小浪底水库运用十年黄河下游河道的再造床

天然河流上游修建大型水利枢纽后,必将引起水库下游河道的再造床。黄河小浪底水库自1999年10月下旬下闸蓄水以来,已运行十年有余。本文通过实测资料的分析,从河道的冲刷和河道的平面形态变化两方面来阐明小浪底水库拦沙运用十年来水库淤积及下游河道的再造床过程及其特点,为小浪底水库进一步水沙调控提供借鉴,也丰富了多泥沙河流兴建大型水库以后下游河道河床演变学科的内涵。     

论黄河小浪底水库拦沙后期的运用及水沙调控

小浪底水库是确保黄河下游防洪、减淤的关键性工程,2007年已进入拦沙后期。为了尽可能地延长水库的使用寿命和减少下游河道的淤积,以最大限度地发挥小浪底水库的作用,制定合理的水库运用方式是非常重要的。回顾了小浪底水库运用以来的贡献和新情况,评述了拟定的水库运用方式的研究成果,根据三门峡水库和黄河下游河道数十年来的冲淤变化的实践经验,提出了小浪底水库拦沙后期运用方式的原则和水沙调控的建议。     

论小浪底水库近期调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用

小浪底水利枢纽运用已经9年。2002年起,水库每年实施调水调沙,至2007年已进行7次。本文分析了这7次调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用,指出小浪底水库调水调沙,有利于下游河道冲刷,但只是水库拦沙初期运用造成的河道冲刷的一部分 目前对它的评价过于乐观。恰当地评价当前调水调沙的作用十分必要。     

三门峡水库水沙运动的若干规律——兼论水库溯源冲刷对黄河下游河道的影响

小浪底水库的合理运用对于延长水库寿命,确保黄河下游防洪减淤、长治久安,至关重要。本文基于与小浪底水库河谷地貌、水沙运动基本相似的三门峡水库潼关以下库段和下游河道数十年的基本资料,分析了水库造床及冲淤形态、水库拦粗排细和水库泄空、溯源冲刷的特点,以及溯源冲刷本身对黄河下游河道冲淤的影响。这些对于深化认识和科学制定小浪底水库拦沙后期的运用方式是非常重要的。     

小浪底水库淤积与下游河道冲刷的关系—“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之六

从理论上证明紧靠水库下游河道的排沙比与水库排沙比有密切关系,并且几乎是单值的函数.利用三门峡水库20年运行资料,建立了其排沙比与下游河道排沙比的关系.同时用小浪底水库初期运用7年资料进行了检验,证明是符合实际的,进而给出了在不同来沙条件下,小浪底水库各种淤积情况时下游河道排沙比、冲刷数量、减淤比及减淤时间.下游河道排沙比与水库排沙比关系表明,河道冲刷量与减淤量均存在极大值,这表明该关系表达机理的深刻.显然这个关系对调水调沙是很重要的,可以立刻作出有效的选择.     

古贤水库与小浪底水库联合运用研究

介绍了古贤水库的概况,分析了古贤、小浪底水库联合运用的需求,研究提出了古贤、小浪底水库联合调控指标,即调控流量为3 500⁴ 000 m3/s,洪水历时不小于5 d。根据古贤、小浪底水库的内在联系和相互关系,考虑不同来水来沙、库区蓄水及河床边界等因素,初步拟定了水库联合运用的方式。采用水沙数学模型计算手段,分析了古贤、小浪底水库联合运用在协调黄河下游水沙关系、减少河道淤积、长期维持中水河槽过流能力等方面的效果。结果表明:古贤、小浪底水库联合拦沙和调水调沙运用,可协调进入下游河道的水沙关系,减少黄河下游河道泥沙淤积,使下游河道长期处于微淤状态,小浪底水库拦沙期恢复的下游河道4 000 m3/s以上中水河槽过流能力将保持50 a以上,同时还可使潼关高程冲刷下降2 m左右,水库联合减淤的效果明显。     

桃花峪水库与小浪底水库联合调水调沙运用研究

从减少黄河下游河道淤积，尤其是艾山以下河道淤积及充分利用黄河水资源的角度出发，对桃花峪水库与小浪底水库联合调水流调沙运用进行了研究。结果表明：在小浪底水库下泄清水时，通过桃花峪水库调节引走清水，可减小进入下游的清水流量，使高村以上河段冲刷量减少，从而减少艾山－利津河段的淤积量；小浪底水库调沙库容越大，或桃花水库运用水位越高，对向华北地区供水及对下游减淤越有利，小浪度水库调沙库容越大，同样的运用方式     

小浪底水库拦沙对黄河下游河道的减淤作用

在小浪底水库蓄水拦沙期,进入黄河下游河道的水沙条件发生显著变化,含沙量急剧降低,中水流量持续时间增长,水库调水调沙提高了河道输沙能力,改善了泥沙淤积部位。拦沙期(1999年10月—2018年10月),黄河下游河道共计冲刷21.015亿m~3。分析小浪底水库运用以来黄河下游河道泥沙冲淤时空变化特性及水库对水沙的调控效果,对比计算有、无小浪底水库两种工况下黄河下游河道冲淤量变化及减淤作用。水库拦沙期黄河下游河道减淤比为1.373∶1,其拦沙减淤效果与水沙条件、水库运用方式及河道边界等因素有关。     

