除了孙口站的同流量水位和2004年调水调沙时的第一场洪水相近外,其他水文站的同流量水位均显著低于前几次洪水的同流量水位,说明“04.8”洪水对黄河下游河道的过流能力没有产生不利影响;③“04.8”洪水沙峰附近同流量水位表现低的原因,主要是高含沙洪水期间河槽发生了剧烈冲刷;④在平均流量2 000m3/s左右,黄河下游河道对小浪底水库异重流排沙具有很高的输沙能力。     

黄河调水调沙

黄河下游河道淤积的主要原因在于“水少沙多，水沙不平衡”，按照黄河下游河道冲淤规律，只要把进入黄河下游河道的不平衡的水沙关系调节为协调的强大功能。小浪底水库位于控制进入黄河下游河道水沙的关键部位，该水库控制了黄河径流量的91％，控制了近100％的黄河泥沙，2002年7月4日进行的黄河首次调水调沙试验控制花园口断面流量不大于2600m^3/s，平均含沙量不大于20kg/m^3，小浪底水库泄流历时不少于10天，黄河下游河道共冲刷泥沙0．362亿t，试验达到了预期的目的。通过这次试验，共取得测验数据520万组，这为今后建立更加符合原型黄河实际的数学模型和实体模型提供了极其重要的物理参数，试验证明，利用水库调水调沙，将不协调的水沙关系调节为相协调的水沙关系，是有利于输沙入海、减轻下游河道淤积甚至冲刷下游河道的有效途径之一。     

优化小浪底水库调水调沙运用方式的建议

对小浪底水库运用以来黄河下游河道冲刷情况及调水调沙运用存在的主要问题进行了分析,并对调水造峰期间下游河床冲淤特性进行了研究。结果表明:经过小浪底水库10 a调水造峰与清水冲刷,黄河下游河道主槽排洪能力已经得到有效恢复,为利用洪水排沙创造了有利条件;连续10次调水调沙,冲刷效率逐步降低,且存在排沙期下游河道淤积、流量沿程增大等问题。洪水具有"涨冲落淤"的输沙特性,因此小浪底水库应改变目前落水时加沙的调水调沙运用方式,尽量在洪水涨水期集中排沙出库,一般情况不要再放平头峰,以提高下游河道的输沙效率。     

黄河调水调沙调控指标及运行模式研究

分析了小浪底水库运用以来黄河调水调沙运用效果及出现的新情况,从充分发挥调水调沙水流输沙效率出发,研究提出了黄河调水调沙调控指标,即调控流量为2 500～4 000m3/s,洪水历时不小于6d,汛前调水调沙洪水峰型宜采用矩形峰,在调水调沙水量充足的条件下,调控流量在保障下游滩区安全的前提下取大值;根据当前小浪底水库所处的运用阶段和水沙调控运用的要求,提出小浪底水库调控目标应转向水库适度拦调泥沙,尽可能长期维持黄河下游4 000m3/s左右中水河槽,调水调沙运用应综合考虑小浪底库区淤积和下游河道主槽过流能力变化等因素,选用适宜的调水调沙运用模式。     

小浪底水库拦沙运用九年后黄河下游防洪形势预测

小浪底水库建成拦沙运用九年来,黄河下游河道断面形态全面调整,洪水演进呈现出新的特点,黄河下游防洪形势也发生了相应的变化。本文在分析现行河道断面形态及洪水演进特点基础上,结合近期实体模型试验成果,探讨了黄河下游防洪形势的调整变化。认为:与调水调沙前相比,目前花园口以上河床冲刷下切明显,河道过流能力提高;洪水上滩几率减小,滩区对洪水削峰功能减弱,洪水传播速度加快。花园口至高村远至孙口河段,96.8洪水形成高昂的滩唇,影响上游水量同步归槽,同时上游滩区退水又造成高村以下河段洪峰显著变胖,滩区大量进水,长时间滞洪,保持高水位,灾情进一步加重。在当前极端天气频繁发生的情况下,黄河下游的防洪形势仍不容乐观,希望引起有关部门的高度关注。     

调水调沙对黄河山东河段水文特性的影响

小浪底水库自2002年首次调水调沙运行以来,至2014年已连续进行13 a调水调沙实践,处于黄河最下游的山东段在调水调沙的作用下,河道形态及水文特性发生了明显变化。实测资料分析表明:2002—2014年,黄河山东段河道主槽明显刷深,河道形态向良性发展,宽深比减小,平滩流量大幅增大,主槽河道输水输沙能力明显增强,未漫滩洪水同流量下水位大幅降低,悬移质泥沙呈粗化趋势。实践表明,调水调沙是黄河山东段河道形态向良性发展、主槽河道输水输沙能力增强的主要因素。     

黄河下游窄河段洪水演进特征研究

基于小浪底水库运用前后黄河下游窄河段的河道形态变化,利用MIKE11模型,对黄河下游艾山—泺口窄河段2000年、2003年、2013年洪水过程进行模拟。根据实测资料进行了河床糙率率定及模型检验,并分析不同年份洪水水位流量的变化、洪峰沿程折减以及洪水传播时间变化。结果表明:小浪底水库进行调水调沙以后,黄河下游窄河段过流能力增强,河道对洪水的沿程削峰能力减弱,洪水传播时间缩短。     

