浅谈黄河调水调沙

黄河下游河槽淤积的主要原因在于“水少沙多,水沙不平衡”。利用调水调沙,将不协调的水沙关系调节为相协调的水沙关系,是有利于输沙入海、减轻下游河道淤积甚至冲刷的有效途径。本文概述了黄河下游河道淤积情况与黄河水沙不平衡现状,分析了控制下游河道冲刷的控制因素与下游淤积规律,并介绍了前三次调水调沙主要运作方式。     

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．     

调水调沙驯黄河

什么是调水调沙 黄河是世界上含沙量最大的河流,每年它会从黄土高原带走16亿吨的黄沙,但其中有4亿吨泥沙不会流入大海,而在水库和下流河道中沉积下来,下游河床由此以平均每年10厘米的速度抬升。“调水调沙”就是通过调控水库泄水,把淤积在黄河河道和水库中的泥沙尽量多地送入大海,冲刷河床,减缓泥沙的淤积。     

考虑西线引水的黄河上游调水调沙潜力研究

针对黄河上游宁蒙河段泥沙淤积、河道萎缩等问题,在保障黄河上游发电、防洪、防凌、供水等目标的前提下,分析未来南水北调西线工程对梯级水库调水调沙潜力的影响.分析了龙、刘水库调水调沙的关键控制性指标,构建了调水调沙方案集,建立了调水调沙模型,并采用逐步优化嵌套动态规划逐次逼近算法求解.结果表明:(1)龙、刘水库在4月下泄调沙水量,可为汛期预腾防洪库容,既可缓解河道泥沙淤积,又可保障水库及下游河道的防洪安全;(2)各方案均能满足发电及供水的通量要求,但调沙对发电效益产生负面影响;(3)现状年调沙潜力为平均4年1次;远景年西线引水后,调沙潜力将有所提高,最大为平均2年1次.研究成果探明了黄河上游调水调沙的可行空间,阐明了西线引水对多目标的影响,为指导黄河上游水资源利用提供了理论依据.     

黄河调水调沙对下游河道的作用

2002-2008年黄河成功地进行了8次调水调沙,经过运行黄河下游河道主河槽河底高程平均下降约1米,最小行洪能力已由1800m3/s提高到3800m3/s。实践证明,黄河调水调沙起到了卓为显著的成效,调水调沙作为处理黄河泥沙、维持黄河健康生命的措施不仅是可行的,而且是有效的。     

浅析黄河下游“二级悬河”成因与治理对策

黄河下游自2002年7月连续八年九次的调水调沙实践成果证明,＂调水调沙＂对于调整下游河道断面形态、扩大下游河道主槽过洪能力、缓解＂二级悬河＂的不利局面等均具有重要的作用,成效显著。但由于黄河水少沙多、水沙不协调的特点未发生根本的改变,主河槽最小过流能力由2002年的1800立方米每秒提高到2009年的3880立方米每秒,过流能力仍然偏小,＂二级悬河＂形势依然严峻。本文从分析和总结＂二级悬河＂成因基础上,提出治理对策。     

关于黄河中下游治理的意见

１．黄河下游的淤积大部分是由粒径大于０．０５毫米的粗泥沙造成的。粗泥沙的来量每年达到３—４亿吨，其中５０—６０％淤在河槽中。大部分粗泥沙来自黄河中游两个区域，从这些区域来的洪水造成了黄河下游的严重淤积。从１９５２到１９６０和１９６９到１９７８年间，来自这些区域的十三场洪水造成了 １０３场洪水产生的总淤积量的６０％。所以集中力量治理粗泥沙来源区是十分重要的。 ２．使水土保持工作获得一定的效果需要经历很长的时间。在这个过渡时期内，利用浑水灌溉和改良大堤内外的土地是一个减少黄河下游淤积的现实可行的措施。黄河下游的河床高出两岸，在大堤之外有大量盐碱化的洼地和沼泽地。用浑水来灌溉和改良这些土地是重要和有效的提高农业产量的方法。淤灌黄河中下游堤内的土地是更为有利的，因为这些土地中的相当一部分是人烟稀少的。由于滩地和河槽之间存在高差，当泥沙沉淀之后，清水可以自流回河。 ３．为了减低河槽抬升的速度，使泥沙淤积在有利的部位和充分发挥拦沙库容的作用，需要考虑下列调水调沙的措施： （１）为了增加水流的冲刷能力，非汛期的水库蓄水应集中泄放，在下游河道中产生人造洪峰。 （２）在保证大堤不决口的安全范围之内，允许滩地淹没，一般漫滩洪水不应用     

