黄河水沙调控体系规划关键问题研究

根据黄河水少、沙多,水沙关系不协调的基本特征,统筹考虑防洪、防凌、减淤、水资源配置等方面需求,分析提出了建设黄河水沙调控体系的任务、总体布局、联合运用机制。根据工程建设现状和存在的问题、待建工程在水沙调控体系中的任务和作用,分析了待建骨干工程的建设时机。结果表明:①目前已建的龙羊峡、刘家峡、三门峡和小浪底4座控制性骨干工程在协调水沙关系方面还存在较大局限性;②龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底等干流骨干水库构成了黄河水沙调控体系的主体,其主要任务是对洪水、泥沙、径流进行有效调控,以满足维持黄河健康生命和经济社会发展的要求;③黄河水沙调控体系中各工程的任务各有侧重,但又具有紧密的系统性和关联性,必须做到统筹兼顾、密切配合、统一调度、综合利用;④要加快古贤、东庄水库的前期工作,深入论证黑山峡河段开发方案,并做好碛口水库的关键技术研究工作。     

黄河水沙调控体系建设初步研究

解决黄河水少沙多、水沙关系不协调的有效途径是增水(节水和外流域调水)、减沙(水土保持措施减沙,干支流水库拦沙,小北干流放淤)、调水调沙.完善的黄河水沙调控工程体系应包括黄河干流龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底七大骨干水库和支流泾河东庄水库、沁河河口村水库、伊洛河陆浑与故县水库等,非工程体系主要包括水沙预报系统、不同空间尺度和不同时间尺度的水沙调控调度模型等.黄河水沙调控工程体系必须保证黄河水沙的多年调节、满足调水调沙对水流动力的要求、能够调节水库泥沙、满足小北干流放淤对水沙条件的要求、确保黄河不断流以及支持流域经济社会发展等.     

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...     

对黄河水沙调控体系建设的思考

近年来,黄河水利委员会在黄河水沙调控体系建设上进行了很多的探索和实践,如调水调沙试验,小北干流淤粗排细的放淤试验,包括下游标准化堤防建设等,目的都是为了解决水少沙多、水沙不协调以及其他一些由来已久的黄河老大难问题.     

黄河水沙调控体系与机制建设研究

围绕贯彻落实习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会讲话精神,分析了黄河水沙调控体系开发任务、体系构成和存在的问题,提出了完善水沙调控体系和健全调控机制对策:一是加快推进古贤、黑山峡重大水利工程建设,完善水沙调控工程体系;二是优化调度增强现状工程水沙调控能力、释放和增加现有工程调蓄能力、优化待建工程水沙调控运用方式、完善流域水沙调控管理体制机制,健全水沙调控机制。研究成果可为黄河流域生态保护和高质量发展提供重要支撑。     

从维持黄河健康生命角度看黄河水沙调控体系

把黄河水少、沙多、水沙关系不协调的自然特性作为解决黄河问题的主要矛盾,分析了当前黄河的健康状况,认为协调水沙关系是维持黄河健康生命的根本.从维持排洪输凌、输沙和保证河道低限水量等三个方面,分析了黄河健康生命对水沙调控体系的要求,提出了黄河水沙调控体系的总体布局和运用目标.水沙调控体系总体布局:以干流龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡、小浪底七大控制性骨干工程为主体,海勃湾、万家寨水库为补充,与支流陆浑、故县、河口村、东庄水库共同构成.目标是维持黄河健康和支撑经济社会发展.     

黄河水沙过程调控与塑造下游中水河槽

随着黄河流域来水来沙过程的大幅变化及人类活动的加剧，黄河的健康状况日趋恶化。通过对黄河健康的内涵、维持黄河健康生命的理论与技术支撑、流域水沙资源优化配置数学模型、大型水利枢纽联合运用对黄河下游河道的减淤作用、塑造黄河下游河道中水河槽等方面的研究，提出了对黄河水沙调控体系的认识，并认为在目前实际的黄河水沙条件下，通过小浪底水库的调节，黄河下游河道经过5—8年的努力，是可以塑造出一个平滩流量为4000m^3／s左右的中水河槽的。     

对黄河水沙调控体系建设的几点看法

针对黄委的《黄河水沙调控体系建设》报告,对黄河水沙调控体系建设提出了几点看法：①小浪底水库的运用方式需要改变,即汛期要少蓄水,适当地排沙,增加排沙比;②依据目前黄河的来水量,黄河下游河道要达到4000—5000m^3／s的平滩流量的目标是有困难的;③应抓紧制定二级悬河的治理和滩区安全建设方案;④废除生产堤,使滩槽水沙充分交换,是黄河下游泥沙处理的根本途径;⑤开发黑山峡,修建大柳树水库,但水库不能以灌溉为主;⑥修建东庄水库能较好地减轻渭河下游的洪涝灾害;⑦三门峡水库非汛期的控制水位应该进一步降低。     

