新时期黄河调水调沙思考与建议

黄河调水调沙连续开展二十余年，是协调黄河水沙关系行之有效的措施，在减淤、塑槽、生态等方面发挥了显著效益。但新时期黄河水沙情势异变，水库及河道边界条件也发生调整，调水调沙面临冲刷效率下降和后续动力不足两个突出问题。为适应新时期新形势变化，有必要对调水调沙进行优化创新，以更好地发挥其长期综合效益。采用实测资料分析的方法，结合工程实际调度经验，提出基于现状水沙调控工程体系优化调水调沙的措施，包括小浪底水库多排沙提供沙源以及挖掘干流水库群潜力为调水调沙补充后续水流动力。从保障黄河长久安澜的角度，提出完善调水调沙的建议：一是加快推动骨干工程建设，完善水沙调控体系；二是积极创新调水调沙运用模式，动态优化调控指标。上述工程措施和非工程措施的结合，可有效解决黄河泥沙治理难题。     

小浪底水库调水调沙研究新进展

小浪底水库投入运用以来,黄河水利科学研究院围绕水库异重流、溯源冲刷、水库调水调沙优化调度、水库模拟等方面开展了大量的基础研究。有关研究成果基于理论推导、实测资料分析和模型试验,成果直接运用于水库调水调沙优化调度。并针对黄河水沙调控体系的联合调控,提出了需要深入研究的问题。     

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。     

小浪底水库2008—2009年调水调沙排沙比分析

针对小浪底水库2008年、2009年汛前调水调沙期间排沙比差异悬殊这一情况,从小浪底水库入库水沙过程和淤积形态两个方面分析了原因。结果表明:2008年后汛期入库沙量少,淤积三角洲上坡段纵比降小、抗冲性较强,造成2009年塑造的人工异重流初始动力较2008年同期小;2009年调水调沙期间河道自然来水少,异重流形成后后续入库流量小、持续时间短,异重流后续动力严重不足。在现有条件下,建议综合考虑三门峡、小浪底水库减淤效益,科学调配三门峡水库下泄流量过程,合理分配小浪底水库异重流和后续输送水量,尽快建设古贤等水利枢纽。     

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.     

黄河水沙调控现状与效果

总结了黄河水沙调控工程体系现状已建骨干工程运用情况,研究了现状水库对水沙过程的调节作用,以及水库和河道冲淤对水沙调控的响应。提出1986年龙羊峡和刘家峡水库联合运用改变了黄河上游径流年内分配比例和过程,导致宁蒙河道淤积加重;2002年三门峡水库改变运用方式以来,小北干流河道冲刷,潼关高程维持在328 m附近;1999年小浪底水库下闸蓄水以来至2016年汛后全下游累计冲刷量达28.34亿t,河道最小平滩流量由2002年汛前的1 800 m~3/s增加至4 200 m~3/s。但现状水沙调控不能有效解决宁蒙河道河槽淤积萎缩问题,同时在控制潼关高程和治理小北干流方面存在局限性,调水调沙过程中也暴露出后续动力不足问题,水沙调控体系需要进一步完善。     

“数字黄河”强力支撑黄河第10次调水调沙

2010年6月19日开始实施黄河第10次调水调沙,其目的是人工塑造异重流,提高小浪底水库出库排沙比,扩大下游河道过流能力,刁口河流路恢复过水,探索黄河水沙运动规律。     

黄河调水调沙对花园口水文站测验河段的影响

调水调沙实验是小浪底水库生产运行之后黄河上的一项重大治黄实践,先后进行的9次调水调沙实验对黄河下游河道水沙关系的调节以及冲刷下游河道取得明显的效果。黄河花园口是调水调沙实验最重要的控制断面之一,其数据作为小浪底水库调水调沙的重要水文依据。文章利用花园口水文站2002～2007年小浪底水库调水调沙试验期间的实测水位、流量、含沙量、大断面资料,通过对上游来水来沙情况、断面水位～流量关系、同流量级水位变化、测验河道过水能力、洪水传播历时进行分析计算,来有效研究小浪底水库调水调沙的运用对花园水文站测验河段的不同影响,探寻花园口河道特性及其洪水演进规律。     

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即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的淤积泥沙,又使小浪底-花园口区间"清水"不空载运行,同时使黄河下游河道不淤积的目标.实施基于空间尺度的黄河调水调沙要重点解决三大关键问题:一是确定小浪底水库不同泄水孔洞组合,二是小浪底-花园口区间洪水、泥沙的准确预报,三是准确对接(黄河干流)小浪底、(伊洛河)黑石关、(沁河)武陟三站在花园口站的水沙过程.通过基于空间尺度的调水调沙试验,进一步深化了对黄河水沙规律的认识,探索了人工调控黄河洪水流量、含沙量、泥沙颗粒级配等协调水沙关系的可行性,为充分利用自然力量治理黄河泥沙寻找了一条新的途径.     

古贤水利枢纽经济效益分析

古贤水利枢纽工程位于黄河干流中游,设计总库容146.59亿m3,是黄河水沙调控体系的重要组成部分,也是保障区域粮食安全和经济社会快速稳定发展的战略性工程,其与小浪底水库联合调水调沙运用可对黄河水沙实施有效控制,同时该枢纽工程建成后将极大地改善两岸灌区灌溉条件、保障工业与生活供水,从黄河防洪减淤、发电、供水、灌溉四方面计算的经济效益现值为437.48亿元、效益年值为76.81亿元,从国家宏观角度分析,项目的投入可以得到丰厚的回报。