黄河下游塑槽输沙需水量计算方法

本文从能量平衡原理出发分析了挟沙水流的能量耗散机理及水流塑槽和输沙能量的分配模式,河道水流能量的消耗主要用于塑槽和输沙两个方面,即一部分水流能量用来克服河床边界阻力,维持一定的河道主槽;另一部分则用于输送水流中挟带的泥沙,维持河道的输沙平衡。根据水流能量的这一分配模式,并结合水沙条件对平滩流量的累积影响作用,建立了塑槽输沙需水量的计算方法。将该方法用于黄河下游各主要测站的塑槽输沙需水量计算,取得了较好的效果。以三黑小的来水来沙为输入条件,得到了黄河下游河道塑槽输沙需水量的计算公式,并给出了维持黄河下游平滩流量为4000m3/s的塑槽输沙需水量区间。     

黄河下游高村站平滩面积变化分析

以黄河下游高村站1960-2002年的平滩面积为研究对象,分析了来水量和来沙系数对平滩面积的影响.平滩面积随汛期水量的增加而增加,随汛期来沙系数的增加而减小,并且与4年滑动平均汛期水量和5年滑动平均来沙系数均具有较好的相关关系.提出了平滩面积的计算公式,公式不仅能够反映来水来沙条件变化对平滩面积的综合作用,而且能够反映前期水沙条件的累积影响,可以用来估算水沙条件变化对高村站平滩面积的影响效果.     

黄河下游平滩流量对来水来沙变化的响应

本文探讨了平滩流量对来水来沙的滞后响应规律,发现平滩流量不仅与当年的水沙条件有关,而且与前期水沙条件有关,是一定时期内的水沙条件累积作用的结果。当采用滑动平均值来反应前期水沙条件的累积影响时,得出平滩流量与滑动平均汛期流量和滑动平均来沙系数的相关程度分别在4年和5年时达到最大值。据此建立了能够反映来水流量和来沙系数前期综合影响的平滩流量计算方法,可以用来估算黄河下游主要测站平滩流量随水沙条件的变化。     

黄河上游宁蒙河段平滩流量变化过程研究

采用黄河上游宁蒙河段各水文站1965—2004年实测资料,分析了宁蒙河段平滩流量的变化过程,表明宁蒙河段平滩流量随时间呈现减小的趋势,特别是1986年龙羊峡水库运用后减小更为明显,已由20世纪60年代中期的3 600~5 800m3/s减小到2004年的1 100~3 600m3/s,尤以内蒙古河段的三湖河口站最为严重,从1986年的4 100m3/s左右减小到2004年的1 100m3/s左右,内蒙古河段平滩流量减小幅度要大于宁夏河段,主河槽出现明显萎缩。文中给出了宁蒙河段历年平滩流量与年和汛期来水量的响应关系,具有随年和汛期来水量增加而增大的规律。进一步分析表明,当年来水量为200亿m3或汛期来水量为80亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为3 100,2 850m3/s;当年来水量为300亿m3或汛期来水量为170亿m3时,宁夏河段和内蒙古河段的平滩流量分别约为4 300,4 000m3/s。分析结果可为宁蒙河段河道进一步整治的研究提供基础。     

维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量

基于黄河下游历史实测资料,分析了流量、水量、含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系,通过对未来入黄泥沙形势、黄河下游洪水形势、黄河下游不同量级洪水的挟沙能力、不同量级及历时的洪水塑槽机理分析,阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点,以及未来下游来沙量8亿~9亿t情况下,黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件,即维持下游主槽过流能力4000m3/s左右,对应的塑槽水量应维持在60亿~70亿m3。     

黄河下游主槽恢复目标研究

维持黄河下游主槽断面良好的形态和大小对保障河道的排洪输沙功能至关重要,而平滩流量是一个能够综合反映主槽形态和大小的指示性因子.本文利用实测水文数据,分析了非漫滩情况下流量-流速关系,认为在非漫滩情况下,尽管平滩流量越大,洪水输沙效率越高,但当平滩流量大于5 000～5 500m3/s后,其单位水量的输沙能力增加甚微;而且,从与未来洪水相适应角度,下游平滩流量也不宜大于5 000m3/s,否则将降低其输沙效率.文章还分析了不同平滩流量对排泄设防大洪水的影响,认为平滩流量达4 000m3/s以上才可基本满足防御大洪水的要求,应作为平滩流量下限.基于此,文章建议将"平滩流量4 000～5 000m3/s作为黄河下游健康主槽的标准.进一步分析了下游汛期水量与主槽的响应关系,认为小浪底水库拦沙期结束前下游平滩流量恢复目标宜为4 000m3/s左右.     

