黄河上游干流水库调节水沙对宁蒙河道的影响

黄河上游干流大型水库投入运用后,在带来了巨大的发电、防洪、灌溉和防凌效益的同时,也给枢纽下游冲积性河道的演变带来了一些负面的影响。本文主要对水库运用前后黄河上游宁蒙河道水沙条件的变化和河道冲淤演变进行分析研究,给出了头道拐站输沙能力与流量间的量化关系。在分析泥沙输移规律和宁蒙河道淤积成因的基础上,计算了龙羊峡和刘家峡水库调节水沙对宁蒙河道的影响。初步计算分析了内蒙河道维持目前过洪现状及恢复到2 000m3/s平滩流量条件下所需要的水量。该研究对西线调水和水库运用具有指导作用。

水沙调节后三峡工程变动回水区泥沙冲淤变化

长江上游溪洛渡、向家坝等水电工程的建设,改变了进入三峡水库变动回水区及库区的水沙环境。上游水库水沙调节后,变动回水区的泥沙淤积情况将会发生相应变化。在分析三峡工程变动回水区水沙特性的基础上,应用建立的适合多连通域的贴体正交曲线坐标系下的二维水沙数学模型,根据三峡工程初步设计阶段选定的1961-1970年(简称60系列)及上游水库水沙调节后的水文系列及相应进出口边界条件,预测了重庆主城区河段100年泥沙冲淤的时空变化规律。研究表明,60水沙系列条件下,该河段淤积比较严重,淤积主要位于岸线凹凸不平的弯沱、回流区及河道的宽浅河段;上游水沙调节后,仅局部岸线凹凸不平的弯沱有少量泥沙淤积,主城区川江段的淤积量仅为60系列的17.4%,嘉陵江段仅为60系列的10.3%,这对三峡水库有效库容的保持及主城区河段岸线利用有利。

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅰ.二、三维耦合模型的建立

三峡水库蓄水运用后,下游河道来水来沙条件均会发生改变,从而影响河道河势演变过程(包括垂向冲淤变化以及横向调整过程)。为解决长河道因岸滩崩塌引起的河势演变模拟问题,依据水位、流量及输沙量守恒和河床及河岸变形连续等条件,提出虚拟断面连接法构建了考虑岸滩崩塌的二、三维嵌套河势研究数值模型。采用1996年10月～1998年10月沙市至新厂河段实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测结果吻合较好,从而为定量研究水沙条件变化对荆江河道横向调整过程的影响提供了技术支撑。

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅱ.上、下荆江调整差异初探

三峡水库2003年6月蓄水运用后,下游河道水沙过程已发生大幅变化,对于岸滩抗冲性较弱的荆江河道来说,河道的横向调整过程势必受到影响。采用考虑岸滩崩塌的河势研究数值模型,针对三峡水利枢纽工程运行所引发的水沙变异过程,初步探讨了荆江典型河道横向调整及河势变化对水沙条件变化的响应。对于下荆江石首河段来说,来沙减少后,冲刷加剧,局部河岸坍塌及平面变形加剧,主要发生在受弯道水流顶冲的位置,但河势演变趋势及平面变形总体上基本一致,并未发生较大变化。对于上荆江沙市—新厂河段来说,来沙量减小后,河道平面变形幅度总体上减小,局部最大减幅可达50%左右。

水沙调节后三峡工程变动回水区洛碛-王家滩河段演变趋势

水沙条件和水库调度方式是影响三峡工程变动回水区河床演变的重要因素。长江上游正在建设的大型梯级水库群将改变三峡工程变动回水区的来水来沙条件,从而引起泥沙冲淤的变化。本文建立了三峡工程变动回水区洛碛-王家滩河段二维水沙数学模型,模拟了不同水沙条件下该河段的演变趋势。采用三峡蓄水运用后2007-2008年实测资料进行了验证,较好地模拟了天然情况下的涨水淤积过程和受三峡回水影响的累积淤积过程。采用90系列、90+上游建库水沙系列计算了洛碛-王家滩30年后的淤积量及淤积部位。计算表明,受三峡工程变动回水的影响,洛碛-王家滩河段发生累积性淤积。90+上游建库系列淤积量相当于90系列的31.8%～82.3%,主要与长江上游梯级水库拦沙有关。淤积部位主要位于岸线凹凸不平的弯沱、回流区及河道的宽浅河段,淤积后的河床岸线更趋平顺。在此基础上分析了泥沙淤积对重点浅滩上、下洛碛航道的影响。

