小浪底水库人工塑造异重流成因分析

分析了2004—2009年6次基于万家寨、三门峡、小浪底3座水库联合调度人工塑造异重流的运行情况。指出人工塑造的异重流由冲刷性异重流和浑水异重流两部分组成,异重流在小浪底库区演进过程中既有沉积衰减,也存在沿程积聚现象,沉积衰减和沿程积聚的综合作用,决定排沙效果。小浪底水库前期淤积情况和三门峡水库泄放水沙时空分布,决定异重流在前坡段的沿程积聚程度,小浪底水库对接水位高低与沉积衰减和沿程积聚成正比。建议加强异重流观测研究、增大上游来水基流、三门峡水库汛期适当拦蓄一定沙量、合理确定调控指标等,以提高人工塑造异重流排沙效果。     

小浪底水库塑造异重流技术及调度方案

在前人研究的基础上，通过对小浪底水库异重流实测资料分析，并结合相关实体模型及水槽试验成果，研究了异重流发生、运行及排沙等基本规律。利用水库异重流运行规律及排沙特点，根据水库的上下游实际条件制定了黄河调水调沙试验水库联合调度预案。通过水库水沙联合调度实践，2004年成功塑造异重流并排沙出库，达到了减少水库淤积、优化出库水沙组合等多项预期目标。     

三门峡优化水沙调控协助小浪底调水调沙

在2004年黄河第三次调水调沙试验中,通过万家寨、三门峡、小浪底三座水库接力优化调度,成功地塑造了人工异重流,谱写了世界水利史的壮丽篇章.自2001年小浪底水库投运以来,通过黄河防总科学调度,三门峡水库优化水沙调控,四次助小浪底异重流效力黄河.     

三门峡优化水沙调控办助小浪底调水调沙

在2004年黄河第三次调水调沙试验中，通过万家寨、三门峡、小浪底三座水库接力优化调度，成功地塑造了人工异重流，谱写了世界水利史的壮丽篇章。自2001年小浪底水库投运以来，通过黄河防总科学调度，三门峡水库优化水沙调控，四次助小浪底异重流效力黄河。     

2006年调水调沙期间小浪底库区异重流分析

分析了2006年调水调沙期间小浪底库区塑造人工异重流的基本情况，指出：①该次异重流具有入库水量较小、潜入点比较靠下、演进速度快和排沙比较大等特点；②在小浪底水库塑造人工异重流至少要有5．5亿m^3入库水量、2000万t入库细泥沙量，库区坝前水位宜低230m，异重流期间入库流量应大于3000m^3／s，下泄流量也宜维持在3700m^3／s左右；③排沙洞应提前开启，以利于提高异重流排沙比。同时建议：①设立小浪底库区异重流观测与研究项目组；②对异重流测验投入必要的设施设备，并积极研发能够满足水库异重流测验要求的新仪器和计算机软件。     

2007年调水调沙小浪底水库异重流排沙分析

根据2007年黄河调水调沙实测资料,对小浪底水库进出库水沙条件、水库运用、水库异重流形成、异重流流速与含沙量分布以及人工塑造异重流排沙等进行了分析总结。2007年黄河调水调沙成功塑造了异重流,小浪底水库排沙量为0.243亿t,其排沙比为40.5%。     

小浪底水库坝前异重流厚度变化分析

小浪底水库经过十多年运用,已经取得了显著的成绩。多年来,经过黄委会精心准备,合理调度,利用调水调沙实验,使得有限的水流在小浪底水库人工塑造异重流取得成功。文章分析了坝前异重流厚度与入库流量大小等因素的密切关系,为进一步研究小浪底水库异重流规律、排沙减淤提供了可供参考的理论依据。     

2004年小浪底水库异重流特性分析

文章介绍黄河调水调沙试验,通过调度万家寨、三门峡、小浪底等水利枢纽工程,人工塑造异重流的方式实现了水库减淤,系统地了解水库异重流的产生条件、持续运动规律;通过调整出库流量、含沙量、泥沙粒径,使出库泥沙能够顺利排入大海。     

2017年第1号洪水期间小浪底水库异重流分析

2017年黄河第1号洪水期间,在小浪底水库高水位运用的情况下,通过科学调度,成功地塑造异重流并排沙出库。根据实测资料对小浪底水库进出库水沙条件、水库运用情况、水库异重流演进及运动特点、异重流排沙情况等进行了分析总结。结果表明:此次异重流潜入点在距坝46.2 km的HH28断面,测点最大流速为0.49 m/s,最大含沙量为55.1kg/m~3,异重流厚度为0.77 m;从异重流潜入到排沙出库共计历时约为68 h,异重流运行速度约0.19 m/s;随着第1号洪水的演进,HH09、HH04、HH01断面的异重流流速、厚度整体上呈现先增大后减小的趋势;异重流塑造期入库总沙量为5 020万t,最大入库含沙量为477 kg/m~3,出库总沙量为21.65万t,最大出库含沙量为2.70 kg/m~3,水库排沙比为0.43%;此次异重流塑造过程为后期水库溯源冲刷排沙创造了有利条件。     

2008年调水调沙小浪底水库异重流排沙分析

2008年汛前黄河调水调沙期间,在小浪底水库塑造异重流的过程中,小浪底水库排沙比高达89%.异重流排沙过程的特点是出库含沙量大、历时长,而且出现了两个沙峰.初步分析认为,这些特点与三门峡水库泄流过程、小浪底水库初始边界条件及其调整过程、小浪底水库闸门调度等因素有关.     

