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。     

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。     

论三峡水库“蓄清排浑”运用方式及其优化

泥沙问题是三峡工程的关键技术问题之一,在三峡工程论证和初步设计阶段提出水库采取"蓄清排浑"的运用方式,可以解决泥沙问题。2003年水库蓄水运用以来的实践表明,水库基本遵循了"蓄清排浑"调度运用原则,并根据上游来水来沙减少等新情况对水库运用方式进行了优化调整。本文系统分析了三峡水库"蓄清排浑"运行方式及其优化调整的利弊,包括提前5年实施175 m试验性蓄水、汛期水位动态变化、汛末提前蓄水等对水库淤积和坝下游河道演变的影响,提出了进一步优化水库调度方式,形成"蓄清排浑"运用的新模式,保持水库长期使用的建议,试图为三峡水库科学高效安全运用提供科技支撑。     

三峡水库汛期“蓄清排浑”动态运用方式初探

为研究三峡水库汛期调度方式优化问题,以实测资料为基础,对三峡水库蓄水运用以来入出库沙量特性变化进行了分析,主要从泥沙角度对三峡水库采用汛期“蓄清排浑”动态运用方式进行了初步探讨。研究结果表明:三峡水库蓄水运用后汛期入库沙量大幅减小,上游溪洛渡和向家坝水库蓄水运用后三峡水库汛期6—9月份含沙量已经开始小于论证阶段5月份和10月份的含沙量;三峡水库主汛期出库沙量占年出库沙量的90%以上,且汛期出库沙量主要集中在1~2次大的出库沙峰过程中;近期三峡水库汛期采用“蓄清排浑”动态运用的泥沙调度方式,泥沙淤积可许。研究成果可为三峡水库汛期优化调度提供参考。     

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。     

水库蓄清排浑的初步探讨

本文通过头屯河水库2002年以来蓄清排浑技术取得的成果,总结了蓄清排浑技术的特点。通过蓄清排浑技术的运用,打破了水库使用年限的概念,提出了蓄清排浑技术新的理论体系,为今后相似水库的排沙运用提供了重要的理论依据。     

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。     

从蓄清排浑水库运用方式与淤积过程关系看水库泥沙数学模型的验证

蓄清排浑是协调水库泥沙淤积与兴利矛盾的有效调度方式.长时段、长河段水库泥沙问题的研究目前还主要依赖于数学模型.通过分析当前国内各家模型发现,一定范围内拟定不同运用水位和不同汛后蓄水时间方案,前期淤积总量过程基本一致,但库区泥沙淤积分布和水库后期淤积量却差别很大,对兴利库容影响尤为明显.文中通过研究典型水库淤积过程与运用方式的关系,分析了不同方案运用对水库纵向淤积推进、横断面淤积发展和兴利库容保留程度等的影响,并对水库泥沙数学模型的验证提出了建议.     

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。     

三门峡水库蓄清排浑控制运用对库区及下游河道冲淤的影响

１９７３年后三门峡水库进入蓄清排浑控制运用时期。１９８６年以来，进入三门峡水库的水沙量发生了明显的变化，不仅年入库总水沙量有大幅度减少，而且水沙量在年内的分配也变化很大。     

三门峡水库蓄清排浑运用以来库区冲淤演变初步分析

水库蓄清排浑运用以来 ,黄河潼关 1974～ 1986、1987～ 1995、1996～ 2 0 0 2年均水量较 195 0～ 195 9年减少9 1% ,35 5 %、5 5 5 % ,沙量减少 4 0 9%、4 9 6 %、6 6 2 %。潼关以下三个时段年均淤积量为 0 0 4 2、0 16 1、0 2 0 8亿m3。呈水沙量递减 ,淤积量递增趋势。潼关同流量水位 2 9年升高 2 31m ,受上游冲淤下延影响升高 1 0 5m占 4 5 5 % ,其他因素影响升高 1 2 6m占 5 4 5 %。小北干流非汛期冲刷、汛期淤积格局未变 ,反映了水库运用对小北干流没有明显影响。渭河华县站 1974～ 1986年水量较大 ,渭淤 1～ 10断面仅淤积 0 0 6 5亿m3,华县同流量水位升高 0 0 3m。以 1974～ 1986年为准 ,1987～ 1995年、1996～ 2 0 0 2年华县年均水量减少 2 2 8%、5 6 2 % ,年均沙量减少 11 6 %、34 4 %。渭淤 1～ 10断面 1987～ 1995年淤积 1 72亿m3,特别是 1994和 1995年的中小洪水 ,汛期淤积 0 85亿m3主河槽萎缩 ,华县同流量水位升高 1 0 7m。     

溪洛渡水库的运用方式

溪洛渡水电站水库建成后要控制金沙江的主要暴雨，产沙区，改善电力系统电源结构，增加三峡，葛洲坝两电站枯期平均出力３９．２万ｋＷ，枯期电量１７．２亿ｋＷ．ｈ，减少下游洪灾损失，蓄水运用前３０年，可拦淤金沙江泥沙７０％以上，改善下游河流通航条件和排污能力，基于：（１）金沙江年输沙量的９６％集中在６月～１０月，７月～９月占年输沙量的７６．２％；（２）该水库死库容达５１．１亿ｍ＾３，库容与年输沙量之比达２７     

调水调沙是黄河不淤的关键措施

综合分析了有关部门对黄河调水调沙的试验研究成果，结合近年来黄河水沙情况认为，要解决黄河河道不淤积问题，可能还需要冲沙用水数十亿立方米。今后，随着水土保持工作力度加强、河床形态改善和外流域补水等措施的逐步实施下，不淤积目标是完全可以实现的。建议将调水调沙作为治河的主导战略，强化研究攻关，促进其早日列入计划正式实施。     

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。     

巴家嘴水库运用方式研究

巴家嘴水库目前已成为集防洪、供水、灌溉和发电为一体的综合利用水库，通过对水库运用方式的总结回顾，提出了水库在新建泄洪洞工程竣工投运后，水库在供水、防洪和排沙减淤方面的运用方式，从而使水库达到兴利除害，综合利用的目的。     

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。     

三峡工程防洪调度对水库泥沙淤积影响初探

１９９８年洪水后，人们关心三峡工程的防洪作用以及防洪调度对库区泥沙淤积的影响。以１９５４年洪水为例研究３种不同的防洪调度（即按荆江地区防洪需要调度；按城陵矶附近地区防洪需要调度与非常情况下防洪调度）的水库淤积状况，分析不同防洪调度对水库淤积的影响。分析结果说明三峡水库在长时间的“蓄清排浑”运用中，对少数大水年份采用不同的防洪调度运用方式，对库尾段的淤积仅在短时间内有影响，经长期河床与水流的自动调整，终将维持相对平衡状态。     

大朝山水电站机组进水口前冲沙建筑物设计

１工程概况大朝山水电站位于云南省临沧地区云县和思茅地区景东县交界处的澜沧江上,枢纽装机容量１３５０万MW,最大坝高为１１１．０m,总库容为９．３３亿m３．多年平均输沙量为５４９３万t,多年平均含沙量为１．３１kg／m３,汛期（６～１０月份）来沙量占全年总沙量的９５．８％,其中７～９月集中了全年来沙量的７７．２％．水库采用“蓄清排浑”的运行方式,即６～９月库水位降至汛期限制水位运行,使汛期主要沙峰沙量出库,控制水库的泥沙淤积高程;１０月以后来沙减少,水库开始蓄水至正常水位８９９．００m．大朝山水电站水库淤…     

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。