前汛期中小洪水小浪底水库调水调沙方式

小浪底水库运用进入拦沙后期以来水沙偏枯,洪水期多采用蓄水拦沙方式运用,2007—2016年水库整体排沙较少,排沙比为26.7%,细沙排沙比约38.7%。前汛期是水库的主要排沙时段,排沙比为29.4%。分析认为,前汛期潼关站出现流量大于等于1 500 m~3/s持续2 d且含沙量大于50 kg/m~3的洪水过程时,小浪底入库沙量较多,2007—2016年满足条件的洪水仅出现5场,入库沙量占前汛期的72.5%;数学模型计算结果表明,上述洪水期间通过优化水库调度,可有效减缓水库淤积,同时下游河道淤积主要集中在小浪底—夹河滩河段,实测资料及前期研究表明淤积在小浪底—夹河滩河段的泥沙对河道影响不大,且在下次汛前调水调沙或者小浪底水库清水下泄过程中能够冲刷并向下游输送。     

小浪底水库泥沙淤积特性及减淤运用方式探讨

小浪底水库在初期运行管理中采用了调控水位、异重流排沙、调水调沙、相机降低水位排沙、拦粗排细等综合调度运行方式,对减少水库和下游河道的泥沙淤积取得了显著效果。截至2016年汛前,水库累计淤积泥沙30.97亿m3,库区泥沙淤积形态及下游河道过流能力均发生了较大变化,为进一步提高淤积库容的利用率、尽量延长淤积库容的使用年限,对水库泥沙重点监测内容、淤积形态调整、汛期限制水位、调水调沙清水用量等进行了探讨。     

三门峡水库在黄河调水调沙体系中的作用

三门峡水库是黄河防洪工程体系的重要组成部分,对黄河中游水沙起着重要的调控作用。自2002年起,为减少黄河下游河道淤积与恢复河槽的过洪能力,黄河水利委员会组织和开展了以小浪底水库运用为主的黄河调水调沙实践活动,三门峡水库参与了多次黄河调水调沙生产运用,在运用过程中科学制定调度方案,通过对枢纽泄流排沙设施的调节与控制,为小浪底水库调水调沙运用提供所需水沙量。对三门峡水库运用进行的分析表明,三门峡水库运用在黄河调水调沙过程中起着承上启下的作用,能有效控制小浪底水库入库水沙的时空分布过程,有利于小浪底水库库区明流段淤积形态的改善及小浪底水库人工塑造异重流形成与消亡的控制,提升小浪底水库的排沙效率,增加并恢复黄河下游主河槽的过洪能力。同时,有利于三门峡水库自身的排沙减淤与淤积形态的改善。     

2018年汛期黄河下游河道排洪能力分析

2018年汛期黄河下游来水222亿m~3,小浪底水库排沙4.66亿t,孙口以上河道淤积2.561亿t,其中花园口以上河道淤积1.920亿t,这是小浪底水库运用以来进入下游水量最大、水库排沙最多、下游淤积量最大的一年,然而排沙期间淤积最多的花园口以上河段的同流量水位不升反降。采用沙量法和断面法计算分析了汛期冲淤量及冲淤特点、水文站断面的同流量水位变化、7月洪水排沙期间险工水尺的同流量水位变化。结果表明:大量淤积发生在花园口以上河段的汊沟和边滩,洪水过后主槽更加明显,水流集中,流速增大,同流量水位下降;7月洪水之后,黄河下游水文站断面的同流量水位缓慢抬升,但汛后的同流量水位仍低于汛初;2018年汛期,黄河下游河道的排洪能力未明显降低。     

