黄河调水调沙在河南测区的水沙演进初析

调水调沙就是在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下,利用水库的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节．适时蓄存或泄放,调整天然水沙过程,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于输送泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到冲刷或不淤的效果,实现下游河床不抬高的目的,同时减缓小浪底水库泥沙淤积。本文主要是对2011年黄河第13次调水调沙试验,在河南测区的水沙演进做初步的分析。     

黄河调水调沙实践

黄河水少沙多,水沙不协调．通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段塑造协调的水沙关系,有利于下游河道减淤甚至冲刷．开展全程原型观测和分析研究,检验调水调沙调控指标的合理性,进一步优化水库调控指标,探索调水调沙生产运用模式,为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行方式提供重要参数和依据．2002-2007年,黄河水利委员会进行了3次黄河调水调沙原型试验和4次调水调沙生产运行,效果显著,成果丰富,取得了巨大社会效益和经济效益．     

黄河下游防洪减淤对洪水水沙搭配的要求

本文总结了以往对黄河下游河道冲淤临界条件的研究情况，分析了下游河道淤积严重的水沙搭配情况；利用1960～1999年422场洪水资料建立了黄河下游4个河段洪水排沙比综合水沙与边界系数的关系，该系数包括流量、含沙量、洪峰流量变幅、洪水沿程衰减系数、洪水历时、早滩流量、前期累积淤特别是等因素；利用4个河段的冲淤临界条件勾画出了4个河段洪水冲淤调整与来水来沙搭配之间的关系；被关系可为小浪底水库调度决策以及黄河下游治理提供参考。     

基于非线性动力系统观点估算平滩流量

为了进一步认识黄河下游"小水大灾"机理,从而指导水库调水调沙和水资源优化调度,基于非线性动力系统观点,提出一个估算平滩流量的方法。将河流含沙量随时间演化过程中临界点处流量作为平滩流量,根据黄河下游高村水文站1996年实测日平均水文资料,该估算方法所得平滩流量与利用实测断面和水位流量关系直接估算的平滩流量一致。用该方法估算平滩流量时,不需要实测断面资料,而且能够得到平滩流量随时间的变化。     

三盛公水库运用对下游河道输沙的影响

通过建立一维水沙数学模型,分析了不同下泄流量与含沙量条件下三盛公水库下游河道的水沙输移规律,统计了河道的含沙量、累计冲淤量和河段沿程冲淤量,并计算了河道单位长度冲淤量,定量分析了不同河段的冲淤特点。结果表明：流量相同的条件下,进口含沙量越大,河道沿程淤积量和累计淤积量越大,但水库下游100km后水体含沙量逐渐趋于一致,与进口含沙量无关;水库的下泄流量和含沙量对下游河道的冲刷和淤积影响明显,下泄含沙量不大于3kg/m3时,下游河道以冲刷为主;水库至三湖河口河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响明显,该河段冲淤平衡来沙系数在0.004kg·s/m6附近。     

黄河调水调沙对夹河滩水文站河段的影响分析

2002年至今,黄河连年进行调水调沙.夹河滩水文站河段地处河南、山东两省交界处,紧邻曹岗险工,是典型的游荡性河道和悬河段.通过对比分析调水调沙以来该河段水位、流量、河道等各方面的变化情况,来说明调水调沙在该河段所发挥的作用.     

黄河调水调沙对夹河滩水文站河段的影响分析

2002年至今,黄河连年进行调水调沙。夹河滩水文站河段地处河南、山东两省交界处,紧邻曹岗险工,是典型的游荡性河道和悬河段。通过对比分析调水调沙以来该河段水位、流量、河道等各方面的变化情况,来说明调水调沙在该河段所发挥的作用。     

黄河调水调沙对夹河滩水文站河段的影响分析

2002年至今，黄河连年进行调水调沙。夹河滩水文站河段地处河南、山东两省交界处，紧邻曹岗险工，是典型的游荡性河道和悬河段。通过对比分析调水调沙以来该河段水位、流量、河道等各方面的变化情况，来说明调水调沙在该河段所发挥的作用。     

黄河调水调沙关键技术

黄河泥沙的不断淤积使其下游近1000km的河道成为"地上悬河",洪水威胁不断增大。要遏制其河道淤积增加趋势,现阶段可采取的有效途径之一是调水调沙,即改变进入下游河道的水沙关系。黄河中游干支流水库的修建为实施调水调沙提供了工程条件。实施调水调沙,必须突破三大关键技术,一是塑造水库异重流,二是确立河道水沙关系,三是遏制洪峰增值。实践证明,掌握了这三大关键技术,可以实现调水调沙的成功运行并取得预期效果。     

黄河宁蒙河段近期水沙特性及冲淤过程研究

针对宁蒙河段近期水沙问题,以水力学及河流泥沙动力学为基础,研究河道水沙变化后河道冲淤临界指标.利用1952—2012年黄河宁蒙河段各水文站点实测资料,系统分析了河段水沙变化特性,点绘出河段汛期单位水量冲淤量与来沙系数关系,计算了不同河段河道临界冲淤条件.结果表明:宁夏下河沿-青铜峡河段河道基本能维持冲淤平衡,青铜峡-石嘴山河段河道呈微淤趋势,石嘴山-巴彦高勒河段冲淤调整量不大,内蒙三湖河口-头道拐河段随着进口流量的增加冲淤效率呈现淤积少—淤积多—淤积少—冲刷的变化特点;当平均流量小于1 000 m3/s时,宁蒙河道发生淤积,随着流量的增大,宁蒙河道处于冲刷的状态;当进口站含沙量小于7 kg/m3时,宁蒙河段基本表现为冲刷状态,当含沙量大于7 kg/m3时,宁夏青铜峡至石嘴山河段汛期冲淤平衡临界来沙系数为0.003 4 kg·s/m~6,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段汛期临界来沙系数为0.004 5 kg·s/m~6,内蒙河道河道汛期冲淤平衡临界来沙系数大于宁夏河道.     

