基于水库群联合调度和人工扰动的黄河调水调沙

为减少小浪底水库及下游河段的淤积，通过水库群的联合调度充分利用万家寨、三门峡、小浪底等干流水库汛前蓄水，在小浪底库区人工塑造异重流，加大小浪底水库的排沙量。同时辅以人工的泥沙扰动措施，调整了库尾段不利的淤积形态。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河床泥沙扰动，减轻下游淤积并扩大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m3，设计淤积平衡纵剖面以上淤积的3850万m3泥沙全部冲刷消除，小浪底库尾淤积形态得到合理调整；下游卡口河段扰起泥沙164.13万m3，扰沙河段的平滩流量增加了510～640m3/s；下游河道利津以上各河段均发生冲刷，小浪底～利津河段共冲刷0.665亿t。说明通过调水调沙塑造适当的水沙过程，可以遏制黄河下游河道形态恶化的趋势。     

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。     

对黄河下游河道治理若干问题的思考

对黄河下游河道治理中水资源调度管理、泥沙处理与利用、“二级悬河”治理等问题进行了分析，指出水资源的管理应从加强水量调度管理、减少水资源浪费、增加黄河可调控水量等方面入手；泥沙处理与利用应从在黄河滩区及两岸低洼地实施引黄（洪）放淤、积极尝试借助引黄涵闸实施引黄放淤、借助调水调沙实施重点河段的疏浚治理等方面入手；“二级悬河”的治理应从上游拦沙与下游处理泥沙结合、破除生产堤、加快防洪工程建设等多方面入手。     

黄河干流泥沙分布状况及存在问题

利用实测资料系统分析了1950.7-2005.6不同时期黄河干流泥沙分布特点。通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙分布引起的问题。提出了有利于减轻黄河干流泥沙淤积灾害的建议。     

不同时期黄河泥沙淤积灾害分析

在系统分析1950年7月-2005年6月不同历史时期黄河干流泥沙分布特点基础上,通过上游宁蒙河段河道冲淤量、主槽平滩流量,中游龙潼河段河道冲淤量、潼关高程、三门峡水库拦沙量、小浪底水库拦沙量,下游主槽冲淤量、滩地冲淤量、主槽平滩流量、二级悬河状况、以及出口断面沙量等参数的变化,综合分析了不同时期不同来水来沙条件下,黄河干流泥沙淤积及存在的问题,提出减灾建议。（HKY—JBYW一2007—06）     

水利枢纽联合运用对遏制黄河下游河道淤积的作用

黄河水少沙多，下游河道不断淤积抬高，形成地上悬河，防洪任务日趋严重。如何减轻黄河下游河道泥沙淤积，是黄河治理中的重要目标之一。就目前而言，修建大型水利枢纽工程是一项有效和切实可行的措施。在黄河上修建大型水利枢纽工程会明显地改变进入黄河下游河道的水沙过程，特别是在枢纽运用初期，下泄水流含沙量显著降低，对减轻黄河下游河道泥沙淤积，遏制河床抬高具有明显作用。利用泥沙数学模型计算的方法，就小浪底水库和古贤水库对黄河下游河道的减淤作用进行了较为深入的研究，得到了如下主要成果和认识。     

黄河下游来水来沙对河槽形态与河型的塑造作用

来水来沙对河槽形态与河型塑造是冲积河流河床演变研究的重要内容。利用黄河下游泥沙特性可将水流挟沙力转换成下游河道输沙平衡关系,进而推出河槽形态及河型与来水来沙的定量关系。结果表明是高含沙洪水塑造了下游上段纵坡较陡、断面宽浅、主流不稳定的游荡性河道。在当前水沙条件下,比降调整受河口限制,高含沙水流未能通过调大比降使淤积达到平衡,导致河床纵剖面平行抬高,是悬河发展的重要原因。     

黄河实施洪水泥沙管理的实践与探索

黄河当前存在着洪水威胁、下游悬河、水资源短缺、河道断流、河床持续抬高、滩区居住大量群众等等一系列问题和相互交织的矛盾,通过黄河三次调水调沙试验、黄河小北干流放淤试验以及二级悬河治理探讨,逐步探索出人、水、沙和谐相处的黄河下游治黄方略,即“稳定主槽,调水调沙,宽河固堤,政策补偿“。本文根据近年黄河治理的一系列实践和探索,简述了由控制洪水向洪水泥沙管理转变的尝试和展望,指出:实现由控制洪水向洪水管理转变,在黄河上还必须包括泥沙管理。只有实施水沙联调和处理好黄河下游滩区问题,才能做到人、水、沙的和谐相处。     