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。     

黄河下游高含沙洪水水库调控技术研究

黄河下游场次洪水来沙系数与下游河道的冲淤关系密切,进入下游的典型高含沙洪水的平均来沙系数为0.093~0.105,如洪水期在下游沿程无引水,小浪底水库不调节,则相应全下游淤积可占到来沙的59%~62%,故小浪底水库拦蓄高含沙洪水为下游减淤是有必要的。但必须考虑由此导致的水库淤积加重及入海沙量减少。本文提出了以小浪底水库排沙比Y表达的控制指标,对代表性洪水系列的计算表明,在现有洪水来沙系数范围内,小浪底水库正常运用的宏观控制指标可取Y=2/3,能兼顾水库尽可能少淤、下游减淤及多排沙入海,确保减淤比在40%以上。在实际操作中需视洪水来沙系数预报值,据小浪底水库合理拦沙运用的控制指标进行调控。迄今小浪底水库淤积已占原设计拦沙库容的30%以上,应考虑降低汛期水位,为洪水期水库排沙比提高到Y=2/3左右创造条件,以抑制库容淤损过快的势头。     

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。     

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。     

小浪底水库2018—2020年排沙运用效果研究

2018—2020年为黄河丰水年份，小浪底水库前汛期、洪水期均开展了较长时间低水位排沙运用，取得了较好的排沙效果。3个汛期小浪底水库低水位排沙运用历时合计为95 d,低水位运用期间水库排沙合计为12.272亿t,占水库运用以来排沙量的51.7%。库区干流整体发生强烈冲刷，塑造形成明显滩槽。2018年4月—2020年10月库区干流河槽共冲刷2.823亿m³,库区干流滩地共淤积泥沙0.868亿m³。2020年汛后干流最大河槽宽度约930 m,干流槽库容为5.212亿m³。较大的河槽意味着较大的过流能力，后续含沙水流漫滩机会及漫滩量减少。2021年汛期泥沙主要淤积在河槽，淤积量为1.281亿m³。建议洪水期小浪底水库继续开展低水位排沙运用，长期保持库区较大河槽，有利于水库排沙，同时减缓滩面抬升速度。     

小浪底水库对接时机与对接水位的库区调控效应

如何运用水库群联合调度发挥最大的排沙效益是水沙调控的关键技术难题。选择2023年汛前黄河调水调沙时期三门峡水库和小浪底水库联合调度运用为对象,分析两库不同对接时机与对接水位的小浪底水库进出库水沙过程,量化两库间不同对接时机与对接水位的水沙调控效应。三门峡水库自身蓄水量较小、调水能力有限,通过改变三门峡泄流出库时机,产生的小浪底库区冲刷效果差异较大。随着对接水位的降低,库区冲刷量逐渐增加。随着三门峡水库相对起泄时间的推迟,库区冲刷量呈现先增加后减少的趋势。     

小浪底水库2018年主汛期防洪预泄排沙效果分析

对小浪底水库在2018年7月3—11日主汛期防洪预泄的排沙效果进行了分析,该预泄过程最大流量为4 490 m~3/s,最大含沙量为154 kg/m~3,出库水量为20.03亿m~3,出库沙量为1.274亿t,平均含沙量为63.6 kg/m~3,取得了良好的排沙效果。分析表明:在小浪底水库合理调度运用的前提下,降低水库水位能显著提高排沙效果,当排沙期间的平均库水位降至225 m以下时,排沙效果明显提高。建议在今后工作中加强相关研究,合理调度上中游洪水冲刷下游河道。     

三峡水库泥沙调度探索

对三峡水库进入正常蓄水运用中的泥沙调度方式和调度结果进行总结,并对解决库区回水末端重点浅滩河段泥沙淤积加重的问题进行了初步试验研究。结果表明:一般在汛前4月下旬-5月上旬库水位消落期,当入库流量相对较大时,控制库水位日降幅度和调度时间;或在汛期,当预报上游有较大的来水来沙过程时,利用沙峰滞后洪峰的规律和汛期主要的洪水过程排沙量较大的特点,适时控制库水位和下泄流量,均可达到排沙减淤特别是减少库区回水末端淤积的目的。本文丰富了水库泥沙调度理论,并为三峡水库正常运行期科学调度积累了宝贵经验。     

