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。

来水来沙对潼关高程的影响

本文阐述了三门峡水库“蓄清排浑”运用以来入库水沙的特性和潼关高程的变化 ,对潼关高程非汛期升高、汛期降低的基本规律进行了分析。指出汛期来水量的多少是影响潼关高程的主要因素 ,1986年以后汛期来水量的大幅度减少是潼关高程持续升高的根本原因。

黄河潼关河段清淤研究

影响潼关高程的主要因素有来水来沙条件、上下游河段冲淤状况和坝前运用水位，其中来水来沙条件起着主导作用。潼关高程的变化受下邻河段（黄淤３６～４１断面）冲淤的影响要大于上邻河段（黄淤４１～４５断面）。减少三门峡水库非汛期高水位的运用对减缓非汛期潼关高程的抬升起着重要作用。清淤河段选在黄淤３０断面以上，重点在黄淤３６～４１断面。清淤时间分为桃汛期和汛期两个时段。清淤对潼关高程的上升趋势起到了一定的抑制作用。

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验效果

2004年黄河小北干流连伯滩放淤试验于7月26日开始,8月26日结束,进行了6轮放淤试验。淤区共淤积泥沙300.5万m3,其中粒径大于0.050mm的粗沙淤积量为127.4万m3,占总淤积量的42.4%;粒径小于0.025mm的细沙淤积量为74.9万m3,占总淤积量的24.9%。进入淤区且粒径大于0.050mm的泥沙有94.8%淤积在淤区内;粒径小于0.025mm的泥沙所占比例由淤区进口的平均57.4%上升到退口的平均85.1%。放淤试验工程“淤粗排细”的目标基本得以实现。

水沙条件对潼关高程作用分析

潼关高程变化的基本规律是非汛期抬高、汛期降低。桃汛期洪水对潼关河床有明显的冲刷作用 ,桃汛期潼关高程的变化与来水量和潼关河段的水面比降关系密切 ;汛期潼关高程的冲刷幅度与来水量的大小密切相关。汛期第一场洪水大多产生冲刷 ;第一次较大的冲刷发生之后 ,下一场洪水的冲刷力度大大减弱 ,甚至产生淤积 ;以渭河为主的洪水大多对潼关河床产生冲刷 ,尤其是高含沙洪水冲刷幅度更大 ;以龙门为主的洪水使潼关河床冲、淤次数相近 。

1996～2000年潼关河段射流清淤效果分析

为了解决三门峡水库淤积及潼关高程不断抬升的问题,自1996年起在黄河潼关河段进行了射流清淤工程实践。对1996～2000年清淤效果的分析表明:清淤工程改善了河道边界条件,提高了河道输沙能力,加大了洪水冲刷潼关河床的力度,增大了汛期潼关高程下降的幅度,对保持潼关高程相对稳定起到了积极作用。在水沙条件非常不利的情况下,射流清淤使汛期的潼关高程仍有较明显的下降,同时也保持了潼关高程的基本稳定。

提高洪水细颗粒含量输送黄河泥沙

三门峡水库在1962—1969年期间,由于泄流规模不足,对进库的一部分洪水起到了自然滞洪滞沙的作用,使得出库洪水细沙含量增加,从而增大了黄河下游河道洪水的输沙能力。当三门峡水库排沙比为0.9～0.85左右时,出库洪水的细沙含量约为60%～65%,提高了5～10个百分点,黄河下游河道基本处于不淤或微冲状态。小浪底水库应借鉴三门峡水库早期运用时的实际经验,对中小洪水只拦减一部分粗泥沙,提高洪水细沙比例,以达到既延长小浪底水库的拦沙年限,又使黄河下游河道实现较长时间不淤积的目的。

“模型黄河”工程专项研究课题

为保证高质量、高水平地完成模型黄河的建设任务,开展了以下几个方面的"模型黄河"工程专项研究:①黄土高原土壤侵蚀实体比尺动床模型模拟技术研究;②极细模型沙材料的选择及特性研究;③降水冲刷试验相似条件及模拟技术研究;④模型制作技术研究;⑤大尺度动床模型水力相似的稳定性及误差评估方法研究;⑥河口模型关键模拟技术研究;⑦测控系统有关仪器及技术研究。