黄河下游泥沙资源多途径利用研究

利用黄河泥沙资源填筑堤沟河、涝洼地、恢复煤田开发沉陷区,用于土地复耕,铁路、公路路基建筑,黄河大桥辅道的淤垫,土质砖、瓦烧制等原料的供应。采取引黄自流输送和机淤（管道水力输送）联合方式,对下游泥沙资源多途径利用与治理＂二级悬河＂的对接,既能减少河道淤积,减缓黄河下游河床抬升的速度,又可恢复耕地功能和满足生产项目需要。把泥沙资源多途径利用与治理＂二级悬河＂有机结合起来,将会取得较好的社会、经济、生态效益。     

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水库+滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50 a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。     

新水沙条件下黄河下游泥沙均衡配置方案

由于自然气候条件的变化和人类活动的影响,黄河下游的来沙量大幅减少,为了维护黄河下游河槽均衡稳定、治理"二级悬河",合理利用泥沙资源,开展黄河下游泥沙均衡配置研究。采用黄河下游泥沙均衡配置数学模型,按照新水沙条件和配置模式,计算了黄河下游泥沙均衡配置方案,计算结果表明,来水来沙条件对泥沙配置状况的影响较大,一般年来水量约260亿m3条件下,如果年来沙量少于4亿t左右,黄河下游河槽不淤积萎缩,修建防护堤对增大平滩流量有一定作用,滩区放淤可以改善泥沙分布状况。通过对各配置方案综合评价,提出了建议方案及不同配置方式的泥沙配置比例。     

黄河枯水和断流对下游河道冲淤及防洪的影响

近几年，由于上游水库水量的调节与中游地区产沙、三门峡水库排沙不协调，汛期水少沙多矛盾突出。特别是中游产沙集中的高含沙洪水，得不到上游来水的稀释，形不成输沙强度高的较大流量的洪水，导致下游主槽严重淤积。     

黄河中游水利水保工程对下游的影响

由于水利水保工程和气候因素的双重作用 ,使得近年来黄河中游地区入黄水沙锐减 ,虽然减沙有利于黄河下游河道减淤 ,但减水特别是含沙量较小区的减水使黄河下游河道淤积量增加并逐步细化 ,且使下游断流现象加剧。本文经分析指出 ,多沙粗沙区必须加速治理 ,少沙清水区和黄河下游要节约用水 ,才有可能缓解黄河下游的断流和中常洪水高水位等问题     

无坝取水分流防沙试验研究

都江堰水利工程是人类历史上无坝取水工程的典范。研究分析了都江堰工程的布置特点以及引水防沙原理,与现代分流拦沙技术相结合,应用于我国西部山区某河流的取水枢纽布置。通过模型试验,在河道主流中心位置布置人工岛,将河道分为内江和外江,模拟枢纽的取水防沙效果。结果表明:在内江入口处设置拦沙坎减小了进口附近河段的流速,有效阻碍了泥沙进入,不影响工程取水效果;受拦沙坎影响,内江流速小于天然河道,但由于人工衬砌的内江底部糙率小于天然河道,泥沙随水流一起向下游运动,在弯道环流下大部分泥沙沿人工岛一侧运动并从飞沙堰排入外江,少量进入取水口泥沙沉积在沉沙池。     

冲积河型形成条件的探讨

水流塑造河槽 ,河槽约束水流是河流演变的基本特点。本文分析了河槽形态与河流弯曲率的关系 ,结果表明弯曲率大的河流都具有窄深河槽 ,宽浅河流总是顺直的。河槽横断面形态对河流的演变过程起到了控制作用 ,是河流形成不同的平面形态的必要条件。不同的水沙组合虽然相差很大 ,但只要形成窄深河槽就可能发展成弯曲河流。     

