三门峡水库控制运用方式的优化探讨

三门峡水库“蓄清排浑”运用为多沙河流的治理提供了宝贵经验,随着来水来沙情况的变化及对水库功能需求和对水库泥沙冲淤规律认识的深化,该运行方式亦在实践中不断调整和完善。为此,针对不同的典型年份设定集中敞泄与分段敞泄的敞泄排沙方案,采用一维非恒定水沙数学模型,对选取的2018~2019年丰水少沙年和2014~2016年枯水少沙年设定12种控制运用方案进行模拟,比较各方案下库区冲淤变化的优劣,据此选取适合三门峡水库的控制运用方式。结果表明,2018~2019年分段敞泄方案的冲刷效果优于集中敞泄方案,即使在后汛期的控制水位抬高至310 m,也能达到较好的冲刷效果;2014~2016年分段敞泄方案虽优于集中敞泄方案,但其冲刷主要集中于2014年汛期,2015、2016年整体呈淤积状态,综合考虑建议枯水少沙年份水库采用“泥沙年际调节”运用模式。

2021年秋汛期三门峡水库潼三区间来水量研究

2021年黄河发生1949年以来最严重秋汛,三门峡水库在此次秋汛防洪调度中发挥了重要的作用。由于潼关至三门峡区间(潼三区间)缺乏水文监测,因此在2021年秋汛期以潼关站计算的入库水量与实际水量相差10.4亿m^(3),对区间来水考虑不足影响了三门峡水库的精准调度。从库区区间来水分析着手,以潼三区间为研究对象,根据数字高程模型、土地利用类型、土壤类型、气象水文等数据,建立了HEC-HMS分布式水文模型,选取包括2021年秋汛在内的11场实测洪水资料进行率定和验证。结果表明,11场洪水模拟洪峰流量误差均小于20.0%,平均确定性系数为0.725,模拟合格率为90.9%,较准确地模拟了2021年秋汛期潼三区间来水过程,并量化了不同支流对区间来水总量的贡献率。

三门峡水库原型试验以来渭河下游河床稳定性变化及其影响因素

为探究渭河下游河道形态演变特征及影响机理,基于多年水文观测资料分析渭河下游河床稳定性演变规律,探讨三门峡水库原型试验以来(2003~2020年),来水来沙条件、潼关高程变化、河道边界条件与河床稳定性的响应关系。结果表明,原型试验期内,渭河下游河道年均径流量呈缓慢增加趋势,年均含沙量均呈缓慢减小趋势,河段河槽呈扩张趋势,潼关高程呈逐年下降趋势。原型试验期前后,渭河下游河段河床横向、纵向和综合稳定性系数均增加,原型试验期内,河床稳定性呈逐年上升趋势。前期3年平均水流冲刷强度和潼关高程变化是影响渭河下游河床综合稳定性的重要因素,利用多元回归分析方法建立了渭河下游河床综合稳定性的经验计算公式,验证了所提经验公式的准确性和可靠性。研究成果可为渭河下游及类似河流管理提供参考。

黄河三门峡水库清淤技术试验探索

治理黄河是国之大事,黄河三门峡水库泥沙大量淤积,严重影响水库调水调沙及防洪效果,增加黄河下游水患风险,实施水库清淤是解决水库泥沙淤积问题的重要手段。通过在三门峡水库开展清淤试验,对水库清淤设备的选型、清淤吹填工艺和实施方案,余水处理方法等进行探索,为后续三门峡库区清淤工程和清淤泥沙资源化利用做好技术储备,为黄河流域清淤工程的开展提供参考。

