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.     

小浪底水库对水沙的调控及下游河道响应

冲积性河流上修建水库后,由于对水沙的调节,下游河道将发生相应调整,直至和新的水沙条件相适应。小浪底水库位于控制黄河水沙的关键部位,1999年10月25日下闸蓄水,目前水库仍处于拦沙初期的运用阶段,五年来以水库异重流排沙为主,期间进行了三次调水调沙试验,绝大多数中粗泥沙拦在库内,进入下游的水沙量和过程均发生了显著变化,主要表现为:下泄水流含沙量低、泥沙颗粒较细、洪峰调平、汛期(7-10月)水量减少、非汛期水量增大。在这种水沙条件下,黄河下游河道持续冲刷,平滩流量增大,河槽趋于窄深、河床粗化,河势发生调整。     

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。     

渭河下游水沙变化特征与河道淤积机理研究

采用实测资料分析的方法,研究了渭河下游水沙变化特征与河道淤积机理。研究结果表明:1986年以后,渭河下游汛期、非汛期水量均明显减少,但沙量未见相应降低;水沙的不同步变化引起了水流含沙量的相形上升,渭河下游河道淤积明显加重。分析渭河下游河道淤积的主要原因包括:潼关高程的抬高、洪水条件的变化、黄河对渭河的倒灌以及北洛河的来沙。     

黄河下游高效输沙洪水调控指标研究

黄河下游河道冲淤变化主要取决于水沙条件,即随流量大小和含沙量高低而变化,含沙量越低则泥沙淤积比越小、单位输沙水量越大,反之,含沙量越高则泥沙淤积比越大、单位输沙水量越小。在黄河水少沙多、水资源日趋紧缺和供需矛盾日益突出的现实条件下,为兼顾河道少淤和减少输沙水量,可通过水库调度,优化水沙搭配、塑造高效输沙洪水。以黄河下游实测场次洪水为基础,建立洪水期下游河道泥沙淤积比与水沙因子间的响应关系,求得流量为4 000 m~3/s时冲淤临界含沙量约为50 kg/m~3;基于黄河下游河道洪水泥沙输移规律,以维持黄河下游河道基本不淤积为约束条件,分析单位输沙水量随含沙量的变化情况,提出了高效输沙洪水泥沙优化配置指标,即洪水流量为4 000 m~3/s、河道淤积比为0～15%时,相应的高效输沙洪水含沙量配置区间为50～75 kg/m~3。     

1986年以来黄河下游水沙变化及河道演变分析

１９８６年以来，受气候变化、工农业用水增加及大型水库调节的影响，黄河下游出现枯水少沙、大洪水几率减小、高含沙洪水频繁发生、年内水沙分配改变的情况致使河道主槽发生严重淤积、河道萎缩、平滩流量减小、河道排洪能力降低，中常洪水即可出现高不位，洪峰传播时间长且沿程变形复杂，小水大灾。     

黄河上游宁蒙河道冲淤变化分析

黄河上游来水沙地区分布不均匀，水沙异源。大型水库修库前，来沙多，宁蒙河道淤积，５０年代淤积尤为严重。青铜峡、刘家峡水库运用后，水库大量拦沙，宁蒙河道发生冲刷。龙羊峡，刘家峡水库联合运用后，汛期蓄水削峰，出库中小水流量历时加长，大流量出现机会大大减少，宁蒙河道重新调整，主要表现在；水流挟沙能力降低；河道淤积严重，水位升高，平滩流量减小；河势摆动加剧，滩岸坍塌严重；西柳沟高含沙洪水淤堵干流呈加重趋势。     

黄河中游支流治理的重点及其对下游河道减淤作用

一、下游河道淤积的要害黄河的根本问题是泥沙问题,而泥沙淤积的危害主要在下游河道。如何解决下游河道的淤积是治理黄河的一个重要课题。黄河下游来水来沙的基本特点是水少沙多,含沙量高,并且,水量和沙量在时间、空间上的分布极不均匀,年内水沙量主要集中在汛期,甚至集中在几场洪水。另外,沙量的集中更甚于水量。水量主要来自河口镇以上的上游地区,而沙量则主要来自河口镇至三门峡的中游地区,存在着“水沙异源”的特性。     

