万家寨水库运行以来调洪库容变化规律及恢复措施研究

为了给万家寨水库调洪库容有效恢复提供科技支撑,系统梳理了万家寨水库入出库水沙变化情况、库区泥沙冲淤演变规律、调洪库容变化规律以及淤损库容恢复措施,结果表明:1)万家寨水库1999—2023年非汛期运行水位为952~980 m,1999—2010年汛期运行水位为950.9~967.2 m、2011—2023年(除2016年外)汛期降低水位运用后最低水位为921.6 m;2)万家寨水库1999—2023年多年平均入库水量约为185.19亿m^(3)、沙量约为0.501亿t,出库水量约为180.70亿m^(3)、沙量约为0.363亿t;3)万家寨水库2010年汛后淤积纵剖面基本达到设计淤积平衡状态;2011年以来水库排沙运用,截至2023年10月总库容淤损2.859亿m^(3)、调洪库容淤损0.191亿m^(3);4)万家寨水库入库长历时大流量过程有利于降低水位敞泄运用排沙,坝前水位低于952.00 m时出库含沙量迅速增加,降至淤积面以下或泄空敞泄时,产生的溯源冲刷有利于提高输沙效率;5)单纯依靠水力减淤已无法有效恢复万家寨水库调洪库容,可采用水力减淤与机械清淤相结合的方式减淤,清淤泥沙输送至主河槽随水流动力排出库区或输送至岸上进行泥沙综合利用。

万家寨水库排沙效果及影响因素分析

降水冲刷是恢复水库库容的有效手段。2011年以来万家寨水库在排沙期多次开展降水冲刷运用,取得了较好的排沙效果。基于实测资料,分析了2011年以来万家寨水库排沙效果及其影响因素。结果表明:2011—2021年(不含2016年)万家寨水库累计排沙7.173亿t;排沙主要集中在排沙期;2018—2020年来水较丰,水库降水冲刷历时长,3 a累计排沙4.840亿t;水库排沙影响因素众多,长历时大流量洪水过程有利于水库排沙;运用水位降低时,蓄水量减小,沿程冲刷距离长,壅水输沙距离缩短,有利于提高水库的排沙效果。通过回归分析,建立了不同水位下出库输沙率与主要影响因素的关系。

利用并优化桃汛洪水冲刷潼关高程原型试验研究

在分析研究桃汛期潼关高程变化规律及相关影响因子的基础上,提出了潼关高程明显冲刷的洪水条件和三门峡水库控制水位等指标,在2006年桃汛期进行了利用并优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验。通过调整万家寨水库运用方式,塑造了满足潼关高程冲刷的洪水过程,效果分析表明,试验前后潼关高程降低了0.2m,万家寨和三门峡库区淤积形态得以改善,基本达到了预期目标。

万家寨水库对库区岩溶地下水的补给作用

万家寨水库的修建,增加了黄河水对岩溶地下水的补给,改善了库区右岸的水文地质条件,从而可以增加黑岱沟和陈家沟门水源地的开采量,缓解当地的水资源危机。

优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程试验效果分析

对优化桃汛洪水冲刷降低潼关高程的试验效果进行了分析,结果表明:在2006—2009年试验期间,塑造了有利于冲刷降低潼关高程的桃汛洪水过程,潼关高程4 a间平均下降0.11 m;2006—2008年数学模型模拟结果表明,3 a结束时桃汛试验方案较不试验方案的潼关高程偏低0.19 m;桃汛试验不仅直接降低了潼关高程,也改善了三门峡库区淤积分布,有利于年内的冲淤平衡,对控制汛末潼关高程产生了重要作用。

利用桃汛洪水降低潼关高程原型试验效果分析

介绍了2006年利用并优化桃汛洪水降低潼关高程原型试验的过程,指出其试验效果主要有:①使潼关高程冲刷下降0.2 m;②减少了万家寨水库的淤积,改善了水库的淤积形态;③实现了天桥水库的冲刷;④基本实现了小北干流河段全程冲刷;⑤改善了三门峡水库淤积部位。

万家寨水库运用对桃汛降低潼关高程的影响

介绍了万家寨水库及其防凌运用原则 ;分析了万家寨水库投入运用前、后潼关站桃汛洪峰流量和最大十日洪量的变化 ;指出万家寨水库运用减少了桃汛洪水对潼关高程的冲刷作用 ;建议在保证防凌安全的前提下 ,改善万家寨水库开河期的防凌运用方式。