黄河三门峡水库水沙电耦合模型研究及应用

为实现多沙河流水库短期兴利效益和长期减淤效益的平衡,采用数学模型研究水库减淤与发电综合效益具有重要意义。充分考虑水沙输移和河床变形的耦合作用,通过结合一维水沙计算模块、水库调度模块以及发电计算模块,建立了考虑水库调度的水沙电耦合计算模型。将该模型应用到三门峡水库,采用2019水文年和2020水文年实测水沙资料分别对模型进行率定及验证。并应用该模型研究了不同水沙条件和调度方式对水库冲淤和发电的影响。计算结果表明:各测站流量、水位以及含沙量的计算过程与实测过程符合较好,发电量计算值误差均在15%以内,该模型能较为准确地模拟库区冲淤及电站发电过程;较丰水枯沙过程,其余3种典型水沙条件下冲淤量和发电量变幅分别达129%~360%及18%~52%,受入库水沙条件影响大;降低非汛期起调水位有利于控制非汛期库区淤积,提高汛期敞泄的临界入库流量有利于提高减淤及发电综合效益。

三门峡水库冲淤重心变化及其对潼关高程的影响

以往关于三门峡水库的研究多关注库区年际间的冲淤变化,而对汛期和非汛期库区冲淤分布研究较少。本文基于三门峡水库蓄清排浑运用以来19742018年实测水沙、断面及冲淤数据,研究汛期和非汛期库区冲淤重心的迁移、冲淤速率及其对潼关高程的影响。结果表明,蓄清排浑运用以来库区河道基本遵循汛期冲刷、非汛期淤积的演变规律。分别定义汛期最大冲刷速率和非汛期最大淤积速率发生的相邻两断面间的子河段为冲刷重心和淤积重心,汛期冲刷重心与非汛期淤积重心出现的位置基本对应,19742010年冲淤重心由距坝约90 km逐渐向坝前移动,平均下移速率约1~2 km/a;2010年后冲淤重心逐渐上移,2017年位于坝上游约60~70 km,但冲淤强度明显减弱。淤积重心的位置主要受水库回水长度影响,冲刷重心主要与汛期水流能量相关,淤积重心位置迁移滞后于影响因子的变化约5年,而冲刷重心滞后时间约2年。潼关高程与潼关至太安段(潼太段)比降呈反比关系,比降越大,潼关高程越低,而当冲刷重心迁移至潼太段并影响其下段时,潼太段比降增大,利于潼关高程降低。1985年后回水范围和冲淤重心均位于潼关以下,潼关高程受冲淤重心影响较小。

2003—2020年三门峡水库原型试验分析

三门峡水库自2002年11月起开展了“318水位控制”原型试验。基于三门峡水库原型试验以来多年的数据资料,首先分析了三门峡水库入库水沙条件的变化,其次分析了水库在不同时期的控制运用方式对库区泥沙冲淤的影响,最后在此基础上对库区不同河段的泥沙冲淤状况进行了分析。分析结果表明:原型试验以来,三门峡水库入库的水沙条件发生了显著变化,来沙量显著减少为库区减淤和库容恢复创造了有利条件;原型试验期间基本实现了汛期洪水沿程冲刷与溯源冲刷的有机结合,库区总体呈现良好的冲刷效果,潼关高程下降1.20 m,总库容增大3.492亿m^(3)。上述分析表明,在新的水沙条件和水库运用边界条件下,应合理优化三门峡水库控制运用指标,进一步提高水库运行质量,充分发挥水库综合效益。

2021年三门峡水库调度运用及冲淤分析

泥沙淤积是制约多沙河流上水库综合效能充分发挥的关键问题。汛期冲刷排沙是解决水库泥沙淤积的主要途径。针对黄河流域2021年特大秋汛洪水,结合三门峡水库实际调度运用情况,对比分析了2021年秋汛洪水与水库“蓄清排浑”运用以来不同运用时期的入出库水沙情况,在此基础上进一步分析了三门峡水库汛期的调度运用情况以及库区各河段的冲淤状况。分析结果表明:2021年运用年内累计出库输沙量2.0736亿t,净排沙量1.0940亿t,排沙比212%,实现了库区减淤和水库长期有效库容维持;库区干流表现为冲刷,总冲刷量为0.8781亿m^(3),三门峡库区年度累计冲刷0.6570亿m^(3)。