2018年汛期黄河水沙调度实践

2018年汛期黄河流域暴雨过程频繁,中雨以上降水过程出现21次,上游出现3次编号洪水,洪水水量大、持续时间长,中下游干流也发生较长时间大流量过程。面对洪水,黄河上中游水库进行联合防洪调度和水沙调控,充分发挥拦洪削峰错峰作用,合理利用水库河道排沙输沙,取得了显著的防洪减灾减淤成效和洪水资源利用效果。对2018年汛期雨水情、洪水调度、水库河道冲淤和调度效果等进行了分析,取得的主要认识有:①扎实准备、超前部署、精准预报、科学决策、团结协作,为本次防汛提供了保证;②水沙调控理论和实践得到了丰富和发展,首次实现了全河层面的水沙联合调控;③黄河水沙调控体系亟待完善,建议加快黄河中游古贤水库上马步伐,实现黄河水沙资源综合利用,确保黄河防洪安全。     

2018年汛期黄河水沙调度实践

2018年汛期黄河流域暴雨过程频繁,中雨以上降水过程出现21次,上游出现3次编号洪水,洪水水量大、持续时间长,中下游干流也发生较长时间大流量过程。面对洪水,黄河上中游水库进行联合防洪调度和水沙调控,充分发挥拦洪削峰错峰作用,合理利用水库河道排沙输沙,取得了显著的防洪减灾减淤成效和洪水资源利用效果。对2018年汛期雨水情、洪水调度、水库河道冲淤和调度效果等进行了分析,取得的主要认识有:①扎实准备、超前部署、精准预报、科学决策、团结协作,为本次防汛提供了保证;②水沙调控理论和实践得到了丰富和发展,首次实现了全河层面的水沙联合调控;③黄河水沙调控体系亟待完善,建议加快黄河中游古贤水库上马步伐,实现黄河水沙资源综合利用,确保黄河防洪安全。     

黄河下游河道巨大的输沙能力与平衡的趋向性——“黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力”之二

尽管黄河下游河道以堆积性著称,河底、水面不断抬高,但在长期水沙作用下,特别是河流的自动调整和反馈迅速,其平衡的趋向性也很明显。从上、下河段挟沙能力及典型资料看,当流量为1000~4000 m3/s时,上段(河南河段)挟沙能力与下段(山东河段)之比为1.049~0.915,即流量小于2000 m3/s时,上段挟沙能力大于下段;而当流量大于2500 m3/s时,下段挟沙能力则大于上段;流量为2300 m3/s时,上、下河段基本平衡。从多年平均过程看,如果不考虑高含沙洪水,不漫滩,流量沿程不变,下段输沙量为上段输沙量的1.01倍,也说明多年输沙量是平衡的。特别是从1960年9月至1996年10月的资料看,三门峡至利津河段淤积36.32亿t,其中20次高含沙量洪水淤积37.22亿t,若不计高含沙洪水,则全河冲刷0.90亿t,占来沙348亿t的0.26%。     

游荡型河段双岸整治对黄河下游河道的影响分析

针对游荡型河段主流宽浅散乱、河床极不稳定的特点，在黄河花园口一夹河滩河段两岸布置了对口丁坝整治工程。利用黄河下游水动力学泥沙数学模型，采用小浪底水库15a设计水沙系列，对黄河下游各河段的冲淤、典型断面的平滩流量变化进行了计算，分析了对艾山以下窄河段带来的影响，并与现状工程方案进行了比较，结论认为：①花园口-夹河滩河段布设双岸整治工程比现状工程条件下，15a间铁谢-利津河段多冲刷泥沙2．33亿t，冲刷量主要分布在花园口-高村段；②双岸整治工程方案和现状工程方案相比较，高村以下河段各站平滩流量减小，但和2002年汛前相比，山东河道仍具有较强的过洪能力；③在游荡型河段进行双岸整治工程布置，可以减少小浪底排沙期间河道的淤积，提高河南河段的输沙能力，而对山东河段的影响不是太明显。     

小浪底水库泥沙多年调节的减淤效果初步研究

由于黄河水沙条件的变化,三门峡水库“蓄清排浑”运用经验的局限性表现得更为突出。从黄河下游河道输沙、防洪和水充分利用出发,小浪底水库应采取泥沙多年调节的运用方式,平水枯水年蓄水拦沙运用,丰水年集中泄空冲刷产生高含沙洪水,塑造窄深河槽改造高村以上宽浅河道,利用窄保河槽输送高含沙洪水入海,计算结果表明对黄河下游减效果显著,并可大量节省输沙用水。     

黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因

在补充完善水沙、观测断面等资料的基础上,采用沙量平衡法和断面法分析计算了1960年以来宁蒙河段的泥沙冲淤量,两种方法计算结果接近、各有特点,可互为补充使用。分析冲淤量时间分布特征表明,不同时期年内的冲淤分配特征不同,1987年以来宁蒙河段泥沙淤积加重,且淤积加重主要集中在汛期和小于0.1 mm的各粒径组泥沙,大于0.1 mm的粗泥沙淤积量有所减少。分析冲淤量空间分布结果表明,宁蒙河段淤积主要发生在内蒙古三湖河口至头道拐河段和巴彦高勒至三湖河口河段,1987年以来以河槽淤积为主,横断面萎缩。根据宁蒙河段水沙来源情况,从多个方面分析宁蒙河段淤积变化原因表明,干流水沙条件变化尤其是龙刘水库联合运用对干流水沙条件的显著改变,包括减少了汛期水量以及大流量过程,是导致宁蒙河段淤积加重的主要原因。     

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。     

西线南水北调对黄河干流的减淤作用研究

南水北调西线工程通过向黄河河道内配置部分水量,进入黄河干流的水沙调控体系,经干流水库的联合调度,进行全河调水调沙,可塑造协调的水沙过程。由水量配置方案,利用建立的输沙关系推算相应的设计沙量,结果表明:按西线调水向河道内配置水量35亿m3,宁蒙河道、小北干流河道和黄河下游河道分别减淤为0.35亿、0.30亿t和0.27亿t。     

黄河中下游水库群水沙联合调控技术研究

根据维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的水沙调控指标体系，对黄河不同区域来水进行了分析，提出了小浪底、万家寨、三门峡、故县、陆浑水库的水沙联合调控组合方式，运用神经网络等方法研究了黄河中游水库群水沙联合调度关键问题，包括流量过程、含沙量过程的控制方式及修正模式，并在2005年黄河水沙调控过程中得以运用。     

大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全

在大洪水期行洪滞洪沉沙是黄河下游宽滩区的主要功能之一。近十几年来,随着黄河水沙的变化和小浪底水库的建成运用,对宽滩区运用方式的争论更为激烈,却一直缺乏系统的对比研究。为此,黄科院利用小浪底至陶城铺河道实体模型,采用2013年汛前地形,开展了黄河下游宽滩区是否修建防护堤两种不同运用方式下,大洪水期的洪水演进试验,通过对比分析不同运用方式下的下游河道在冲淤演变、洪水位变化和滩区防洪安全等方面的问题,探讨了大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区的安全形势,以期为黄河下游河道治理措施的决策提供科学的参考依据。结果表明,宽滩区修建防护堤后,中常高含沙洪水条件下主槽淤积量小于不修防护堤方案,大洪水条件下主槽冲刷量大于不修防护堤方案,说明主槽过流能力和输沙能力均有所增大。但是,修建防护堤后的嫩滩淤积量,两种洪水条件下均呈现出明显大于不修防护堤方案,河道的横断面形态和"二级悬河"形势均有所恶化。同时,由于目前地形条件下夹河滩以上河段主河槽过流能力达到了6 000m3/s,洪水向下游的演进速度和水量明显增加,导致高村以下的洪水位比不修防护堤时显著提升,增大了高村以下河段的防洪压力,滩区的防洪安全受到严重威胁。     

论三门峡水库在黄河防洪工程体系中的作用

通过对三门峡水库运用40余年来社会效益、经济效益以及负面影响的论述，分析了三门峡水库在未来黄河防洪减淤工程体系中的作用和地位，讨论了潼关高程淤积抬升的主要原因及降低潼关高程的综合治理措施，指出了小浪底水库建成后，决定三门峡水库运用方式的主要因素仍是黄河下游和渭河下游的防洪减淤问题。同时，给出了三门峡水库不同运用阶段的水位控制运用指标的建议：①继续做好三门峡水库335m防洪水位和326m防凌水位运用的准备；②汛期平水期保持库水位不超过305m，当入库流量大于1500m^3／s，实施敞泄排沙，并控制北村断面1000m^3／s流量相应水位不超过310m；③非汛期运用水位原则上最高不超过318m，遇调水调沙等特殊情况，需要短时间调蓄时，最高水位不得超过320m，非汛期平均运用水位按照不超过316m控制；④实施渭河下游综合治理，降低潼关高程。