小浪底水库“拦沙后期”水沙调控运用的思考

阐述了小浪底水库对黄河下游防洪减淤的贡献和当前下游河道出现的新情况。根据三门峡水库的经验,提出在"拦沙后期"水库下泄泥沙的级配控制、扩大下游河道的输沙能力、水库高含沙调控等水库水沙调控可能遇到的挑战。建议在"调沙减淤"的理念下,制定新的水库水沙调控模式和运行方式,建立包括水库以及下游河道在内的一整套水沙调控决策系统,以尽可能地延长水库寿命和确保下游河道的长治久安。     

小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测

对小浪底水库对黄河下游河道的冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。     

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。     

小浪底水库建成后的黄河下游防洪形势

为了进一步完善黄河下游防洪工程体系，将在2001年建成具有显著防洪减淤作用的小浪底水库。在简要分析黄河下游防洪的重要性、防洪工程体系建设情况和小浪底水库的防洪减淤作用的基础上，从河防工程情况和河道特性出发，指出小浪底水库建成后黄河下游防洪仍存在诸多问题，防洪形势依然严峻。     

小浪底水库运用初期黄河下游河道冲淤变化预估分析

利用黄河下游一维泥沙冲淤数学模型,对两个均为15年的小浪底出库不同设计水沙系列进行预估计算,结果表明:两个系列铁谢-利津河段皆呈冲刷状态,15年累计冲刷泥沙总量分别为6.012亿t和0.716亿t。分析得出,在今后小浪底水库调水调沙初期运用过程中,若充分考虑黄河下游河道特别是山东河道的输沙能力,利用水库的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于泥沙在下游河道中顺利输送,从而减轻下游河道的淤积,甚至达到不淤或冲刷的效果,努力实现下游河床不抬高的目标。     

小浪底水库2000-2006年运用效果分析

对小浪底水库2000-2006年的运用效果进行了分析,结果表明:①自1999年10月至2006年10月,小浪底水库库区累计淤积量为21.27亿m3,其中干流淤积量为18.01亿m3,支流淤积量为3.26亿m3,利津以上河段累计冲刷泥沙13.23亿t,黄河下游河道主河槽最小平滩流量已由2002年汛前的1 800 m3/s增大至3 500 m3/s左右;②2002-2006年,水库实施了5次调水调沙,均实现了下游主槽的全线冲刷;③经三门峡、小浪底等水库联合调度,有效削减了洪峰流量,减小了下游河道发生漫滩洪水的几率,减轻了滩区群众淹没损失;④小浪底水库的合理调度不仅确保了特枯水年黄河下游不断流,改善了下游河道生态环境,而且多次为外流域供水;⑤1999-2006年,小浪底水电站累计发电量为255.92亿kW·h.     

高浓度调沙是减缓黄河下游河道淤积的有效途径

在浅析黄河下游河道淤积原因的基础上,指出高浓度调沙是减缓下游河道淤积的有效途径。为实现高浓度调沙,小浪底水库应该采用“蓄浑排清,清水刷槽;加沙造浓,高浓度输沙”的调水调沙方式,并通过“横向冲蚀”技术,来源源不断地形成高含沙水流出库。     

小浪底水库进一步水沙调控亟待研究的问题

分析了小浪底水库运用以来黄河下游河道发生的变化,指出水库在扭转河道连年萎缩、恢复河道泄洪能力方面作出了重要贡献。水库现已进入拦沙后期,建议水库运用理念应适时由"拦沙减淤"转变为"调沙减淤",在充分发挥下游河道输沙能力、减少河道淤积前提下,尽量减少水库淤积,延长水库寿命,并提出在建立新的水沙调控模式中亟待研究的疑难问题。     

2000年黄河下游河道冲淤及河床演变情况分析

根据1999年11月－2000年10月黄河下游的监测资料，分析了小浪底水库的出库水沙特点，全面研究了下游河道冲淤，床沙粗化，河道断面形态变化及河热变化，对小浪底水库调水调沙运用的减淤效果进行了分析计算。同时，就2000年10月－2001年2月向天津紧急供水对减淤的影响也作了分析研究。研究表明，尽管这一时期进入黄河下游的水量为历史最枯，但黄河下游仍减淤2．16亿t，而且未出现大的河势变化及工程险情。     

黄河下游河道冲淤演变的分析

从大量实测水文泥沙的观测资料出发,分析了黄河下游不同粒径泥沙的冲淤特性,讨论拦减粗沙及三门峡和小浪底水库修建后对下游河道冲淤的影响,给出近年来黄河下游河道冲淤的基本特性及其影响因素,提出了黄河下游减淤的一些措施,获得了一些有益的成果。