2010年汛前调水调沙小浪底水库排沙比分析

依据实测资料,从洪水过程、边界条件、水库运用等方面分析了2010年汛前调水调沙小浪底水库异重流排沙比偏高的原因:一是三门峡水库蓄水量大,塑造的洪水过程流量大、历时长;二是对接水位接近小浪底水库淤积三角洲顶点,使得三角洲顶坡段发生沿程冲刷及溯源冲刷;三是在三门峡水库泄空期间,潼关断面流量较大且历时较长.     

2003年黄河调水调沙试验

2003年的黄河调水调沙试验开始于9月6日9时,至9月18日18时30分结束,历时12．4天。通过以小浪底水库为主的四库联合调水调沙,有效地利用小浪底一花园口区间的清水,与小浪底水库下泄的高含沙水流进行水沙“对接”。在试验过程中,采取了陆浑水库适时调控、故县水库控泄运用,尽量拉长、稳定小花问的流量过程,以利于小浪底水库配沙;以小浪底水库的实时水沙调控,稳定花园口站水沙过程的调度方式。通过前期实测资料分析、数学模型计算和实体模型试验,紧紧围绕这次调水调沙试验的主要目标,控制花园口流量2400m3／s、含沙量30kg／m3。这次调水调沙试验使下游主河槽过流能力得到进一步恢复,下游河道总冲刷量0．456亿t,全河段大都发生了冲刷,从而为今后实施水库多目标调度、兼顾各方面效益积累了新的经验。     

小浪底水库泥沙淤积观测与分析

通过布设174个断面,采用地形法对小浪底水库泥沙淤积形态进行了观测,分析表明:自大坝截流至2005年汛前,库区淤积量为14亿m3,纵向淤积呈明显的三角洲形态,横向表现为平淤,对异重流的形成是有利的。在低水位期与三门峡、万家寨等水库联合进行调水调沙,可以将小浪底水库淤积的部分泥沙冲出库外,因此,营造异重流排沙是减少水库淤积、延长水库寿命的重要手段。     

2013年汛前调水调沙期小浪底水库排沙特性分析

依据实测资料,从洪水过程、边界条件、水库运用等方面分析了2013年汛前调水调沙小浪底水库异重流排沙比偏高的原因如下:(1)三门峡水库蓄水量大,塑造的洪水过程流量大、历时长;(2)对接水位接近小浪底水库淤积三角洲顶点,使得三角洲顶坡段发生沿程冲刷及溯源冲刷;(3)在三门峡水库泄空期间,潼关断面流量较大历时较长。     

小浪底水库对下游河道的冲刷效果及趋势预测

对小浪底水库对黄河下游河道的冲刷效果及趋势进行了分析和预测,结果表明:①小浪底水库投入运用以来,通过水库拦沙和调水调沙,黄河下游冲刷效果明显,至2010年10月,黄河下游河道累计冲刷泥沙19.4亿t,2 000 m3/s同流量水位下降1.6 m左右,下游河道主槽最小过流能力由2002年汛初的不足1 800 m3/s提高至4 000 m3/s;②在小浪底水库主要拦沙期的2008—2020年,下游河道基本不淤积,2020年以后下游河道快速回淤,在2028年左右回淤量达到建库前水平,届时小浪底水库拦沙期恢复的4 000 m3/s左右的中水河槽将难以维持。建议尽早开工建设古贤水利枢纽,争取在2025年前后建成生效。     

小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究

小浪底水库拦沙运用初期,黄河中游来的峰高、量小、沙多又不够一次调水调沙过程的洪水(在考虑水库前期可调水量之后)入库后一般会形成异重流,且出库沙量大、粒径细,因此水库应及时排出;但如果水沙搭配不好,也会使下游河道发生淤积,且呈现沿程均淤的特点;随着排沙期平均流量的增大,全下游淤积比不断减小,并可以由淤积转为冲刷。针对这类洪水,推荐以下游河道不淤积的关系式进行水沙调控,可以在水库适当补水的情况下实现下游河道少淤甚至不淤的排沙效果。     

基于水库群联合调度和人工扰动的黄河调水调沙

为减少小浪底水库及下游河段的淤积，通过水库群的联合调度充分利用万家寨、三门峡、小浪底等干流水库汛前蓄水，在小浪底库区人工塑造异重流，加大小浪底水库的排沙量。同时辅以人工的泥沙扰动措施，调整了库尾段不利的淤积形态。利用进入下游河道水流富余的挟沙能力，在黄河下游“二级悬河”及主槽淤积最为严重的卡口河段实施河床泥沙扰动，减轻下游淤积并扩大下游河道的主槽过洪能力。试验取得了预期效果，小浪底库区淤积三角洲冲刷泥沙1.329亿m3，设计淤积平衡纵剖面以上淤积的3850万m3泥沙全部冲刷消除，小浪底库尾淤积形态得到合理调整；下游卡口河段扰起泥沙164.13万m3，扰沙河段的平滩流量增加了510～640m3/s；下游河道利津以上各河段均发生冲刷，小浪底～利津河段共冲刷0.665亿t。说明通过调水调沙塑造适当的水沙过程，可以遏制黄河下游河道形态恶化的趋势。     

小浪底水库对水沙的调控及下游河道响应

冲积性河流上修建水库后,由于对水沙的调节,下游河道将发生相应调整,直至和新的水沙条件相适应。小浪底水库位于控制黄河水沙的关键部位,1999年10月25日下闸蓄水,目前水库仍处于拦沙初期的运用阶段,五年来以水库异重流排沙为主,期间进行了三次调水调沙试验,绝大多数中粗泥沙拦在库内,进入下游的水沙量和过程均发生了显著变化,主要表现为:下泄水流含沙量低、泥沙颗粒较细、洪峰调平、汛期(7-10月)水量减少、非汛期水量增大。在这种水沙条件下,黄河下游河道持续冲刷,平滩流量增大,河槽趋于窄深、河床粗化,河势发生调整。