桃汛洪水对潼关高程作用分析

对桃汛期潼关高程变化的分析表明,桃汛洪水对潼关高程的冲刷作用与水流条件和坝前水位密切相关,但存在一极限条件当洪峰流量小到某一值时对潼关河床的冲刷作用微弱,起调水位降低并不能无限制增加洪水对潼关高程的冲刷作用。1999年以后受万家寨水库蓄泄水的影响,洪峰流量削减,洪水过程发生变化,对潼关高程的冲刷作用减弱。

万家寨水库排沙运用效果分析

万家寨水库运用以来,死库容逐渐淤满,进入正常运用期,2011年正式启用排沙运用以维持长期有效库容。基于万家寨水库运用以来的水文泥沙观测资料,对水库排沙运用和降低水位冲沙运用进行统计,分析水库排沙效果及主要影响因素。研究表明,2011-2019年8-9月库水位控制在952~957 m排沙运用累计245d,排沙1.688亿t,降低水位冲沙运用39 d,排沙量2.734亿t,单位水量的排沙效率远大于排沙运用;降水冲沙期的排沙量与运用水位具有很好的非线性负相关关系,水位越低,排沙量越大,而排沙运用的出库沙量与径流量呈较好线性正相关关系。不同运用情况的排沙效果可用统一关系式表达,坝前水面比降影响更大。桃汛期水位降低到955 m以下也会产生部分排沙。水库排沙运用仅能够排泄部分泥沙,有助于维持有效库容,而降水冲沙是库区冲刷和库容恢复的有效方法。

万家寨水库上游的冰情特征分析及预报

[目的]研究黄河万家寨水库上游至托克托县喇嘛湾河段冰情特征及预报方法,为防凌实践提供重要依据。[方法]通过对1998—2015年度冰情分析,研究了该河段的封、开河过程及二者之间的联系,以野外观测为基础,分别对封、开河时间历时与气温、流量、冰厚、封河天数进行了相关性分析,选取了与封、开河时间相关性系数较高的影响因子,利用BP神经网络模型对万家寨上游河段的封河历时、开河历时、开河日期进行了预报。[结果]通过与实际观测日期对比,该预报方法合格率达到93%。[结论]神经网络模型对于黄河万家寨水库上游段封河历时、开河历时、开河日期预报的适用性较强,更适合解决受复杂因素影响的问题。

“经验面积减少法”在黄河万家寨水库中验证及应用分析

"经验面积减少法"是用来对水库泥沙淤积分布做粗略预估的一种方法,适用于某些资料相对较少和泥沙设计相对简化的水库泥沙计算,此次利用万家寨水库实测淤积资料,对经验面积减少法进行了验证,结果表明经验面积减少法用于计算万家寨水库泥沙淤积分布是基本可行的。

2008年利用并优化桃汛洪水冲刷潼关高程试验效果分析

阐述了2008年桃汛洪水的优化过程,在确保内蒙古河段凌汛灾害排除的情况下,根据试验设计指标,万家寨水库采用"先泄后蓄再补"的运用方式,泄放出满足有利于潼关高程冲刷降低的桃汛洪水过程。桃汛洪水在黄河北干流河段经过近800 km的传播,到达潼关断面,试验前后潼关高程冲刷降低0.07 m。虽然潼关高程下降值较小,但是潼关断面主河槽面积冲刷801 m2,平均河底高程下降3.52 m,潼关断面的冲刷是非常明显的。

万家寨水库库尾封河初期冰塞水位变化分析

为研究凌汛期万家寨库尾水位短期变化情况,通过解析原始资料和建立数学统计模型两种方式,分析了以水泥厂观测点为代表的万家寨库尾水位突升的现象及原因,并初步评估了水泥厂水位增长期内库区水位因子和气温因子对水位增长的影响率。分析得出:水泥厂水位呈线性增长,上涨最高可达8.5 m;岔河口弯道地形、铁路桥墩阻冰和持续低温有助于流凌形成堆积并发展成冰塞、冰坝;不管是否考虑温度因子,岔河口水位因子的影响率均为最大,即岔河口形成冰塞、冰坝是上游水位突升的主要影响因子,这一结论可为万家寨水库防凌调度提供一定的依据。