黄河下游河道输沙水量及计算方法研究

根据黄河下游1950年以来的水沙、河道冲淤及洪水观测资料,系统分析了黄河下游主要控制站输沙水量与来沙量、洪水量级、水沙搭配、区间引水引沙及河道允许淤积度等因子间的相互关系。在探讨泥沙输移规律和机理的基础上,引入水沙搭配参数,建立了适用于黄河下游主要控制站汛期及洪水期计算输沙水量的数学表达式,量化了水沙条件及河道允许淤积度变化对河道输沙水量的影响程度。该研究对维持黄河健康生命及黄河水资源的规划利用具有重要的理论和实际意义。

三川河流域水资源演变个例研究

以三川河流域为例,应用WEP-L分布式水文模型和集总式流域水资源调配模型偶合而成的二元水循环模型,模拟了不同情景下流域水循环过程。在此基础上,定量分析了降水、人工取用水以及下垫面条件这三个主要驱动因子对流域水资源演变的影响。在模型中保持其它条件不变,仅以改变降水、人工取用水及下垫面条件来模拟8种不同情景的水循环:情景1,1956-1979年降水系列、2000年下垫面、无人工取用水;情景2,1980-2000年降水系列、2000年下垫面、无人工取用水;情景3,1956-2000年降水系列、2000年下垫面、无人工取用水;情景4,1956-2000年降水系列、2000年下垫面、有人工取用水;情景5,1956-2000年降水系列、1956-2000年系列模拟下垫面、无人工取用水;情景6,1956-2000年降水系列、2000下垫面、无人工取用水;情景7,1956-1979年降水系列、1956-1979年系列模拟下垫面、无人工取用水;情景8;1980-2000年降水系列、2000年下垫面、有人工取用水。情景2和情境1比较,发现降水单项因子减少4.5%引起各种口径水资源量的减少,地表水资源量减少18.4%,地下与地表水资源不重复量15.8%,狭义水资源量18.3%,有效蒸散发量2.1%,广义水资源量4.6%。情景4和情境3比较得出,在人工取用水单项因子作用下,地表水资源量减少4.6%,而地下与地表水资源不重复量增加113.5%,在狭义水资源量减少0.4%的同时,伴随有效蒸散发量增加0.9%,广义水资源量增加0.7%。情景6和情境5对比,发现在下垫面条件单项因子作用下,狭义水资源量及其构成地表水资源量和地下与地表水资源不重复量分别减少4.3%、4.3%和2.8%,有效蒸散发量增加7.1%,广义水资源量增加5.3%。情景8和情境7对比分析得出,三个因子对水资源量的综合影响是,地表水资源量减少30.6%,地下与地表水资源不重复量增加114.5%,狭义水资源量减少25.8%,有效蒸散发量增加6.7%,广义水资源量增加1.1%。研究成果对于其它流域水资源演变规律研究具有参考价值。

潼关以下黄河三门峡库区汛期冲刷规律分析

通过实测资料对 1974年以来三门峡库区溯源冲刷和沿程冲刷进行了分析 ,指出了溯源冲刷的范围 ,初步研究了溯源冲刷的发展过程及其与入库流量、坝前水位和河床条件等之间的关系 ,并对沿程冲刷及其与水沙的关系进行分析 ,明确了大流量时沿程冲刷和溯源冲刷是水库冲刷的主要形式 ,是增大水库排沙的主要途径。

黄河下游断面法与沙量法冲淤计算成果比较及输沙率资料修正

由于黄河下游各站实测输沙率资料普遍存在漏测现象及部分测次单断沙关系代表性差等原因,造成断面法与沙量平衡法计算冲淤量在一些河段存在着定量甚至定性上的差别,以花园口以上和高村至艾山两河段表现最为突出。研究表明,黄河下游断面法冲淤量不存在累积性误差,它可以真实反映不同阶段泥沙在河道纵横向的沉积量及其随时间的变化过程;而沙量平衡法计算冲淤时在一些河段则存在明显的失真现象。野外观测的输沙率资料是研究洪水期泥沙调整与水沙间关系、深化河床演变基本规律的基础,为此有必要对输沙率资料进行修正。输沙率修正的主要是在爱因斯坦全沙计算结果分析的基础上,建立输沙率修正系数与实测含沙量间的关系,修正后的输沙率资料基本能反映黄河下游各河段的实际冲淤情况。

