水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征

本文采用实测资料分析的方法,研究了水沙变化条件下黄河宁蒙河段冲淤演变特征,研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,调节径流泥沙,改变了出库流量过程,使得进入黄河宁蒙河段年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致黄河宁蒙河段同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低,说明了水库运用会对下游干流河道冲淤演变带来负面影响。     

黄河宁蒙河道萎缩演变特征与治理措施建议

采用实测资料分析的方法,研究水沙变化条件下黄河宁蒙河道萎缩演变特征。研究结果表明:1986年龙羊峡水库运用后,改变了出库的水沙过程,使得进入宁蒙河道年均水沙明显减少,年内分配发生变化,洪峰流量大幅度减小。水沙变化导致宁蒙河道同流量水位抬升,河床持续抬高,主河槽淤积萎缩,过流能力降低。为缓解宁蒙河道淤积萎缩现状,建议加大上游多沙支流治理力度,保障一定规模的输沙水量,尽快开展龙刘水库调水调沙运用。     

龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响

通过对水流连续方程、水流动量方程和河床变形方程进行离散化处理,建立宁蒙河道的水文水动力学冲淤计算模型,利用该模型对龙刘水库联合运用对宁蒙河道冲淤的影响进行了计算和分析。选取龙刘水库联合运用初期的1987—1990年为计算时段,在相似的引水条件下研究龙刘水库运用对河道冲淤的影响,计算水沙未还原、水沙均还原、只还原水不还原沙和只还原沙不还原水等4种水沙条件下宁蒙河道的冲淤状况。结果表明,龙刘水库联合运用对宁蒙河道起到了增淤的作用,龙刘水库运用后,其蓄水所引起的河道淤积效应大于其拦沙所引起的河道减淤效应。     

黄河上游宁蒙河段造床流量分析

本文介绍了黄河宁蒙河段河道特征及其冲淤情况,阐述了造床流量的基本概念及其计算方法,利用宁蒙河段沿程几个水文站的实测资料分析计算了各断面的造床流量,初步分析了用造床流量冲刷宁蒙河道的可能性,研究宁蒙河段造床流量对于利用水库调节水沙过程塑造合理河床形态,进行河道防治具有一定的理论意义和应用价值。     

黑山峡水库对黄河宁蒙河段的综合作用

黑山峡水库位于黄河上游梯级电站的尾部、宁蒙河段的首部,其建成投入运用后,可以有效地协调上游梯级水库发电和宁蒙河段其他综合利用之间的用水矛盾,对上游梯级电站发电流量进行反调节,对黄河水资源和西线工程入黄水量进行合理配置,在宁蒙河段减淤、防凌、防洪、供水、保证生态流量、协调中下游河道水沙关系及增加梯级电站发电效益方面具有重要作用。     

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。     

黄河上游梯级水库运行的生态影响研究

为科学揭示梯级水库群运行对河流生态的影响,基于黄河上游实测水沙序列,采用IHA(Indicators of Hydrologic Alteration)指标体系,对比分析了不同工程运行时期黄河上游水文情势变化,运用多系列贡献率分割法,量化了不同影响因子对水文情势变化的贡献率。通过输沙率法结合断面淤积形态分析揭示了黄河上游河道冲淤演变。结果表明,黄河上游水库运行对河流径流及河道形态产生了深刻影响,进而影响了河流生态。水库运行后非汛期月均流量上升、汛期月均流量下降、高流量事件发生频率与流量减少,径流趋于平缓,且宁蒙河段泥沙淤积、断面形态趋于宽浅。分析表明水库运行是造成黄河上游兰州水文情势变化的主要原因,以及石嘴山、头道拐水文情势变化的重要原因,高流量事件的减少加剧了河道淤积,使河流生态朝不利方向演化,为维护黄河上游生态健康有必要实施生态调度,提高涨水期和洪水期下泄流量并制造高流量事件。研究为评估梯级水库运行的生态影响、指导梯级水库生态调度提供方向性参考。     

黄河上游巴彦高勒至头道拐河段输沙优化调控研究

近年来黄河上游宁蒙河段主槽淤积,中小流量下水位明显抬高,洪涝灾害频发。通过建立黄河上游巴彦高勒到头道拐河段水沙数学模型,研究了不同水沙条件下该河段的累计排沙比和累计冲淤量,得到了来水来沙条件与输沙效果的相关关系,计算不同流量下优化输沙的临界含沙量。在此基础上,提出了河道输沙效率指标,得到了适合巴彦高勒至头道拐河段输沙的洪水流量与洪水冲沙历时。研究结果表明,巴彦高勒到头道拐河段水库调节宜采用10天作为冲刷的单位时间,即每次冲刷时间控制为10天,汛期采用多次冲刷,河道输沙效果较好。     

