黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控初步研究

针对黄河上游沙漠宽谷河段的水沙调控问题,分析上游梯级水库运行前后下游河道水沙关系变化;构建并求解复杂梯级水库群水沙调控模型,获得了沙漠宽谷河段不同水沙调控方案的结果;阐明了参与水沙调控的梯级水库群调控水沙的能力,研究成果可为黄河上游沙漠宽谷河段河道水沙调控科学对策的提出提供技术支撑;对维护宁蒙河段冲淤的相对平衡、保障凌洪安全,以及丰富梯级水库群水沙联合优化调度理论,具有重要的理论意义和应用价值。     

黄河上游梯级水库多目标水沙联合模拟优化调度模型

黄河上游梯级水库群联合调度运行是实施黄河水沙"固-拦-调-放-挖"综合治理模式的一项重要非工程措施。以黄河上游沙漠宽谷河段为研究对象,首先,以河段输沙水量最大为优化目标,建立了基于自迭代模拟优化算法的黄河上游梯级水库多目标水沙联合模拟优化调度模型;其次,系统分析上游来水、沿黄用水、调水调沙时段及起调水位选取等因素对黄河上游梯级水库输沙、发电及供水等综合利用效益的影响;最后,推荐制定了黄河上游调水调沙最优方案,即丰水年应尽量抬高非汛期(4月)龙羊峡水库初始水位,最大程度上发挥黄河上游水资源综合利用效益。研究成果对维护黄河健康、丰富和完善梯级水库优化调度理论及方法、促进黄河上游水能资源综合开发利用具有十分重要的理论意义和应用价值。     

黄河上游水沙调控的关键科学问题与研究重点

为了促进黄河上游水沙问题的系统解决,从流域系统的角度,结合水沙灾害防治和水资源管理的实际需求,认为黄河上游水沙关键过程与调控是保障黄河上游防洪安全、用水安全和黄河长治久安的重要基础科学问题,具体包括:1风-水-重力侵蚀产沙的耦合过程;2沙漠宽谷河道冲淤过程及河床演变机理;3水库群联动调控水沙的理论与方法。研究重点包括:1沙源解析方法与黄河上游泥沙来源;2风-水-重力侵蚀产沙机理与输移过程;3沙漠宽谷河道洪-床-岸作用机理与冲淤效应;4黄河上游水库群调节与河道水沙过程的响应;5黄河上游水沙关键过程调控理论与方法。     

黄河调水调沙对花园口水文站测验河段的影响分析

黄河调水调沙的目的是在水库实时调度中形成合理的水沙过程,有利于下游河道减淤甚至全线冲刷。本文通过原形观测分析,检验调水调沙调空指标的合理性,从上游来水来沙情况、调水调沙期间水位-流量关系、同流量级水位变化、河床冲淤变化等方面进行论述．分析了调水调沙对花园口水文站测验河段的影响。     

新时期黄河调水调沙思考与建议

黄河调水调沙连续开展二十余年，是协调黄河水沙关系行之有效的措施，在减淤、塑槽、生态等方面发挥了显著效益。但新时期黄河水沙情势异变，水库及河道边界条件也发生调整，调水调沙面临冲刷效率下降和后续动力不足两个突出问题。为适应新时期新形势变化，有必要对调水调沙进行优化创新，以更好地发挥其长期综合效益。采用实测资料分析的方法，结合工程实际调度经验，提出基于现状水沙调控工程体系优化调水调沙的措施，包括小浪底水库多排沙提供沙源以及挖掘干流水库群潜力为调水调沙补充后续水流动力。从保障黄河长久安澜的角度，提出完善调水调沙的建议：一是加快推动骨干工程建设，完善水沙调控体系；二是积极创新调水调沙运用模式，动态优化调控指标。上述工程措施和非工程措施的结合，可有效解决黄河泥沙治理难题。     

小浪底水库水沙联合调度实践及思考

小浪底水库是黄河中下游水沙联合调度体系的骨干水库,与黄河中游干支流水库群联合调度运用,成效显著。总结分析小浪底水库历年参与黄河水库群联合调度运用实践经验与问题,提出了优化小浪底水库汛前调水调沙、汛限水位动态控制、防凌运用方式的建议。     

