多沙河流水库“蓄清调浑”设计运用研究进展

从理论研究、技术应用和工程实践3个层面系统梳理了多沙河流水库设计运用的发展历程,其发展先后经历了“蓄水拦沙”“蓄清排浑”“蓄清调浑”3个阶段。进入“蓄清调浑”阶段以来,在理论研究层面,揭示了泄水建筑物布设与水库排沙及有效库容保持的互馈机制、高含沙水流能耗机理、输沙能量转换机理,为多沙河流水库设计运用提供了理论基础;在技术应用上,水库拦沙库容再生利用与多元化利用、淤积形态与库容分布耦合设计技术及水沙分置开发技术均得到了创新发展,为超高、特高含沙河流上重大水利枢纽工程开发建设提供行之有效的途径;在工程实践中,以小浪底水库为代表的运用实践,以及黄河古贤、泾河东庄和马莲河等重大水利工程为代表的规划设计,为“蓄清调浑”设计运用提供了丰富的理论与技术支撑,未来结合工程建设运行可进一步验证完善“蓄清调浑”运用理论及设计技术。     

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。     

多泥沙河流水库汛期水沙调控度研究

汛期是多沙河流水库调控水沙的关键时期,以往研究和实践中,多以定性或宽泛指标描述水沙调控。因此,建立度量指标体系,研究多沙河流水库汛期水沙调控度对科学认知水库调控能力、指导水库设计运用具有重要意义。根据黄河水沙调度实践,分别定义多沙河流水库汛期径流调控度和泥沙调控度指标,并给出相应的计算公式;采用1986年以后汛期来水来沙条件,分析黄河中游干支流水库汛期水沙调控度大小,发现现状已建水库调控度较小、调控能力不足,规划和在建水库调控度较大;进一步采用数学模型对比分析不同水库运用方式对汛期水沙调控度的影响,结果表明:"蓄清调浑"运用方式相比"蓄清排浑"运用方式,不仅可以有效减小不同时期库区泥沙淤积量,而且能够实现部分拦沙库容再生利用,从而增大水库汛期水沙调控度。     

三门峡水库泥沙问题

三门峡枢纽建成后，库区泥沙淤积十分严重经过２次改建，工程的泄流规律增大，３１５ｍ高程泄量近１００００ｍ＾３／ｓ，水库运行方式改为蓄清排浑运用。恢复了１０亿ｍ＾３的槽库容，潼关高程升降变化稳定，基本控制住了泥沙淤积的上延。由于枢纽上下游兴建了大型水利枢纽，改变了三门峡水库的入库水沙条件和运行条件，库区泥沙冲淤变化出现新问题，有必要进一步改善水库运行调库，适当调整非汛期和汛期的运用水位，缓解库区泥沙中     

三门峡水利枢纽运用的经验与启示

三门峡水利枢纽是黄河干流上兴建的第一座水利枢纽工程，经过两次改建并采取蓄清排浑运用方式后，发挥了防洪、防凌、供水、发综合效益。该工程３０多年的运用实践表明，在多泥沙河流上修建水利枢纽工程，必须设足够的泄流排沙设施，采取蓄清排浑调水调沙运用，保持水库长期使用库容，发挥利用利用效益；在水库调度运用过程中，应根据入库水沙情况不断调整运用指标，既要保持库区冲淤平衡，又要使、下泄流量与含沙量相适应，以利于下     

两库联合排沙

在多沙河流的邻近河段上同时修建上、下两座水库，联合调节河流水沙.上库汛后拦蓄河流来水，至汛期泄空水库利用洪水冲淤，将蓄水期间淤积的泥沙排出水库；下库汛期调蓄来水，待蓄水用完，由上库供水进行冲刷排淤，再将淤在下库的泥沙排出水库，解决多沙河流单一水库排沙与蓄水调节径流的矛盾.两库淤沙与冲淤排沙达到平衡以后，虽然部分库容被淤，但是保留下来的有效库容能够长期调水调沙.     