渭河流域水利水保措施减沙水代价分异特征与水沙调节模拟

不同水利、水保措施减沙水代价研究 ,对于评价水利、水保措施减水、减沙效应和解决流域水沙问题 ,有着重要意义。通过对渭河流域梯田、造林、种草和坝地等坡面和沟道水土保持措施、洪水期和年均灌溉及水库等水利措施减流减沙比的比较 ,分析了渭河流域 1970— 1996年 ,不同措施减沙水代价的差异和区域分异特征 ,并根据不同假设 ,模拟了通过措施数量和区域调整 ,对渭河径流量的影响。研究表明 ,灌溉措施的减沙水代价最大 ,其次是种草、造林和梯田等坡面措施 ,水库和坝地的减沙水代价较小。措施减沙水代价 ,区域分异特征非常明显 ,除坝地外 ,各类措施的减沙水代价 ,均与洪期输沙模数呈显著负相关。模拟研究表明 ,在假定各区间水利措施不变 ,通过不同水保措施面积变化和不同区间水保措施调整 ,可以在减少泥沙量不变时 。

汾河流域梯级水库群水沙联合调节计算

关于水库水沙联合调节计算 ,国内外尚无成熟的方法。在工程实践中开发出了一套梯级水库群水沙联合调节计算耦合模型 ,该模型通过数据传输将水库群优化调度动态规划模型、水资源系统模拟模型和水库泥沙冲淤计算模型有机结合起来。耦合模型曾成功应用于汾河上游下静游水库的可行性研究设计中 ,有效地提高了设计成果的精度和可靠性。

洋河响水堡水库水沙调节及排沙分析

在多沙河河流上建设的水库，泥沙淤积影响着水库效益的发挥，分析研究水库水沙调节对水库的排沙作用，为水库调度提供参考依据。通过对响水堡水库排沙过程分析，该水库采用异重流法和水力冲刷法两种方法相结合进行排沙，异重流排沙效果明显好于水力冲刷法。响水堡水库从1981年开始统计，累积排沙5139万t，减少水库淤积，增加蓄水库容3426万rn3。利用水库调度进行水沙调节，对减少水库淤积，发挥水库效益有重要作用。

探讨水沙调节中的几个问题

１．调沙库容多沙河流上修建水库，在对水量调节的同时，将引起水库的淤积、改变原始的库容曲线，从而引起兴利效益的减小、防洪能力的降低，同时还会引起回水上延、改变下游的水沙条件，给上下游带来新的问题。因此，在调节径流的同时，必须调节泥沙。对入库的泥沙过程，...

小浪底大坝运行前后黄河下游水沙变化及河道演变分析

小浪底大坝是治理、开发黄河的关键性水利工程,在减少大坝下游河道淤积和形成稳定的水河槽规模中发挥了重要作用。本文以小浪底水库下游典型河段为例,采用单因素方差法和变异系数分析了大坝运行前后其下游水沙情势及河道形态的变化特征。主要结论如下:小浪底大坝运行后,花园口与夹河滩水文站年际径流量变化幅度较大坝运行前小,总体呈上升趋势,年平均含沙量明显减少,且年际变化幅度较小;花园口月平均径流量6月份和8月份变化最为显著,月平均含沙量高值由大坝运行前7—9月份转变为大坝运行后5月、7月、8月份;2006——2018年西霞院至夹河滩段河道年冲刷量占黄河下游总冲刷量的一半,花园口河道断面由宽浅形态向窄深方向发展。