黄河下游河道萎缩过程初步分析

黄河下游河道萎缩与来水来沙条件具有复杂的响应关系，根据黄河下游汛期实测水沙过程及断面形态资料，采用河槽过水面积、来沙系数、同流量水位变化、河相系数变化描述河道萎缩过程。结果表明：20世纪90年代以来，由于来水来沙条件的变化，黄河下游来沙系数增大，同流量的水位进一步抬高，河道过水面积大大减少，河道萎缩进一步加剧，并且河道萎缩与来沙系数有一定的关系，当来沙系数大于某一值后，河道由冲刷转化为淤积，河道过流能力下降；随着河道的萎缩，河床形态会有一定的调整，二者关系密切。     

浅析黄河下游二级悬河的成因及整治措施

虽然小浪底水库已建成投入运用,黄河大堤进行了多次加高,但黄河下游的防洪形势依然严峻。黄河下游“二级悬河”的局面,是不利的水沙条件与边界条件共同作用的结果,不仅能使河道整治工程失去作用,也对防洪和滩区群众生命财产构成了极大威胁。提出了适时进行调水调沙、淤筑相对地下河、主槽疏浚、加强河口治理等综合治理措施。     

黄河的调水调沙试验

2004年7月16日,黄河水利委员会在郑州宣布:历时25天的黄河第二次调水调沙试验圆满结束。此次试验下泄水量43.75亿立方米,黄河下游主河槽得到全线冲刷,共计0.6071亿吨泥沙冲刷入海,且未发生一起漫滩灾难。至此,2002年、2003年和2004年黄河连续三次大规模调水调沙试验,将2亿多吨泥沙送     

中常洪水河道整治工程重大险情出险原因与对策研究

2001至2005年，黄河下游虽然没有发生较大洪水．但是自2000年小浪底水库蓄水拦沙运用以来，对黄河下游的水沙过程进行人为的调节，并于2002年以后每年汛前或汛期下泄基本平槽的水流，形成中常洪水。特别是2003年黄河下游发生了严重秋汛，黄河下游来水量增加，河道平槽流量时间加长．水流含沙量低、冲刷力强，河道整治工程险情不断，防洪工程安全受到严重威胁。     

实施洪水资源化策略,为黄河下游增水冲淤

一、为黄河下游增水的新途径黄河下游河道从小浪底至河口全长约850km。由于逐年累月严重的泥沙淤积,河床不断升高,迫使不断加高两岸河堤。如今河道滩面普遍高出背河地面4～6m,部分区段超过10m。黄河下游是水少沙多的“地上悬河”,也是处于封闭状态的“孤河”。人们担心它因断流而沦为内陆河,同时也担心它的河堤被冲决而造成不堪设想的洪灾。黄河下游自1986年以来的水沙过程变异与河道严重淤积的状况应引起更多的关注。这种状态导致下游河道萎缩,行洪能力大幅度降低,出现了“小水大灾”的严峻局面。为不使下游河床继续抬高,就必须减少淤积,也…     

试论治理黄河下游的新途径——引海水冲刷河口段

黄河自花园口至河口常称为下游,自古以来历经多次大改道。每次改道后,由于黄河流域来沙多,随着堤防的建成和泛滥受到限制,大量泥沙在堤间堆积,使河道比降增大,最终形成地上河或悬河。又由于河道尾闾注入的黄海或渤海都是弱潮海域,大量泥沙在口门附近落淤,使河口不断延伸,引起溯源淤积,导致河床淤高,从而形成今日不断抬升的悬河。如果河口不外延,则流域来沙大量在下游淤积,最终将形成平衡纵剖面而不再淤积抬升。据张仁和谢树楠的研究［１］,从３０年代到７０年代,黄河下游的纵剖面即已接近平衡。因此,今天黄河不断抬升的主因应是口门的外延。…     