松花江干流河道演变与维持河道稳定的需水量研究

通过对松花江干流多年水沙过程、纵剖面及横断面形态、河道稳定性计算及河势变化分析,表明松花江干流河势总体相对稳定。针对松花江以推移质造床为主,输沙水量不是维持河道稳定的决定性因素的特点,提出了包含水量、流量和历时要求的维持河道稳定需水量的概念,以典型断面哈尔滨站为例,给出了维持松花江干流河道稳定的需水量为173×10.8m3,占全年总水量的40％;维持松花江干流河道稳定的平滩流量过程的重现期为1.3a,频率为9.6％。说明松花江干流水量充沛,平滩洪水重现和持续历时符合造床条件,基本能够满足维持河道稳定的需求。     

黄河水沙变化及设计水沙条件

利用黄河干支流主要控制站实测水沙资料,分析了黄河水沙的基本特性和近期黄河水沙变化的主要表现,结合已有规划研究成果,预估了不同水平年黄河的来水来沙量,提出了应用于流域综合规划和专项研究的设计水沙条件和水沙代表系列。结果表明:水少、沙多、水沙关系不协调是黄河水沙的基本特征;1986年以来,黄河中下游水沙量大幅减小,汛期径流比重减少,有利于输沙的大流量历时和水量大幅减少;预计到2020年、2030年,黄河多年平均天然径流量分别为519.8亿、514.8亿m3,年均沙量分别为10.5亿¹1.0亿t、9.5亿11.0亿t、9.5亿¹0.0亿t;根据2020水平年1956—2000年系列水沙条件,选取1968—1979年+1987—1996年作为水沙代表系列,该系列龙门、华县、河津、氵状头4站年均水量为278.03亿m3、沙量为10.77亿t,其中前12 a年均水量为290.17亿m3、沙量为11.48亿t,后10 a年均水量为263.47亿m3、沙量为9.93亿t。     

流量过程对平滩流量的影响

在分析年平滩流量与来水来沙关系的研究中多关注当年或多年水量、沙量、水沙系数等总量特征参数,部分研究中增加考虑了洪峰峰值等特征参数,而针对流量过程对年平滩流量影响的研究较少。通过花园口断面1954-2000年实测流量过程及大量实测断面资料,采用流量历时曲线法来描述流量过程,采用改进的WOL方法估算实时平滩水位,进而估算年/实时平滩流量,分析流量历时曲线特征参数与年/实时平滩特征之间的关系。分析认为,在流量峰型扁平时,断面的年/实时平滩水深基本不变,断面形态变化不大;当流量峰型尖瘦时,断面的年/实时平滩水深变化较大,断面形态变化较大。分析认为,影响年平滩流量的水沙特征参数除水量、沙量、水沙系数等表征总量特性的参数外,还应该适当考虑流量过程的影响,即流量过程峰型相对尖瘦时年/实时平滩流量均变化较大。     

龙刘水库运用方式调整对宁蒙河道冲淤的影响

对安宁渡断面的来水来沙量进行了分析,根据拟定的龙羊峡、刘家峡水库调整运用方案,分别采用泥沙数学模型和BP神经网络计算了各方案河道泥沙冲淤量及典型断面的平滩流量。结果表明:①从宁蒙河道冲淤情况来说,各调整方案均有减淤作用,且随着汛期下泄水量的增大,河道减淤量也增大;②仅仅改变水库的运用方式,支流来沙不能得到有效控制,宁蒙河段仍会持续淤积;③通过综合比选,汛期增泄15亿²5亿m3的方案可作为现阶段调整龙羊峡、刘家峡水库运用方式的试验方案。     

渭河下游河道输沙水量初步分析

针对渭河下游的来水来沙、河道输沙特性,分析了汛期和非汛期输沙水量的特点,并用不同的方法进行了计算,综合确定了汛期、年输沙水量,初步论证了输沙水量的合理性。     

南水北调东线北延进京工程规划研究

北京市水资源严重短缺,在考虑南水北调中线扩能增加供水量的条件下,到2030年水资源供求缺口仍有9~14亿m~3。南水北调东线外调水源可靠、水量充足、水质达标,向北延伸具有可行性。通过水资源供需平衡计算,确定2030年东线北延进京工程调水规模10亿m~3。基于低碳发展理念,探索在河北省文安县新建文安洼水库(库容4.2亿m~3)将汛期不调水调节为全年连续输水进京。北京境内工程布局以优水优用、一水多用为目标,现有一环输水线路(107 km)水源为优质中线水,供城市生活为主;规划二环输水线路(140 km)水源为东线北延水,供生态环境为主。以此,促进形成一环、二环分质供水,相对独立,调度灵活,运行安全及备用可靠的工程体系。     