桃汛试验对万家寨水库冲淤影响分析

通过对桃汛试验前后两个时段对比分析,认为桃汛试验没有增加万家寨库区淤积;库区淤积形态有所调整,淤积三角洲向坝前推进,库尾段平均河底高程没有抬升。

万家寨库区冲淤演变特征分析

基于万家寨水库运用以来的水文观测资料,分析水库运用过程、冲淤量的时空分布和三角洲淤积形态变化,总结万家寨库区冲淤演变特征。结果表明:自万家寨水库运用以来,库区经历连续淤积和冲刷过程,至2019年10月累计淤积量为3.330亿m^(3),沿程淤积集中在WD42断面以下,沿高程淤积集中在汛限水位966 m以下,WD56断面以上呈现沿程冲淤调整的特征;降水冲沙期的冲刷分布与淤积集中部位一致,部分槽库容得以恢复。库区纵剖面呈三角洲淤积形态,淤积过程中三角洲向坝前逐步推进,在排沙运用期顶点后退,顶点位置和高程与库区累计淤积量具有较好关系,2018年降水冲沙后三角洲形态调整不明显。运用实践表明,万家寨水库排沙运用可以冲刷库区淤积泥沙,加强降水冲沙调度是维持万家寨水库防洪库容的有效运用方式。

万家寨水库蓄水后对准格尔矿区岩溶地下水的影响

准格尔矿区位于蒙、晋、陕交界处,天桥岩溶水系统的西北部,区内煤炭资源丰富,为严重缺水区。在其东缘黄河内建有大(I)型水利枢纽工程万家寨水库。万家寨水库蓄水后,准格尔矿区岩溶地下水文地质条件发生了明显改变:一是岩溶地下水位的普遍升高,由黄河岸边至矿区西部升幅逐渐变小;二是岩溶地下水位与黄河水位间具有较大的高差,且近岸入渗区水力坡降变陡;三是岩溶地下水位与库水位具有同步大变幅,且同步升降;四是矿区岩溶地下水接受黄河地表水的侧向渗漏补给比例增大,侧向渗漏补给增量在1.70～13.81m3/s之间,估算矿区岩溶地下水储存资源量增加8.066×107m3,矿区岩溶水的可采资源量增加,有利于矿区岩溶水的开发和利用。

万家寨水库凌汛期运用方式研究综述

黄河万家寨水库凌汛期运用方式研究 ,其目的是为了减轻万家寨水库运用对内蒙古头道拐以下河段、坝下河曲河段和天桥水电站防凌的影响 ,并在保证防凌安全的前提下统筹防凌与发电的关系。该项目就水库蓄水对上下游河段防凌的影响及库区冰塞和冰坝壅水等进行了系统研究 ,提出了凌期不同阶段的水库防凌调度模型和调度方案。经实际验证 ,方法可行 ,精度较高 ,受到专家们的高度评价。

万家寨水库泥沙问题综合研究

采用类比分析、数学模型计算、物理模型试验等方法,对万家寨水库泥沙问题进行综合研究,结果表明:水库设有一定规模的泄流排沙装置;采用定期冲刷或日调节的运用方式,充分发挥大洪水的冲刷作用;控制淤积末端在较陡的河段内;水库可以实现冲淤平衡并长期使用,库区支流红河口不会形成拦门沙坎。正常高水位及死水位分别在980m和957m以下,汛期采用调水调沙运用时,可以保持2亿m^3以上的调节库容。

万家寨水库初期运用及泥沙冲淤分析

万家寨水库自1998年10月下闸蓄水以来,入库水量偏枯,水库淤积量较设计预测量少,水库淤积形态时空上分布不均。水库运用初期,根据来水来沙和库区淤积情况动态控制运用水位。库尾河段泥沙淤积高程是水库初期运用水位的重要控制条件。凌汛期流量相对稳定,可利用凌汛开河期大流量拉沙排沙,延长水库泥沙冲淤平衡年限,更好地发挥水库的综合效益。

大梁水库坝体碾压试验方案

大梁水库主坝为黄土心墙砂砾料混合坝,各筑坝材料的铺料层厚、铺料方式、碾压机具、碾压遍数、行走速度、加水方式和加水量等施工参数需通过现场试验确定,本文对试验方案进行了拟定。