试论治理黄河下游的新途径——引海水冲刷河口段

 黄河自花园口至河口常称为下游, 自古以来历经多次大改道。每次改道后, 由于黄河流域来沙多, 随着堤防的建成和泛滥受到限制, 大量泥沙在堤间堆积, 使河道比降增大, 最终形成地上河或悬河。又由于河道尾闾注入的黄海或渤海都是弱潮海域, 大量泥沙在口门附近落淤, 使河口不断延伸, 引起溯源淤积, 导致河床淤高, 从而形成今日不断抬升的悬河。如果河口不外延, 则流域来沙大量在下游淤积, 最终将形成平衡纵剖面而不再淤积抬升。据张仁和谢树楠的研究[1], 从30年代到70年代, 黄河下游的纵剖面即已接近平衡。因此, 今天黄河不断抬升的主因应是口门的外延。     

基于滑动分析法的黄河下游造床流量变化研究

采用滑动分析法修正经典马卡维也夫法造床能力表达式,避免在分析流量频率时人为划分流量级带来的误差,基于黄河下游花园口水文站1950—2015年实测资料,分析黄河下游造床流量变化规律及新水沙关系。研究结果表明:改进后的造床流量计算方法中流量级长度参数在200～600 m~3·s~(-1)范围内、流量级滑动距离参数在1～600 m~3·s~(-1)范围内选取,均可准确计算出花园口第一和第二造床流量;1986—1999年,黄河下游第一和第二造床流量显著减少,洪水频次、洪峰流量和多年平均流量明显下降,下游河道淤积萎缩严重;1999年自小浪底水库运用及调水调沙以来,第二造床流量增加,下游河道主槽过流输沙能力提高。目前黄河下游造床能力已由第一造床流量主导转变为第二造床流量主控。     

论黄河调水调沙

首先从7个方面论述了黄河调水调沙的理论根据和实践基础,包括黄河下游输沙能力表达、堆积性与洪峰期间的巨大输沙能力、河道的游荡多变与平衡趋向性、“多来多排”的根据及利用、“冲河南（段）,淤山东限）”及其相反、第二造床流量与平滩流量、下游排沙比与水库排沙比关系以及拦粗排细等．接着,根据6年来调水调沙的实践,阐述了5个方面的主要效益：加大了入海沙量;降低了洪水位;扩大了主槽和加大了平滩流量;增加了山东河段冲刷比例,没有发生“冲河南（段）,淤山东（段）”;改善了小浪底水库变动回水区淤积部位,促进了异重流和浑水水库排出．尤其是加大了平滩流量,其最小值从1800m^3／s加大到3500m^3／s．利用调水调沙,大幅度改善了900km的河道,这在世界治河史上是创举．最后,分析了黄河调水调沙的巨大潜力,若能充分发挥,有可能利用75％的来水,排走全部来沙．     

黄河下游河道对水沙过程变异响应

 近年来黄河下游河道来水来沙量持续减少,河道演变特性发生变化,同时引起黄河下游河道的“小水大灾”、“横河”、“斜河”等问题。针对日趋严重的水灾问题,本文选取黄河下游典型站点分析黄河下游河道对水沙过程变异的响应,得到初步认识：一方面,由于黄河来水量减小,水流挟沙能力降低,致使黄河下游河槽持续淤积抬高、河槽变窄、河道过水断面变小,易引起“小水大灾”;另一方面,由于来水来沙量变异,黄河漫滩概率减小,使黄河下游河型发生缓慢的改变,引起河势变化,原有的部分工程措施因水流流路的改变被迫废弃,甚至产生负作用,形成水灾。     

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．     

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。