三门峡水库不同运用方式对降低潼关高程作用的研究

作者首先对潼关高程在历史上、建库前和建库后的变化过程进行了总结 ,分析了导致各个时期潼关高程变化的原因。然后利用具有较强理论基础且得到广泛应用的非均匀不平衡输沙数学模型对水库在不同运用方式和不同来水来沙条件下潼关高程未来的变化趋势进行了计算分析 ,对潼关高程下降的可能性和幅度提出了看法。

三门峡水库汛期排沙效果研究

三门峡水库汛期排沙是解决泥沙淤积问题、控制潼关高程的关键途径。“蓄清排浑”运用以来,非汛期蓄水期库区发生淤积、汛期降低水位运用排泄全年泥沙,基本保持了库区动态冲淤平衡。不同控制水位和入库流量过程存在不同的排沙效果,针对三门峡水库汛期排沙过程的差异,对“蓄清排浑”运用以来汛期排沙特征进行统计,分析了水库敞泄和不同控制水位运用对排沙效果的影响。结果表明,在汛期平水305 m、洪水敞泄的运用条件下,水库排沙具有多来多排的特点,汛期排沙总量与入库含沙量和水量密切相关;完全敞泄时库区冲刷取决于流量大小和敞泄时间,净排沙效率随着水量的增加和敞泄时间的延长而减小,冲刷效率降低;汛期控制运用期,当流量在1000 m³/s以上时、水位在305~311 m也会产生一定的排沙,排沙效果取决于含沙水流在壅水段的滞留时间和出入库流量之比。研究成果可为三门峡水库运用方式的优化提供依据。

三门峡水库回水变动区土地利用/土地覆被变化及其景观格局分析

该文针对三门峡水库回水变动区水位变动情况,借助RS、GIS技术对潼关以下库区1987～2002年间典型年的汛期和非汛期土地利用/土地覆被变化情况进行了分析;并基于景观生态学理论和方法,对研究区生态系统景观格局随水位变动的变化情况进行了分析.其结果表明：研究区内河流与耕地面积在汛期和非汛期均呈减小趋势,而裸地的面积却逐渐增大,林地面积不论是在汛期还是在非汛期,其波动都不大.季节性淹水区内各生态系统除砾石滩地面积略有增加外,其他类型的面积均有所减少,受水位变动的影响较大;台地和阶地区内耕地面积有所减少,但草地和裸地面积有大幅度的增加,表明在水位变动的影响下草地分布的高程有所升高;其他生态系统类型受水位变动的影响不大.景观格局分析表明：研究区景观多样性、景观均匀度均呈下降趋势,生态系统正朝单一性、不均匀化的方向发展;景观破碎度略有增加;相对优势度也有一定的增加,研究区受阶地上各生态系统类型的支配程度正在增强.

季节性Kendall检验及其在三门峡水库水质趋势分析中的应用

选择1997—2002年三门峡库区的龙门、潼关和三门峡3个断面的水质监测资料,运用季节性Kendall检验方法分析三门峡水库水质趋势,结果显示:龙门断面,CODMn、NO2-N及Hg的变化趋势不明显,NH3-N呈显著上升趋势,As、Cd和Cu呈显著下降趋势,而Pb则呈高度显著下降趋势;潼关断面,NH3-N、NO2-N和Hg的变化趋势不明显,CODMn呈显著上升趋势,As、Cd和Pb呈显著下降趋势,而Cu则呈高度显著下降趋势;三门峡断面,CODMn、NO2-N、As及Hg的变化趋势不明显,NH3-N污染呈显著上升趋势,Cd呈显著下降趋势,而Cu和Pb则呈高度显著下降趋势。

三门峡水库淤积及潼关高程的滞后响应

研究了三门峡水库淤积和潼关高程随坝前水位和来水条件变化的响应规律,分析了库区河床演变的滞后现象。发现水库的累计淤积量和潼关高程,不仅受当年水沙条件和坝前水位的影响,而且通过前期边界条件,还受过去若干年内的水沙条件和坝前水位的影响。表现在潼关高程的升降变化较库区泥沙淤积滞后大约2年,库区累计淤积量与5年叠加坝前水位关系密切,潼关高程与6年叠加入库水量之间具有较好的相关关系,以及潼段比降与7年移动平均坝前水位之间的关系最好。