黄河下游泥沙冲淤前景预测数学模型研究

运用一维泥沙数学模型,对小浪底水库运行后黄河下游河道泥沙冲淤,春中着重分析艾山－利津河段的冲淤变化规律,作者认为小浪底水库可使黄河下游总体上保持20年不淤,50年内相对减淤率为51．6％,艾山－利津河段也有减淤效果,但相对减淤率仅为全下游平均值的57％,河床抬升速度仍然较快。     

黄河水沙过程调控与下游河道中水河槽塑造

笔者以维持黄河健康为目标,以改善黄河不协调的水沙关系为切入点,采用现场调研、实测资料分析、理论分析和水沙数学模型计算等技术手段,对黄河水沙过程变异与洪水过程的作用、黄河下游断面形态与洪水过程的响应关系、下游水沙过程调控对塑造与维持下游中水河槽的作用、塑造与维持中水河槽的影响因素等进行了系统研究,提出了塑造与维持黄河下游4000m^3／s左右中水河槽的方案,为黄河下游河道的治理提供了科学依据．     

渭河下游平滩流量影响因子相关分析

渭河是黄河最大的支流,渭河下游河道主槽的严重萎缩和平滩流量的大幅度减小,严重威胁下游的防洪排涝.由于渭河下游非汛期来水来沙较少,因而对于平滩流量的计算,人们都忽略了非汛期水沙条件变化、潼关高程对汛后平滩流量的影响.近年来,随着汛期来水来沙量的减少,非汛期来水来沙条件对平滩流量的影响逐渐增大.本文运用人工神经网络方法,分别建立渭河下游华县站汛期和非汛期来水来沙条件等影响因子与平滩流量的人工神经网络模型,结果显示:当平滩流量计算中加入非汛期来水来沙、潼关高程等影响因子后,计算精度有大幅提高,且平均相对误差有所减小,平滩流量的计算更加准确.     

黄河下游高含沙洪水冲淤特性及其调控对策初探

基于黄河下游实测资料,对高含沙洪水对下游各河段河槽淤积的影响进行了分析,认为来自河口镇至龙门区间的高含沙洪水是造成下游高村以上河段河槽淤积的主要原因,高村以下河段的汛期河槽淤积物甚至全部来自高含沙 洪水.降低含沙量、增大流量和提高细沙比例至70%～80%以上可显著减轻高含沙洪水对河槽的淤积,而这可通过调控水库排沙比来实现.进一步分析了水库排沙比与出库泥沙的含沙量与细沙比例的关系,建议小浪底水库对高含沙洪水的调控要控制其排沙比在50%.在河龙问粗泥沙集中来源区,由于其来水很少、来沙很多,可利用该区"沙随水来"的特点使河龙间洪水就地利用,以减少黄河高含沙洪水产生几率和入黄泥沙量.     

黄河下游高含沙洪水冲淤特性及其调控对策初探

基于黄河下游实测资料,对高含沙洪水对下游各河段河槽淤积的影响进行了分析,认为来自河口镇至龙门区间的高含沙洪水是造成下游高村以上河段河槽淤积的主要原因,高村以下河段的汛期河槽淤积物甚至全部来自高含沙洪水.降低含沙量、增大流量和提高细沙比例至70%~80%以上均可显著减轻高含沙洪水对河槽的淤积,而这可通过调控水库排沙比来实现.进一步分析了水库排沙比与出库泥沙的含沙量与细沙比例的关系,建议小浪底水库对高含沙洪水的调控要控制其排沙比在50%.在河龙间粗泥沙集中来源区,由于其来水很少、来沙很多,可利用该区"沙随水来"的特点使河龙间洪水就地利用,以减少黄河高含沙洪水产生几率和入黄泥沙量.     

三峡水库蓄水前后皇华城河段水流条件变化及泥沙冲淤分析

皇华城河段位于三峡水库常年回水区,下距三峡大坝354 km。河段平面形态呈"S"形,天然时期呈汛淤枯冲、具有年际间平衡特性。受三峡水库蓄水影响,皇华城河段水位大幅抬升,流速变缓,河势发生较大改变,导致泥沙大量落淤,已成为库区淤积最严重的河段之一。根据实测地形、来水来沙资料,通过统计分析和数学模型相结合的方法,分析了研究河段蓄水前后水流条件变化及泥沙冲淤特性,以及水力学条件变化与泥沙淤积的统计关系,初步预测了河段泥沙淤积的发展趋势。     

葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水文水力特性的影响

根据葛洲坝水库蓄水前后宜昌水文站水文实测资料,分析了葛洲坝水利枢纽工程对宜昌河段水位-流量关系、断面形状和水位变化规律的影响.结果表明,葛洲坝水库蓄水后,宜昌河段水文水力特征变化符合惯性区理论,洪水波运动形式发生变化,坝前水流流速降低,水流挟沙能力和推移力下降,水库淤积现象加重,下泄水流中的含沙量下降,宜昌河段推移质输入减少,下泄水流对河道的冲刷能力增强,原有的冲淤平衡被打破,河床质变粗,断面形状不断变化,宜昌河段河床下切、水流能量增大、流速增大,同流量情况下的水位较天然河道有所下降.     

淮河中游造床流量计算

根据1950~2007年实测水文资料,分别采用马卡维也夫法和平滩流量法对淮河中游干流河道造床流量进行计算.通过对2种方法计算结果的综合分析,推荐了淮河中游各站及相应河段造床流量值,并通过回归分析建立了造床流量与多年平均流量以及多年汛期平均流量的经验公式.