黄河上游水沙变化及成因分析

利用黄河上游的实测资料,以头道拐断面为主要研究对象,从径流泥沙的年际变化、年内分配、洪水特征等方面分析了上游水沙变化特点,突变点为刘家峡和龙羊峡水库投入运用时间。对不同影响因素的研究认为,天然径流量的减少和耗水量的增加是造成上游水量减少的直接原因,龙羊峡和刘家峡水库的调节使天然的年内径流量重新分配,水库的削峰作用和调节流量过程,造成了水库下游洪峰流量的大幅度减小和流量过程的均匀化,从而对河道输沙产生十分不利的影响。正确认识水沙变化产生的原因及其带来的负面影响,可为水资源的合理开发、上游宁蒙河道的综合治理提供参考。     

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。     

小浪底水库拦沙期减淤运用方式探讨

小浪底水库运用方式不同于一般水库的特点在于它的减淤２调节，它吸取了三门峡水库的经验教训，采用逐步抬高汛期运用水位，以有利于山东河道减淤为目标，汛期调节出库流量集中于６００ｍ＾２／ｓ、２５００～４０００ｍ＾３／ｓ两级流量。洪水是黄河来沙与下游河道淤积的主体，为使水库多拦对下游有害的粗泥沙、多排对下游无害的细泥沙，可采取拦粗排细的运用方式，即根据水情预报，当出现流量大于２５００ｍ＾２／ｓ的洪水时，提前     

长江上游水库群联合调度中的泥沙问题

长江上游已形成以三峡水库为核心的世界上规模最大的巨型水库群,2012年开始实施上述水库群的联合调度。分析了水库群联合调度中,与水库泥沙密切关联的汛期防洪、汛末蓄水和汛前消落调度方案及其对水库泥沙带来的影响。在较为深入、系统地研究了长江泥沙变化规律及其原因、水库淤积和长江中下游河床冲刷特性的基础上,对水库群联合调度中面临的水库淤积与长期使用问题,以三峡水库为例,提出了精细化的"蓄清排浑"和库尾减淤等泥沙调度方法。对水库群水沙联调,促进流域泥沙合理配置以及水库群联合调度条件下的泥沙问题与应对措施等提出了建议。     

黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策分析

近20年来，黄河内蒙古河段处于持续淤积状态，从而使主槽严重萎缩。分析1960～2006年典型断面输沙量资料认为，淤积在该河段的泥沙主要来自十大孔兑流域和乌兰布和沙漠。由于1986年以前来水条件（特别是汛期洪水条件）较好，故河床淤积量不大；1987年以后，来水偏枯和洪水减少等使区间来沙对内蒙古河段淤积的影响凸现。龙羊峡和刘家峡水库的调洪运用是造成该河段汛期水量和洪峰流量减小的主要人为原因。要改善内蒙古河段主槽萎缩形势，一方面要调控进入宁蒙河段的洪水量级尽可能达到1500~2000m3/s以上，另一方面要加强该区间重点产沙区的水土流失治理，并调整孔兑入黄方式。     

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．     

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...     

金沙江梯级水库下游水沙过程非恒定变化及其对通航条件的影响

随着金沙江下游梯级水库陆续建设和投入运用,坝下游的水沙过程明显改变并影响通航条件。本文提出了水沙过程非恒定变化分析方法,分析了向家坝枢纽坝下水位、流量和含沙量非恒定变化特性及其对通航条件的影响。结果表明,向家坝枢纽运用后坝下水沙变化的非恒定强度较大,水位变化的变异系数可以达到0.10～0.12,流量变化变异系数可以达到0.20～0.40,虽然出库含沙量显著减小,但含沙量变异系数最大可以达到约1.0。向家坝水文站标准化年平均水位和流量约为1.0左右,向家坝枢纽坝下山区河道的通航条件总体上是稳定的,水库运用削减洪峰和增大枯水流量有利于改善坝下河道的通航条件,但水电站日调节和水库蓄水,以及泄洪增大流量和水位的非恒定性,对坝下河道的通航条件有一定不利影响。     