2004年汛期黄河水情简析

2004年汛期(7～10月,下同),黄河流域降雨量除伊洛河偏多10.3%、汶河偏多54.6%外,其余地区较常年偏少或接近常年。黄河干支流主要控制站来水来沙量均比多年均值偏少,龙门、潼关水文站最大流量分别为2100m3/s、2140m3/s,为历年同期倒数第一位。为维持黄河健康生命,黄河进行了基于人工扰动方式和更大空间尺度上的第3次调水调沙试验和第1次调水调沙生产运行,受8月22日～30日小浪底水库第1次调水调沙生产运行的影响,下游花园口以下干流各站分别出现了2004年汛期以来最大流量,其中花园口站最大流量为4100m3/s,利津站最大流量为3190m3/s,花园口、夹河滩为自1998以来的最大流量,高村以下五站为自"96.8"洪水以来的最大流量。     

黄河下游水沙条件对河道冲淤的影响

根据1950年以来黄河下游河道实测水沙资料,分析了黄河下游河道汛期淤积比与小浪底站径流量、输沙量、平均流量、平均含沙量和采沙系数的关系;根据2002-2008年小浪底水库8次调水调沙期间的实测数据,进一步分析了调水调沙时黄河下游河道水沙条件对河道冲淤的影响.结果表明:黄河下游河道汛期淤积比随小浪底站径流量或平均流量的增大而减小,随小浪底站平均含沙量或来沙系数的增大而增大;调水调沙期间下游河道均发生了冲刷,河道淤积比随来沙量、出库平均含沙量和来沙系数的增大而增大,随出库径流量和洪水历时的增大而减小;2007年汛后小浪底出库调控流量为3 600 m3/s、舍沙量为40 kg/m3时,下游河道基本达到冲淤平衡.     

“调水调沙”对黄河下游河道过水能力的影响

从2002年至今,黄河下游已连续7年进行了调水调沙,主槽河道逐年冲刷,过流能力大大增强,本文通过对调水调沙实测水文资料的分析,论证了调水调沙在该河段所发挥的作用,非饱和状态下的下泄洪水对黄河下游河段产生了有力的冲淤效果,增大了测验河段同水位的过水能力,降低了黄河下游过水断面河床的河底高程,缓解了黄河下游逐年淤积抬高的态势.     

小浪底水库运用以来黄河下游冲淤调整特点

系统分析了小浪底水库运用5年来黄河下游河道的冲淤调整情况,结果表明：下游河道沿程冲刷,河道萎缩局面得以遏制;水文站同流量水位下降;河道排洪能力增大,平滩流量增大。但由于下游来水量偏少,河道冲刷量尤其是下游中段冲刷偏少,河道断面调整幅度较小。同时基于洪水造床作用远大于平水过程造床作用的认识,建议充分利用小浪底水库拦沙的有利时机增强河道的排洪输沙能力,及时加强针对枯水条件下的研究工作。     

小浪底水库运用对下游水污染分布影响研究

黄河小浪底库区及下游小浪底-花园口区间,是河南省沿黄地区和城市供水的主要水源地。通过对2002年以来小浪底库区及其下游小花区间水质监测资料的统计,从水质方面分析了小浪底水库运用初期对下游河道水环境的影响;结合小浪底水库调水调沙运用方式,对调水调沙期间库区及下游河道水质变化、泥沙对污染物的影响进行了分析。结果表明,调水调沙对小浪底库区水质的改善有利于优化下游河道的水体质量。     

黄河调水调沙对山东河道的影响分析

分析了黄河13次调水调沙进入山东河段的水、沙情况和不同河段的冲淤情况。连续10年的调水调沙实践证明,调水调沙使得同流量相应水位明显降低、河道平滩流量明显增大、黄河下游河势趋于稳定、工程出险次数明显减少,对调整下游河道断面形态、扩大下游河道主槽过洪能力、稳定河势等具有重要的作用,取得了巨大的社会经济效益。     

2022年泾渭河高含沙洪水调度与思考

2022年7月中旬，黄河中游泾渭河流域部分地区发生连续强降雨，受此影响，泾河支流马莲河庆阳水文站发生1956年以来最大洪水，渭河临潼水文站形成渭河2022年第1号洪水。黄河水利委员会预判干支流河道来水，结合泾渭河洪水处理，利用小浪底水库水位较低的有利时机，联合调度三门峡水库、小浪底水库、东平湖滞洪区等工程，实施了2022年汛期黄河调水调沙。在确保防洪安全和抗旱用水安全的前提下，塑造有利于水库、河道减淤的水沙过程，实现了水库多排沙和下游河道多输沙的目标，探索了高含沙洪水排沙调度新模式。     

2003年秋汛期黄河下游洪水特性分析

受中游洪水、调水调沙试验及后期防洪调度运用影响，黄河下游干流各站于2003年8月28日至10月31日期间先后产生了3次持续洪水过程。整个洪水过程中，花园口以下各站的同流量水位、各河段的传播时间均比2002年调水调沙期洪水偏小，河道行洪能力也较2002年有了一定程度的恢复。