黄河水沙空间分布及其变化过程研究

本文对不同时期黄河水沙的空间分布及其变化过程进行了系统分析,研究结果表明,1950～2005年黄河年平均总水量约为593.5亿m3(其中包括水土保持减水量、干支流引水耗水量及河口入海水量),年平均总沙量约为17.9亿t(其中包括水土保持减沙量、水库拦沙量、引水引沙量、放淤固堤沙量、河道冲淤量及河口人海沙量),不同时期黄河水沙总量变化很大,但黄河总水沙量比基本稳定为0.03t/m3.1986年以来黄河下游来水来沙量减少的主要原因,一是上中游耗水减沙量增多,1986～1998年平均上中游水土保持减水和工农业引水等耗水量达213亿m3,水土保持减沙、水库拦沙、引水引沙和河道冲淤等沙量合计达8.57亿t,已分别占上中游总水沙量的45%和53%,二是自然气候条件改变,引起上中游1986～1998年平均总水量比1973～1985年减少约136亿m3,而上中游年平均总沙量只减少约0.7亿t,导致水少沙多的局面加重.由于自然条件的变化和人类活动的影响,黄河水沙空间分布更趋不合理,表现为主河槽萎缩、"二级悬河"加剧、河口退蚀等,引起小水大灾和生态恶化,防洪形势更为严峻,应通过水沙联合优化配置和泥沙资源化利用治理黄河的水沙灾害.     

黄河水沙分布状况及治理思路

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究黄河水沙分布状况及治理思路。研究认为:近年来,受人类活动的影响,黄河水沙分布发生了较大的变化,河道防洪形势也发生了相应变化。在充分认识多沙河流河床演变的自然规律的基础上,提出黄河水沙治理思路包括:减少上中游粗泥沙来源、利用洪水塑造河道主槽、增大高效输沙流量出现几率、强化水库水沙调控作用、改造游荡性河段河槽形态。     

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。     

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理论是：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淤积泥沙，又使黄河下游河道不淤积的目标。2003年9月6—18日，黄河水利委员会为验证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；④小浪底水库存蓄了6．02亿m^3水量，为引黄济津和翌年农田灌溉储备了水源。     

黄河调水调沙研究进展

调水调沙是促使黄河不淤的工程措施之一,通过人工调控塑造协调的水沙关系,主要目标是调整水库淤积形态,促进下游河道冲刷,提高下游河道的行洪能力。在前人研究和相关实践的基础上,总结了调水调沙的技术关键和其对上游水库及下游河道的各方面影响,并针对存在的问题,对黄河调水调沙相关研究的发展趋势进行了探讨．认为：异重流排沙机理、高含沙水流输沙的实现、下游河道的综合治理、调控流量的加大和对河口湿地生态的维护将可能成为黄河水沙时空调控理论进一步发展的方向。     

引黄灌区水沙综合利用及渠首治理

本文总结了引黄水沙综合利用的技术特点，其中包括淤改、稻改、淤临床淤背浑水灌溉和建筑材料的转化：指出各种泥沙利用技术在不同时期的作用是不同的，比如淤改和稻改是６０和７０年代泥沙利用的重要形式，军水灌溉测是８０和９０年代泥沙利用的重要组成部分。渠首地区一般是受害者，结合灌区的实际情况进行渠首综合８治理是十分必要的；本文进一步论述了渠首治理的主要内容，其中包括淤灌、发展经济林、沙化治理等。     

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。     

2003年黄河调水调沙试验

2003年的黄河调水调沙试验开始于9月6日9时,至9月18日18时30分结束,历时12．4天。通过以小浪底水库为主的四库联合调水调沙,有效地利用小浪底一花园口区间的清水,与小浪底水库下泄的高含沙水流进行水沙“对接”。在试验过程中,采取了陆浑水库适时调控、故县水库控泄运用,尽量拉长、稳定小花问的流量过程,以利于小浪底水库配沙;以小浪底水库的实时水沙调控,稳定花园口站水沙过程的调度方式。通过前期实测资料分析、数学模型计算和实体模型试验,紧紧围绕这次调水调沙试验的主要目标,控制花园口流量2400m3／s、含沙量30kg／m3。这次调水调沙试验使下游主河槽过流能力得到进一步恢复,下游河道总冲刷量0．456亿t,全河段大都发生了冲刷,从而为今后实施水库多目标调度、兼顾各方面效益积累了新的经验。     

黄河第三次调水调沙试验

黄河第三次调水调沙试验于2004年6月19日-7月13日进行。这次试验利用汛前的水库蓄水，并充分借助自然的力量，通过万家寨、三门峡、小浪底干流水库群的联合调度，辅以人工的泥沙扰动措施，在小浪底库区人工塑造了异重流，调整了其库尾段不利的淤积形态，加大了小浪底水库排沙量，减少了水库淤积；同时，利用进入下游河道水流富余的挟沙能力，在黄河下游“二级悬河”及主槽淤积最为严重的卡口河段实施了河床泥沙扰动，减轻了下游淤积并增强了下游河道的主槽过洪能力。试验取得了预期效果，小浪底库区淤积三角洲冲刷泥沙1．329亿m^3，设计淤积平衡纵剖面以上淤积的0．385亿m^3泥沙被全部冲走，小浪底库尾淤积形态得到了合理调整；下游卡口河段扰起泥沙164．13万m^3，扰沙河段的平滩流量增加了510-640m^3／s；下游河道利津以上各河段均发生冲刷，小浪底一利津共冲刷泥沙0．6422亿t。     

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。