维持黄河下游排洪输沙基本功能的关键技术研究

以河床演变学理论为基础，结合黄河下游河道输沙特点，对河槽的排洪输沙作用进行了量化表述，界定了黄河下游河槽排洪输沙基本功能．提出了黄河下游排洪输沙基本功能的判别指标体系；利用实体模型试验研究和实测资料分析．建立了水沙过程与河槽冲淤及断面形态调整之间的响应关系，提出了近期基本满足黄河下游河槽排洪输沙基本功能的概化水沙过程及相应的水量。并形成了水沙调控指标体系；初步提出了维持黄河下游河槽排洪输沙基本功能的中游水库群水沙联合调度方案。研究成果可为黄河小浪底水库水沙调控提供科学依据．对黄河下游的防洪减灾及水资源可持续利用具有重要意义。     

近期黄河宁蒙河道增淤主要是支流高含沙洪水泥沙造成——兼论修建大柳树水库为宁蒙段冲淤的合理性

近期黄河宁蒙河道增淤主要是支流高含沙洪水携带泥沙造成的,天然来水大量减少和工农业用水猛增造成河道输沙水量大减,也增加了河道淤积,龙刘两库对该河道增淤影响甚微。     

多沙河流水库“蓄清调浑”运用方式及其设计技术

系统总结了1950年代以来我国多沙河流水库运用方式发展历程，阐释了不同时期水库运用方式及其设计技术的发展变化，详细剖析了“蓄清调浑”运用方式及其设计技术。“蓄清调浑”运用将以往低壅水“拦粗排细”传统拦沙模式发展为“小水拦沙，大水排沙，适时造峰，淤滩塑槽”滩槽同步塑造运用和拦沙库容多元化利用，改变了只淤不冲的传统拦沙模式，正常运用期采用水沙分级分类调度辅以非常规排沙调度，实现协调水沙关系和拦沙库容再生利用，能在长期保持水库有效库容的基础上，进一步兼顾水库调水调沙需要，有效避免了泥沙淤积占用水库有效库容，减少了水库强迫排沙对下游水沙关系的不利影响，是对“蓄清排浑”运用的继承和对“调水调沙”的全面发展。在设计技术上，为了更好地满足调沙需要，要求科学合理设计调沙库容和排沙水位相应泄流规模，考虑调沙过程中的不同淤积状态，按照“深槽调沙、中槽兴利、高槽调洪”的库容分布规则进行水库库容配置；超高含沙量河流要在正常泄流排沙孔以下增设非常排沙底孔，形成“正常+非常”双泥沙侵蚀基准面；特高含沙量河流水库有效库容保持和供水调节之间难以协调，要采用水沙分置开发方式。研究成果将为当前和今后一段时期内多沙河流水库...     

黄河水沙变化与下游河道改造

20世纪80年代中期以来,进入黄河的水沙量及其过程发生了重大变化,潼关水文站水量和输沙量大幅下降,已由1919~1959年期间的平均水量426亿m3/年、输沙量16亿t/年下降到2000~2012年的231亿m3/年和2.76亿t/年,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,预计未来50~100年潼关站年平均水量和输沙量将逐步稳定在210亿m3/年左右和3亿t/年左右。水沙变化关系到治黄方略的制定,关系到黄河的长治久安。为了顺应黄河水沙的变化,确保黄河防洪安全,实现下游河道不改道、河床不抬高的治理目标,本文提出了新的水沙条件下黄河下游河道治理的总体思路是:改造河道、解放滩区。具体措施包括:稳定主槽、缩窄河道、完建堤防、治理悬河、滩区分类。建议深入研究下游河道改造的方案与河道缩窄的可行性及其影响,为黄河下游河道改造提供科技支撑。     

黄河小浪底水库运用与下游河道防洪减淤问题

黄河下游淤积发展的根本原因是来水流量减少、河运输沙能力严重不足．通过干流小浪底水库“调水调沙”运用，减少下游河道淤积的指导思想，似乎仍然建立在河道输沙能力强，足以将大部分或绝大部分泥沙输送入海的认识基础上．极据黄河下游水沙特性及河道的具体条件，通过试验得出河道输沙能力的关系，分析了不同河段输送各级含沙量需要的输沙流量及游荡性河段在高含沙条件下的演变特性和带来的危害．提出在下游来水量日益减少的情况下，河道减淤除利用水库调节水沙外，应采取出库高含沙水流通过渠道向两岸低地放淤等综合减淤措施．其优点是大大减轻了河道的输沙负担，使小浪底水库不受或少受排沙运用制约而发挥应有的综合利用效益，还可大量节约黄河的输沙用水．