陕北地区供用水结构变化及需水量预测

陕北地区水资源短缺,随着能源化工基地的建设,供需矛盾日益尖锐.本文通过分析陕北地区的水资源及其可利用量分布规律,以及1980-2010年间的供用水结构变化规律,根据省市相关规划目标及行业用水标准,预测了该地区未来水平年的需水量.结果是陕北地区2020年和2030年的需水量分别为19.95亿m3和27.65亿m3.因此现阶段16亿m3的水资源可利用量不能满足陕北地区的未来需水要求.     

石羊河流域水资源可利用量分析

石羊河流域多年平均水资源总量为17.76亿m3,生态环境需水量为7.08亿m3,可利用总量为10.67亿m3,水资源可利用率为60.1%;2000年流域实际利用水量为20.23亿m3,水资源实际利用率达121%。石羊河流域可利用水资源总量一定要依照自然社会的发展规律进行控制使用,以求在生态不再恶化的情况下适度发展经济。建议首先考虑将下游的生态恢复到20世纪80年代以前的状态,保证下游红崖山站水库年均径流量达到80年代前的水平,逐步改善民勤盆地生态环境。     

黄河河道内生态环境需水量分析

依据黄河流域水资源综合规划初步成果,分析计算了黄河利津、河口镇断面生态环境需水量,并通过各水平年供需分析计算,研究了黄河河道内生态环境需水量供需情况。黄河河道内生态环境需水量包括汛期输沙水量和非汛期生态基流,在满足汛期输沙和非汛期生态基流情况下,其他生态环境需水可以得到满足;在黄河资源性缺水情况下河道内外都缺水是合理的;汛期输沙水量有较大缺口,应采取多种措施予以缓解。     

2017年丹江口水库精细化调度实践与探讨

针对2017年丹江口水库全年来水整体偏丰、汛期丰枯不均、枯丰急转的水情特点,以及防洪与供水矛盾突出、枢纽未经过高水位运行的问题,为提高水资源综合利用效率,确保水库防洪、供水等综合效益的发挥,对丹江口水库在不同阶段包括大坝横缝处置期间、秋汛防洪期和汛末蓄水167 m时期分别实施了水库精细化调度,并制定了精细化调度方案。方案包括加强预测预报、加密会商、电厂24 h实时待命、加密水位监测、提前预警等。通过精细化调度,让水库安全度汛,产生防洪效益7.04亿元,汛后顺利完成167 m蓄水试验工作;陶岔渠首累计向北方供水突破100亿m3,且首次达到设计供水流量350 m3/s;年累计发电量达31.23亿kW·h,枢纽防洪、供水、发电等效益显著。     

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     

浙江兰溪东芝灌区河道环境需水量的分析与计算

在东芝灌区节水配套改造工程规划设计中,将河道环境需水量纳入水量平衡计算中,并在传统的Tennant法的基础上进行改进,根据实际河道水文特征周期来修正Tennant法的汛期和非汛期;采用典型年逐旬径流量修正Tennant法汛期、非汛期河道环境需水量,在满足必需的河道环境需水量的基础上,减少灌区不必要的弃水。     

辽河干流河道演变与维持河道稳定的输沙水量研究

在对辽河干流河道冲淤演变特性观测研究的基础上,对维持河道稳定的输沙水量进行了分析计算。研究成果表明,辽河河道输沙水量与来沙量大小成正比,上中游河段输沙水量为16.15亿m3,下游河段输沙水量为26.22亿m3,辽河干流下游河段多年平均输沙水量小于不淤(高效)输沙水量,说明现有的来水量不足以维持下游河道的冲淤平衡,要保证下游河道不发生持续性淤积,还需要采取其它措施增加输沙水量,以便维持下游河道的相对稳定。     

汉江流域地表水资源可利用量分析

采用扣损法和改进的WAM模型分别分析计算了汉江流域地表水资源可利用量.两种方法均考虑了河道内生态和生产需水量,其中扣损法是一个倒扣过程,而WAM模型则是一个顺序过程;扣损法考虑了汛期难于控制利用的洪水量,而WAM模型采用80%保证率的天然径流来折合其影响;WAM模型把水库蓄水作为一种水权来考虑,而扣损法则将水库蓄水作为地表水资源可利用量的一部分.实例研究表明,两种方法的计算结果基本一致,扣损法为207亿m3,WAM模型为223亿m3,相对误差为7.17%.