三门峡水库环境影响综合评价

三门峡水库的修建,使区域环境状况和河流水文情势发生了一系列变化:如生物多样性的下降、泥沙淤积、库岸崩塌、土地盐碱化、水质恶化等。文章通过对这些环境问题的分析,认为经过40多年的运用,三门峡水库在较大范围内改变并逐渐稳定了区域的环境生态平衡。并提出加强水资源的管理和保护、及时运用水库的联合调度、处理好移民问题等对策来进一步改善库区的生态环境。

三门峡水库黄河河漫滩沉积柱有机氯农药垂直分布特征

沉积柱取于三门峡水库黄河河漫滩,总长549 cm,采用GC-ECD气相色谱仪和X射线衍射仪分别测定了沉积物中有机氯农药的质量分数和矿物成分。研究结果表明,有14种有机氯农药检出,它们在泥质层中的质量分数明显高于沙质层,质量分数较高的组分有HCHs、Endrin和DDTs。HCHs的平均质量分数大于DDTs,前者在表层沉积物中富集,后者则在表层沉积物中明显减少。DDTs与黏土矿物呈正相关,与碎屑矿物呈负相关,与碳酸盐矿物没有显著相关性。

三门峡水库典型运用时段黄河下游粗细泥沙的输移和调整规律

通过对黄河下游实测资料的分析 ,探讨了三门峡水库不同典型运用时段粗细泥沙的冲淤特点 。

小浪底水库运用初期三门峡水库防洪运用分析

小浪底水库建成投入运用 ,将大大提高黄河下游的防洪标准 ,也减轻了三门峡水库在黄河下游防洪、防凌中的负担 ,并为减少三门峡水库库区淤积创造了条件。在发生“上大洪水”时 ,三门峡水库与小浪底水库联合运用 ,三门峡水库可分别采用敞泄方案、先敞后控方案和适时调控方案进行防洪调度 ,经计算并综合分析比较认为 ,“适时调控”方案为综合效果好的方案。

潼关高程及三门峡水库运用方式问题探讨

作者对潼关高程从三门峡水库“蓄清排浑”运用以来的变化进行了分析 ,指出潼关高程近年来不断上升的主要原因是由于汛期来水量大幅度减少所致。要控制和降低潼关高程 ,必须调整三门峡水库的运用方式来适应新的来水来沙条件。建议非汛期最高运用水位控制在 3 1 6～ 3 1 8m ,汛期敞泄排沙流量减小到 1 0 0 0～1 5 0 0m3 s,桃汛起调水位 3 1 3m ,6月上旬运用水位降至 3 1 0m。

小浪底水库运用后三门峡水库运用方式的初步研究

小浪底水库投入运用后三门峡水库的运用方式将作调整 ,本文运用黄河水库一维水动力学泥沙数学模型 ,选择不同水沙系列年进行多方案计算与综合分析 ,得出了采用“洪水排沙、平水发电”汛期运用方式的方案 ,平水期发电水位除 7～ 8月份仍维持 30 5m外 ,可适当抬高至 30 6～ 30 7m ,10月份可按

基于Kendall法的三门峡水库水质趋势分析

应用季节性肯德尔检验法对潼关及三门峡断面2006-2012年主要污染因子的趋势进行了分析研究。结果表明,潼关及三门峡断面均呈现出溶解氧高度显著上升,高锰酸盐指数、五日生化耗氧量、氨氮高度显著下降,汞和砷无明显升降的趋势。说明近年来三门峡库区的污染治理措施逐步取得成效,污染基本得到控制,水质状况得到较大的改善。流量检验的kendall法与无流量调节Kendall检验结果基本一致的,说明潼关与三门峡断面流量对浓度的变化趋势影响不大。