黄河上游梯级水库联合调水调沙及合理库容研究

随着对黄河水资源利用要求的提高,需明确未来调水调沙及南水北调西线工程对黄河上游梯级水库所需库容的影响,探求未来多工况用水要求下合理的梯级水库兴利库容。考虑黄河上游兰州断面需水、梯级水库发电、调水调沙、防洪、防凌等要求,首先建立了以缺水量最小为目标的梯级水库联合调度模型,设置了现状年及远景年共8个方案;其次采用自迭代模拟优化算法求解模型,用长系列径流资料进行优化调度计算;最后对模型求解结果采用时历法推求梯级水库所需兴利库容,确定梯级水库合理库容。从总调沙次数、调沙频率、多年供水量、供水保证率、多年平均发电量、发电保证率等指标分别量化了调水调沙、供水和发电效益。未来梯级水库所需合理库容将因综合需水和调沙次数的增加而增大,而西线工程的实施将有助于减小合理库容规模。在各调沙方案中,仅当2030年西线调水80亿m3时现有的梯级水库兴利库容能够满足综合用水需求,适当降低调沙力度与调沙频率或许是解决这一矛盾的折衷选择。研究成果量化了未来新水资源利用形势下的梯级水库合理库容,为科学指导黄河上游总体工程布局提供了决策依据。     

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。     

黄河中下游水资源多目标利益对古贤水库运行的响应

为量化未来古贤水库参与黄河中下游梯级水库群联合运行对供水、发电、调水调沙、生态多目标关键利益及非关键利益的影响,设置2030水平年有古贤水库及无古贤水库两种情景,基于梯级水库群多目标协同优化调度理论构建黄河中下游梯级水库群多目标协同优化调度模型,通过求解模型分析了径流减少及未来综合需水增加的背景下,黄河中下游多目标利益对古贤水库参与联合运行的响应关系。结果表明:与无古贤水库情景相比,有古贤水库情景下水库群调度系统总协同度略微增加,供水与发电子系统有序度有所增加,农业关键期、非关键期多年平均缺水量减少,水库群多年平均发电量增加；除调沙频率略微下降外,有古贤水库情景下输沙、生态目标关键利益及非关键利益均有所提升。     

黄河防总开展2014年黄河调水调沙调度,同时举行防御大洪水演习

<正>6月29日—7月8日,黄河防总开展了2014年汛前黄河调水调沙调度,同时结合调水调沙举行了防御大洪水演习,以检验各级河务部门指挥调度决策水平和应急处置能力,查找薄弱环节,预筹应对措施.切实提高防汛抗洪实战能力。此次调水调沙是在确保防洪安全和供水安全的前提下,本着平稳有序、安全可控的原则,以中游水库群水沙调控体系为基础,以水库河道泥沙联合调度和水库泥沙多年调节技术为支撑,保障引黄供水和下游滩区安全.兼顾发电和生态用水.科学利用水量.通过塑造较为协调的水沙关系.维持下游河道中水河槽行洪输沙     

黄河梯级水库群多过程协同调度模型与方法

黄河水少沙多,河道内外用水矛盾突出,梯级水库群调度下供水、输沙、发电、生态等用水过程之间存在复杂的竞争与协作关系,协同调度是提升综合效益的重要途径。本文采用多尺度嵌套和多过程耦合方法,建立了融合供水、输沙、发电、生态等过程的黄河梯级水库群协同调度模型,研究以综合满意度为引导的优化求解方法,选取代表径流系列,提出多过程协同调度方案。结果表明,通过优化黄河梯级水库群蓄泄秩序和下泄过程,协调多用水过程的关系,能显著提高水库调度的综合效益：通过优化河段取水过程,实现了供水时空均衡,流域缺水率控制在11.6%～18.8%;优化水库拦沙-河道输沙过程,减少水库淤积0.65亿t,增加河道输沙1.16亿t,下游河道年均冲刷0.26亿t;优化梯级水库群发电下泄过程,增加发电量64.25亿kW·h;优化断面流量过程,增加非汛期生态水量4.88亿m³。本研究可为梯级水库多目标调度与流域综合管理提供方向性参考。     

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问的量化关系。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2000m^3／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。     

黄河中游水库群水沙联合调度方式及相关技术

在黄河调水调沙过程中，水沙联合调度的方式主要有单库调度、二库联调、三库联调、四库联调及五库联调等。水沙联合调度分预决策、决策、实时调度修正及调度效果评价4个阶段，不同阶段实施的技术路线有所不同。通过分析水沙联合调度的方式，给出了以四库联调为例的技术路线。同时指出：黄河调水调沙的调度方式是多种多样的，随着来水来沙条件、下游河道边界条件以及各水库工程边界条件的变化，其调度方式需要在实践中不断深化、调整，相关的技术支持也需要进一步深化研究。     