荆江河段泥沙冲淤对三峡水库汛期排沙的响应

三峡水库汛期排沙研究大多关注库区的减淤效应,对坝下游河道的冲淤影响尚需进一步研究,对优化水库调度和河道保护利用具有重要意义。以三峡水库下游荆江河段为对象,建立了荆江长河段二维水沙数学模型,并结合实测资料分析,基于三峡水库2018年7月排沙调度,通过设置不同的排沙比(7%~100%),计算分析了荆江河段冲淤对三峡水库排沙比的响应。结果表明:虽然荆江河段全年总体冲刷,但排沙比较大时汛期仍可能淤积,上荆江河段受排沙调度影响相对较大;总体而言,2018年汛期水沙条件下,30%左右的排沙比是荆江河段洪季冲淤的临界点;排沙比提高后,汛期淤积部位大部分为边滩等缓流区,以及弯曲河段凹岸等,主槽仍冲刷,对维护滩槽高差具有积极意义。

黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水研究

输沙需水是维持主槽不萎缩的重要条件。本文在考虑黄河下游非汛期冲刷、大漫滩洪水淤滩刷槽冲淤特点的基础上,根据非漫滩洪水水、沙及河道冲淤关系,研究提出了维持主槽不萎缩的输沙需水计算方法,并结合小浪底水库典型水沙调节方案,分析计算了黄河下游维持主槽不萎缩的输沙需水量变化范围。研究表明,主槽维持规模、来沙量、水沙过程是维持主槽不萎缩输沙需水的重要影响因素,小浪底水库合理调控黄河下游水沙搭配关系后,维持主槽不萎缩的输沙需水可明显减少。

马当南水道滩槽演变对三峡工程水沙过程调节的响应

三峡工程改变了坝下游来水来沙过程,引起水沙过程年内分配变化.河道演变不仅受年际水沙总量变化的影响,还与年内水沙过程密切相关.以长江下游马当南水道为研究对象,通过还原三峡工程调节前后水沙分配过程,采用二维水沙数学模型,计算分析了分汊河段滩槽演变对水沙过程调节的响应.结果表明:(1)棉外洲左槽"涨淤落冲"、右槽"涨冲落淤"的规律不发生变化.(2)经过2010年大水大沙年,棉外洲左槽冲淤性质发生变化,由调节前的淤积改变为冲刷;在2011年小水小沙年,冲刷速率增加.(3)揭示了该水道航道条件向不利趋势发展的机理,即三峡工程水沙调节加速了棉外洲左槽发展、右槽萎缩的演变态势.研究成果对认识河道演变机理、正确采取应对措施具有重要的理论和实践意义,可供类似水道治理借鉴参考.

黄河上游梯级水库水沙调节优化调度

本文从黄河的实际情况出发,考虑了上游发电、下游减淤和其它综合利用要求,将上、中、下游联系起来,应用随机动态规划法,研究了黄河上游梯级水库水沙调节优化调度问题,探讨了利用上游水库调整中、下游水沙关系以减少下游河道泥沙淤积的可能性与合理性,从而得出了一些有实际意义的结论。在求解径流具有时空相关的梯级水库的优化调度问题时,提出了协调保证出力分解逼近算法。此方法既能克服求解过程中的“维数灾”,又便于反映梯级水库入流之间的空间相关关系。在处理发电可靠性时,提出了随机约束与罚函数相结合的方法,有助于克服现有方法的某些缺点。

三门峡水库对中国水利建设的贡献

修建三门峡水库是根治黄河关键的第一步。开始蓄水拦沙运用 ,水库严重淤积回水迅速上延 ,引发设计输沙量和水沙综合调节治河新理论。改建和运用成功应高度评价。要警惕出现大洪水 ,需进一步治理中游。