潼关高程变化及其对渭河下游淤积的影响

三门峡水库 196 0年投入运用之后 ,经过两次改建和三次运用方式的调整 ,不仅发挥了较大的防洪、防凌效益 ,也为多沙河流上修建水库长期保持兴利库容创造了丰富的经验。但水库运用也给库区造成了一系列问题。作者对水库运用以来潼关高程变化和渭河下游冲淤演变进行了分析 ,认为建库初期蓄水、滞洪运用是渭河下游产生严重淤积的根本原因 ,1991年以来渭河下游的淤积主要受水沙条件影响 ,潼关高程的居高不下使问题更加严重。

三川河降水径流演变规律及其动因分析

为揭示三川河流域降水、径流的演变规律和形成的动因，将传统检验序列趋势性、周期性的倾向率，趋势系数法、功率谱法和小波分析法结合起来，对1956～1986年降水、径流序列进行了分析。结果表明：三川河降水和径流具有增加、缓慢减少和迅速减少3个阶段的年代趋势和总体下降的总趋势，且径流的下降量大于降水量；同时，在整个变化过程中又具有30a、15a以及不足5a的准周期特性。通过对造成如此现象的动因进行分析，表明降水、径流的变化源于自然、人类的共同作用，且人类活动对径流的影响更加明显，是径流变化的主要动因。

射流冲刷试验研究(之二)

根据室内试验结果 ,建立了一个能够统一表达圆形喷嘴和矩形喷嘴射流强度的公式 ,建立了由射流产生的冲刷坑的几何尺度与射流强度间的关系。对试验中发生的喷嘴临界提升高度从理论上分析了存在的合理性。依据分析建立的喷嘴在临界提升高度和最大提升高度之间的冲刷坑尺度与射流强度、倾角和提升高度间的关系能够较好地描述试验结果。

潼关高程影响因素及下降幅度探讨

分析了潼关河床的冲淤特性及原因,通过潼关高程的演变过程,详细论述了三门峡水库运用和来水来沙条件对三门峡库区的冲淤及潼关高程的影响程度,并探讨了三门峡水库敞泄运用后,潼关高程的可能降低幅度。

基于GIS的黄河下游二维水沙数学模型可视化构件设计

黄河下游数学模型可视化需要大量的区域空间信息,GIS的发展为黄河下游数学模型可视化提供了强大的技术支撑。从实现黄河下游数学模型与GIS耦合集成及其系统可视化的目的出发,介绍了系统的总体设计、主要功能,包括人机交互界面、为数学模型提供空间数据以及实现数学模型仿真模拟等。在VB6. 0、GIS数据库等专业技术软件的支持下开发了基于GIS的黄河下游数学模型可视化系统,实现了水文、泥沙、河道等模型数据的输入输出、可视化网格生成以及洪水演进、河床演变的仿真模拟等。系统不仅为二维数学模型提供了可视化平台,而且为分析、认识河床演变和泥沙运动规律提供了帮助。

渭河下游防洪形势分析及对策

大量的泥沙淤积在下游河道,河床逐渐淤高,是渭河下游水患威胁严重的根本原因。堤防质量差、河道整治工程不完善、河势多变和南山支流排洪通道不畅等是渭河下游防洪存在的主要问题。针对这些问题,提出加高加固防洪大堤、加强河道整治工程和控制潼关高程等防洪对策。

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.

三门峡水库原型试验冲淤效果分析

根据2003～2005年三门峡水库原型试验期间的实测资料,分析了2003～2005年来水来沙、水库运用、非汛期淤积分布变化的特点、汛期排沙规律以及潼关高程的变化。结论认为:2003～2005年三门峡水库原型试验排沙效果显著,潼关高程大幅度下降。同时建议:应尝试来水特殊年份的特殊运用和加强对小流量敞泄效果的分析研究。