三门峡水库蓄清排浑运用的启示

从三门峡水库蓄清排浑运用以来对澶关河床高程及下游河道的冲淤影响分析中表明,水库汛期泄量是控制潼关河床高程的主要条件,当泄量达到天然河道的造床流量时,潼关河床高程才能维持稳定,否则,将自动调整,以适应于来水来沙条件与水库泄流规模的关系。水库进行调水调沙运用,加大水库的排沙流量,可以增加下游河道的平滩流量和输沙能力,减轻下游河道淤积,因而在多沙河流上修建水库,需要一定的泄流规模和调沙库容,合理调节水沙,才可以维持水库长期使用。     

基于泥沙冲淤数值模拟的水库调度方案研究

以东台子水库为研究对象,基于一维不饱和全沙数值模型,研究蓄洪运用方案、蓄洪排沙运行方案、分阶段蓄洪运用方案、蓄清排浑运用方案等四种水库调度方式下的泥沙淤积情况,力图在兴利防洪的基础上尽量利用弃水排沙,保持有效库容。对不同运行年限的淤积量、水库库容变化和排沙比等要素的模拟研究表明,分阶段蓄洪运用或蓄清排浑运用方案更有利于保持有效库容,对延长水库使用寿命具有一定作用,是较优的水库排沙优化调度方案。     

三门峡水库"蓄清排浑"运用与潼关高程关系研究

多泥沙河流峡谷型水库“蓄清排浑”运用的前提是：水库非汛期回水淤积要控制在一定范围内，淤积河段汛期存在一定的富裕冲刷能力；低水位运用条件下水库具备较大的泄流排沙规模；汛期洪水的量级较大。三门峡水库在“蓄清排浑”运用情况下，能否使潼关河段维持冲淤平衡，关键在于水库非汛期潼关高程自然上升量加水库高水位运用造成的上升量与汛期潼关高程下降量之间的对比关系。近期黄河洪水量大幅度减少，汛期潼关高程下降量小于非汛期自然上升量，在这种情况下，即使高水位影响因素消除，潼关河床冲淤平衡问题也难以解决，因此，必须采取综合措施控制潼关高程。     

考虑排沙运用的巴家咀水库兴利调度研究

巴家咀水库位于甘肃黄土地貌地区,天然来水含沙量大,库区泥沙淤积严重,是典型的承担排沙任务的供水水库,亟需编制综合考虑排沙与供水运用的调度规程.为此分析了巴家咀水库来沙与排沙特性,提出一种基于实测排沙数据采用线性回归分析拟合的排沙能力反正切函数,确定了7、8月份为主要排沙期,提出敞泄排沙与蓄清排浑两种排沙方案,分别采用迭...     

我国多沙河流水库“蓄清排浑”运用方式的发展与实践

在多沙河流上修建水库将产生泥沙淤积,直接影响水库的寿命及防洪、发电、航运、供水等综合效益的发挥。20世纪70年代初,针对三门峡水库严重的泥沙淤积问题,我国水利科技工作者创新性地提出了水库"蓄清排浑"运用方式,并在黄河小浪底水库和长江三峡水库等水利枢纽工程中得到了应用和发展,成功解决了多沙河流水库泥沙淤积与水库效益之间的矛盾,减少了水库淤积,保持了水库有效库容长期使用,充分发挥了水库的综合效益,为多沙河流水库泥沙问题处理找到了一条行之有效的新途径。随着对水库泥沙问题认识的深化,"蓄清排浑"运用方式在实践中还将得到不断优化和完善。结合江河水沙变化的实际情况,本文提出了长江三峡水库和黄河小浪底水库等工程运行方式进一步优化的建议,为更好地保障水利枢纽工程的安全和综合效益的发挥,促进水库泥沙理论与技术的发展提供科技支撑。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式计算研究

在入库沙量大幅减少的背景下,三峡水库持续开展汛期中小洪水调度,增大了汛期库区泥沙淤积和防洪风险,减少了水库下泄大流量的机会。在三峡水库汛期,开展“蓄清排浑”泥沙调度方式动态运用研究有助于进一步优化三峡水库汛期调度方式。利用三峡水库干支流河道一维非恒定流数学模型,探索开展了三峡水库汛期 “蓄清排浑”动态运用方式计算研究,并提出了汛期“蓄清排浑”动态运用方案。计算结果表明:三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式可以同时兼顾排沙、发电和防洪,“蓄清”水位150 m要优于155 m,“蓄清”运行期间库水位可选择在145~150 m之间浮动运行;建议将寸滩含沙量达到2.0 kg/m³且当日寸滩站入库流量≥25 000 m³/s的时间作为水库增泄“排浑”的起始时间,将出库含沙量降至约0.1 kg/m³作为“排浑”调度结束重新进入“蓄清”调度的泥沙参考因素。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