洪水期小浪底水库排沙影响因素及规律研究

小浪底水库排沙主要集中在汛前调水调沙期和汛期洪水期。2000—2022年汛前调水调沙期和汛期洪水期小浪底水库累计排沙分别为4.840亿t和21.546亿t,分别占水库运用以来排沙总量的18.3%、81.5%。研究表明,入库水量与回水长度是影响汛前调水调沙期小浪底水库排沙效果的主要因素;入库水量越大,回水长度越短,排沙效果越好。通过多元回归得到了汛前调水调沙期小浪底水库排沙量与影响因素的关系。汛期洪水期小浪底水库排沙主要影响因素为壅水指标和进出库流量比,通过研究量化了汛期洪水期排沙比与影响因素的关系。     

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。     

黄河干流水库联合调度塑造异重流

阐述了黄河干流水库联合调度塑造异重流的设计思想,指出追求小浪底水库异重流的较高排沙比,是黄河汛前调水调沙极其重要的目标.同时,对入库水沙动力、动力作用时机、库区地形条件等影响小浪底水库异重流排沙比的主要因素进行了分析,建立了排沙比与小浪底水库入库平均输沙率、三门峡水库泄流增峰助力、动力作用时机及库区地形条件的关系式.实践表明:增大小浪底水库的入库水沙动力、把握好动力作用时机、尽可能创造有利的库区地形条件,可以有效地增大小浪底水库异重流的排沙比,实现"1+1＞2"的水库减淤效果.     

小浪底水库水沙联合调度实践及思考

小浪底水库是黄河中下游水沙联合调度体系的骨干水库,与黄河中游干支流水库群联合调度运用,成效显著。总结分析小浪底水库历年参与黄河水库群联合调度运用实践经验与问题,提出了优化小浪底水库汛前调水调沙、汛限水位动态控制、防凌运用方式的建议。     

黄河中游水库群联合调控塑造高效输沙洪水探讨

基于三门峡水库、小浪底水库实测资料与数学模型计算成果,对黄河中游水库群水沙联合调度塑造高含沙水流进行研究,重点探讨了古贤水库建成运用后的影响,得出以下主要结论:(1)利用古贤水库提供可调水量冲刷三门峡水库并与小浪底水库错峰,可塑造小浪底水库最长历时的排沙过程,此方案下小浪底水库出库含沙量在50 kg/m~3以上的天数约为20 d,双库联合运用较单库运用含沙量大于50 kg/m~3的天数增加7 d;(2)利用古贤水库提供可调水量冲刷三门峡水库并与小浪底水库沙峰对接,可塑造小浪底水库最大出库含沙量,此方案下小浪底水库最大出库含沙量在400 kg/m~3以上,日均含沙量在200 kg/m~3以上的天数约为3 d,冲刷量增加1.8亿t。合理运用黄河中游水库群进行联合调水调沙,可有效塑造高效输沙洪水过程,并达到减少水库泥沙淤积的目的。     

关于三峡水库排沙调度的建议

在回顾三峡水库长期使用问题已往研究成果和分析三峡水库初期蓄水运用以来库区泥沙淤积状况的基础上,提出了关于三峡水库排沙调度的建议。排沙调度是三峡水库运行调度的重要组成部分。排沙调度的目的是保证三峡水库大部分有效库容能长期使用;排沙调度的主要要求是在水库泥沙淤积达到初步平衡之前,仍应控制水库有效库容的年损失率小于1 000万m~3/a,以及水库变动回水区上、中段无累积性泥沙淤积。汛期防洪限制水位的调整应符合上述要求。按三峡水库排沙调度方案,可以保持三峡水库大部分有效库容长期使用。     

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。     

闹德海水库泥沙冲淤特性与排沙期分析

基于闹德海水库建库以来历次大洪水前后库区泥沙淤积分析,指出库区具有大洪水年淤积、中小洪水年冲刷的规律,提出在现行调度运用方式下排沙期的时间安排,分析设置排沙期对水库供水的影响。结果表明:设置排沙期在有效减少库区泥沙淤积的同时,对主要用水户的供水量和供水保证率均无影响。为闹德海水库汛期敞泄排沙提供操作性依据。