1946年以来黄河下游泥沙治理研究的主要进展

1946年以来,关于黄河下游根治的认识,首先经过“治本靠拦沙”到“下游也有治本任务”的重大转变,然后,是对“下游也有治本任务”进一步全面深入的分析论证.“黄河下游也有治本任务”的论证具有高度的科学性.重点对围绕“下游也有治本任务”的研究作了梳理总结,主要进展为,多来多排现象的发现、“小水挟沙”的不利影响和对洪水重要性的充分认识、山东河道的输沙潜力及窄深河槽排洪输沙能力的论证、泥沙多年调节思想的形成和发展.通过水库水沙调节优化进入下游河道的水沙过程.将下游高村以上宽河道整治成窄深河槽,使整个下游形成一个输沙通道输沙人海.     

Large-scale 3D numerical modelling of flood propagation and sediment transport and operational strategy in the Three Gorges Reservoir,China

Sediment deposition carried by flood flow is the main cause of reservoir sedimentation. This can be reduced by an appropriate operational strategy of flood flow and sediment in the reservoir. High-precision and large-scale hydrodynamic models to predict flood propagation and sediment transport in reservoirs are extremely important for an efficient flood forecasting and real-time joint regulation of water and sediment in reservoirs. In the present study, the three-dimensional (3D) numerical semi-implicit cross-scale hydroscience integrated system model (SCHISM) was adopted to model the flood propagation and sediment transport in the approximately 280-km-long reach in the Three Gorges Reservoir. This model is mainly focused on analysing the asynchronous movement characteristics of flood propagation and sediment transport and the operational strategy of sediment peak regulation. The flood event in July 2013 was reproduced by the numerical model, which was validated by a comparison with the measured data. The results indicated that the numerical model has the ability to accurately simulate the flood propagation and sediment transport processes. The time that the sediment peak lags behind the flow discharge peak increases as the flood waves propagate downstream, reaching 8.1 days at the dam site. During the rising period of the flood, the discharged flow is lowered to reduce the flood peak, and when the sediment peak reaches the dam, the discharged flow is increased to release high concentration sediment during the flood recession period so as to reduce sedimentation in the reservoir. The model results agreed well with the measured results. The 3D numerical model can be used for the real-time prediction of the arrival time of the flow discharge and sediment peaks for the joint regulation of water and sediment in the Three Gorges Reservoir.     

黄河上游梯级水库联合调水调沙及合理库容研究

随着对黄河水资源利用要求的提高,需明确未来调水调沙及南水北调西线工程对黄河上游梯级水库所需库容的影响,探求未来多工况用水要求下合理的梯级水库兴利库容。考虑黄河上游兰州断面需水、梯级水库发电、调水调沙、防洪、防凌等要求,首先建立了以缺水量最小为目标的梯级水库联合调度模型,设置了现状年及远景年共8个方案;其次采用自迭代模拟优化算法求解模型,用长系列径流资料进行优化调度计算;最后对模型求解结果采用时历法推求梯级水库所需兴利库容,确定梯级水库合理库容。从总调沙次数、调沙频率、多年供水量、供水保证率、多年平均发电量、发电保证率等指标分别量化了调水调沙、供水和发电效益。未来梯级水库所需合理库容将因综合需水和调沙次数的增加而增大,而西线工程的实施将有助于减小合理库容规模。在各调沙方案中,仅当2030年西线调水80亿m3时现有的梯级水库兴利库容能够满足综合用水需求,适当降低调沙力度与调沙频率或许是解决这一矛盾的折衷选择。研究成果量化了未来新水资源利用形势下的梯级水库合理库容,为科学指导黄河上游总体工程布局提供了决策依据。     

小浪底水库开发任务的库容要求分析

分析认为，小浪底水库逐步抬高汛期水位沙和调水调沙运用，库区为锥体淤积，由下而上、由低而高逐步淤积，比降变小，主汛期运用水位２５４ｍ，形成高滩槽形态，不影响三门峡坝下水位；支流拦沙库容充分淤积，拉沙库容约８０亿ｍ＾３，若水库一镒抬高水位或主汛期高水位蓄水拦沙，水库为三角和带状淤积，在淤积向坝前推进过程中，洲面淤２高，淤积上延，河床比降增大。为了不影响三门峡坝下水位，主沁期运用水位要降至２４０～２６０