三门峡水库的功过与经验教训

三门峡水库是黄河上建设最早的大型水利枢纽工程,分析其功过与经验教训对今后黄河治理开发具有重要意义。分析认为:三门峡水利枢纽规划是错误的,没有考虑水库淤积的"翘尾巴"问题,坝址选择不当;改建是成功的,经过数次改进,摸索和总结出了使水库长期运行的蓄清排浑调度模式,1974—1985年三门峡水库冲淤已达到平衡;三门峡水库对黄河下游发挥了巨大防洪效益,其防洪效益不在于水库调洪,而在于拦沙92亿t、为下游河道减淤约64亿t,平均减淤厚度为3.30 m。三门峡水库成功的运用实践证实了多沙河流水库长期使用的可行性,由于黄河泥沙多,因此除调水调沙增强输沙能力外,还需要通过水库和放淤等措施拦蓄、利用一部分泥沙。     

闹德海水库运用与防淤

柳河闹德海水库于1942年建成,在1965年、1970年扩建和改建后,总库容为2.28亿m3。库区地形陡峭、河谷窄深,回水末端修建的拦沙堰阻止了泥沙淤积上延。水库建成70 a来,通过滞洪排沙、调水调沙运用,在减轻柳河下游洪水灾害的同时,仍保有1.3亿m3有效库容,库容淤损率之低在多沙河流上的水库中尚属罕见。在流域水利水土保持措施有效减少入库泥沙的同时,其调水调沙运用方式对多沙河流水库具有重大参考价值。     

三门峡水库高滩深槽形成过程及因素分析

三门峡水库运用初期形成的高滩深槽库区冲淤形态以及适当的泄流规模,为其蓄清排浑运用创造了条件。三门峡水库高滩深槽形成的过程是滩槽同步淤积抬升后主槽再冲刷下降。影响潼关以下库区主槽容积的主要因素为入库水沙条件、坝前运用水位和水库的泄流能力,当水库未发生滞洪壅水时,来水量的多少对主槽容积变化起主要作用。     

多沙河流水库减缓淤积调度运用方式初探

现有调度水库一般采用蓄洪运用方式,但在多沙河流上,这种方式往往使得水库淤积加快,影响水库的兴利库容,同时影响水库的寿命。为了延缓水库的使用年限,采用蓄清排浑的调度运用方式,水库的泥沙淤积量显著减少,水库的使用年限也相应提高。     

论小浪底水库拦沙和调水调沙运用中的下泄水沙控制指标

分析了黄河下游河槽水力形态与流量和含沙量的关系;黄河下游河槽输沙能力与河槽水力形态、泥沙沉速和来沙系数的关系.按照黄河下游各河段的河槽水力形态和输沙能力与流量、含沙量和泥沙沉速的关系,优化水库拦沙和调水调沙相结合的调度,组合形成黄河下游河槽长距离输沙减淤和不淤积的流量、含沙量和泥沙沉速的水沙过程,可以给出水库拦沙和调水调沙的水沙控制指标.     

冰雪融水型多沙河流水库泥沙设计

以新疆喀拉喀什河乌鲁瓦提水库泥沙设计为实例，分析了冰雪融水型多沙河流的水，沙特性，并根据水库担负的任务，利用水动力学泥沙数学模型及经典的三角洲整体平衡模型，进行了多方案水库淤积率比较。在此基础上，确定了水库调水，调沙运行方式，并布设了与之相应泄流排沙设施，得出乌鲁瓦提水库有效库容可长期保持。     

冰雪融水型多沙河流水库泥沙设计

以新疆喀拉喀什河乌鲁瓦提水库泥沙设计为实例，分析了冰雪融水型多沙河流的水、沙特性，并根据水库担负的任务，利用水动力学泥沙数学模型及经典的三角洲整体平衡模型，进行了多方案水库淤积率比较。在此基础上，确定了水库调水、调沙运行方式，并布设了与之相应的泄流排沙设施，得出乌鲁瓦提水库有效库容可长期保持。     

黄河首次调水调沙试验

什么是调水调沙 所谓调水调沙,就是在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下,利用水库的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节,适时蓄存或泄放,调整天然水沙过程,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于输送泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到冲刷或不淤的效果,实现下游河床不抬高的目标。