黄河干流梯级开发构架与泥沙控制布局研究

大量实测资料分析表明,黄河流域主要的产沙区间为河口镇至潼关区间,黄河支流按入黄沙量大小排序为渭河、无定河、窟野河、北洛河、祖厉河、皇甫川、延河、清涧河、洮河、汾河等。对黄河干流36个梯级开发工程、13条主要来沙支流224座水库研究表明,干流龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡、小浪底等七大骨干工程的总库容为944.97亿m3,总有效库容为472.26亿m3,拦沙库容为466.65亿m3,分别占36个梯级水库拦沙总库容的91%9、3%、90%。小浪底水库虽然具有巨大的拦沙库容,但是其上游水库或者未建、或者淤满、或者位于来沙区上游,因此其拦沙压力巨大,剩余拦沙年限仅10余年。小浪底水库淤满后,黄河泥沙将失去控制,会对黄河下游防洪构成危害。     

三峡水库运行期设计洪水及汛控水位初探

考虑长江上游水库群调蓄对三峡水库设计洪水的影响,采用最可能组成法和典型年法推求干支流控制站洪水的地区组成,构建多输入单输出(MISO)系统模型模拟向家坝至三峡水库未控区间的洪水过程,研究探讨三峡水库运行期设计洪水及汛期防洪控制水位(汛控水位)。结果表明:长江上游干支流梯级水库的调蓄作用对三峡水库设计洪水影响显著;三峡运行期千年一遇设计洪峰流量为81 136 m3/s,3、7、15和30 d洪量分别为188.2、386.3、727.4和1320.9亿m3,相比建设期设计值分别削减了18.2%、23.8%、20.6%、20.2%和16.9%;在不降低防洪标准的前提下,三峡水库运行期汛控水位(155 m)比建设期汛限水位(145 m)抬高了10 m,这不仅有利于库区航运、维护库岸稳定、保护消落区生态环境,还可增发电量、减少蓄水期对洞庭湖和鄱阳湖的影响,经济社会和生态环境效益巨大。     

黄河上游梯级水库联合运行设计

黄河上游干流龙羊峡至青铜峡河段梯级水库（电站）群装机规模大，梯级电站之间水力联系密切，是西北电网的骨干水电基地。梯级水库群中具有优良多年调节性能的龙羊峡水库和具有良好年调节性能的刘家峡水库。     

小浪底水库拦沙期减淤运用方式探讨

小浪底水库运用方式不同于一般水库的特点在于它的减淤２调节，它吸取了三门峡水库的经验教训，采用逐步抬高汛期运用水位，以有利于山东河道减淤为目标，汛期调节出库流量集中于６００ｍ＾２／ｓ、２５００～４０００ｍ＾３／ｓ两级流量。洪水是黄河来沙与下游河道淤积的主体，为使水库多拦对下游有害的粗泥沙、多排对下游无害的细泥沙，可采取拦粗排细的运用方式，即根据水情预报，当出现流量大于２５００ｍ＾２／ｓ的洪水时，提前     

论"以水库调控为中心"的治黄方略

在王化云“蓄水拦沙”治黄思想的基础上,提出了“以水库调控为中心,上中下游一体治理,兴利与除害并重,水、土、沙资源充分利用”的治黄新方略。分析认为,应抓紧把现有的黄河控制水库体系完备起来,从根本上消除下游特大洪水的威胁,并尽可能实现洪水资源化;在此基础上,对下游河道实行缩窄整治,并做好河口流路规划。为保证水库群的正常运行,当务之急是在多沙支流上建大中型拦泥库,有效地减少入黄沙量。此外,还要改善水库调度的方法,并引入其他措施,以减少水库及下游河道的淤积。各种措施都要围绕着“水库调控”这个中心,互相协调,以取得“兴利除害”的最佳效果。     

黄河干流沿程水沙变化及其影响因素分析

采用"中国河流泥沙公报"数据,结合流域内长系列年降水量资料,探讨黄河干流沿程水沙的历史变化情况。通过对17个雨量站长系列降水量资料的分析,认为气候不是黄河径流量变化的主要影响因素;黄河年径流量沿程降低,而且愈往下游降低的幅度愈大,这主要是引水量增加和水土保持措施引起的;中下游沙量明显降低,降低的幅度沿程增加,这主要是水土保持、水利枢纽建设及其对水沙量的调节、上游引水和气候变化等因素综合作用的结果,其中水利枢纽工程的兴建和水库运行方式的改变引起了沙量的突变。分析还表明,黄河利津站年水沙量自20世纪50年代的474亿m3和14亿t大幅度减少至2000年以来6年的平均值132亿m3和1.5亿t,给黄河口的演变带来很大的影响,值得深入研究。