宁蒙灌区引水对黄河干流径流的影响

采用河段上下断面月径流量关系法、引水分级关系法、多元回归分析法和上下断面径流量差值法,通过对比引水前后下断面径流量与主要影响因素的关系,定量分析了1997—2006年宁蒙引黄灌区引水、净引水对黄河干流径流的影响。结果表明:1997—2006年宁夏灌区每引水1亿m3,石嘴山断面径流量相应减少0.58亿m3,每净引水1亿m3则相应减少0.977亿m3;宁蒙河套灌区每引水1亿m3,三湖河口断面径流量将相应减少0.653亿m3,每净引水1亿m3则相应减少0.981亿m3;宁蒙灌区每引水1亿m3,头道拐断面径流量将相应减少约0.662亿m3,每净引水1亿m3则相应减少约0.983亿m3。宁蒙引黄灌区引水对黄河干流径流量的影响程度主要决定于灌区净引水量,灌区引水造成黄河干流径流的减少量与灌区的退引比有关。     

黄河内蒙古河段水沙及河床演变特性变化分析

随着黄河上游河段水库联合运用及水土保持工程的实施,内蒙古巴彦高勒至头道拐河段来沙量大幅度减少,河道演变剧烈,研究该河段演变特性变化可为河道防洪、防凌及下游河段水库调水调沙提供技术支持。为此,基于实测水沙及地形资料,并通过输沙率法结合同流量水位及典型断面变化分析了该河段水沙变化特性、河道时空冲淤分布特性及河道冲淤与水沙条件的耦合关系。结果显示,研究河段近期来水来沙总量偏少,至2018年有所增多,河道整体表现为冲刷,2012—2019年河段累积冲刷2.7亿t,其中汛期冲刷1.96亿t,河槽刷深展宽,河床高程下降,局部表现为上游冲刷下游淤积,包头上游河段冲刷量约为3.59亿t,下游河段淤积量约为0.72亿t,汛期冲淤变化比较剧烈。结果表明,来沙量大幅度减少,致使水流含沙量不能满足水流挟沙能力是河段发生整体累积性床刷的主要原因。     

黄河内蒙古段输沙用水量分析

根据1953-2004年黄河宁蒙河段下河沿、石嘴山、巴彦高勒、三湖河口、头道拐5个典型水文站的水沙资料,分别用榆沙量法、含沙量法及冲淤比修正法对内蒙古段的输沙用水量进行了计算,并对黄河内蒙古段各典型水文站汛期单位输沙用水量与汛期水沙条件的关系进行了分析.结果表明:1953-2004年内蒙古段各站全年、汛期输沙用水量均随时间呈明显的减小趋势,1987年后各站汛期输沙用水量已不足刘家峡水库运用前的50%,而非汛期输沙用水量随时间的变化较小;各站汛期单位输沙用水量与汛期平均流量、含沙量存在相关性较好的降幂级数关系;在汛期,若巴彦高勒-头道拐区间各站平均含沙量大于9 kg/m3、单位输沙用水量小于200 m3/t,则该河段均发生淤积;若含沙量小于4 kg/m3、单位输沙用水量大于400 m3/t,则该河段均发生冲刷;若含沙量为4～9 kg/m3、单位输沙用水量为100～400 m3/t,则该河段淤积比随汛期单位输沙用水量的增加而增大.     

黄河头道拐站水沙来源空间分布及其影响因素

根据1950-2010年实测资料,采用不同时间序列对比和回归分析方法,对黄河上游沙漠宽谷河段干流6大水文站水沙关系变化、出口控制站头道拐水文站水沙来源的空间分布及其影响因素进行了分析,结果表明:1头道拐水文站径流主要来自兰州以上地区,泥沙主要来自兰州-头道拐区间支流。与基准期的1950-1968年相比,头道拐站1969-1986年和1987-2010年平均径流量分别减少10.1%和40.6%,年平均输沙量分别减少37.2%和75.4%。2宁蒙河段径流量减少主要发生在石嘴山-巴彦高勒河段,多年平均径流量减少52.2亿m3;输沙量减少主要发生在青铜峡-巴彦高勒河段,多年平均输沙量减少0.244亿t。宁蒙河段单位水量冲淤量随着头道拐水文站年平均来沙系数的增大有增大趋势,河道冲淤基本平衡的来沙系数约为0.0023kg·s/m6。影响头道拐水文站水沙来源空间分布的主要因素有气候波动、龙羊峡和刘家峡水库调节、工农业用水、水土保持综合治理等。     

黄河水沙变化及设计水沙条件

利用黄河干支流主要控制站实测水沙资料,分析了黄河水沙的基本特性和近期黄河水沙变化的主要表现,结合已有规划研究成果,预估了不同水平年黄河的来水来沙量,提出了应用于流域综合规划和专项研究的设计水沙条件和水沙代表系列。结果表明:水少、沙多、水沙关系不协调是黄河水沙的基本特征;1986年以来,黄河中下游水沙量大幅减小,汛期径流比重减少,有利于输沙的大流量历时和水量大幅减少;预计到2020年、2030年,黄河多年平均天然径流量分别为519.8亿、514.8亿m3,年均沙量分别为10.5亿¹1.0亿t、9.5亿11.0亿t、9.5亿¹0.0亿t;根据2020水平年1956—2000年系列水沙条件,选取1968—1979年+1987—1996年作为水沙代表系列,该系列龙门、华县、河津、氵状头4站年均水量为278.03亿m3、沙量为10.77亿t,其中前12 a年均水量为290.17亿m3、沙量为11.48亿t,后10 a年均水量为263.47亿m3、沙量为9.93亿t。     

西线南水北调对黄河干流的减淤作用研究

南水北调西线工程通过向黄河河道内配置部分水量,进入黄河干流的水沙调控体系,经干流水库的联合调度,进行全河调水调沙,可塑造协调的水沙过程。由水量配置方案,利用建立的输沙关系推算相应的设计沙量,结果表明:按西线调水向河道内配置水量35亿m3,宁蒙河道、小北干流河道和黄河下游河道分别减淤为0.35亿、0.30亿t和0.27亿t。     

黄河上游沙漠宽谷河段近期水沙变化特点及趋势

采用统计分析、相关性分析、滑动平均法和Mann-Kendall趋势检验等方法,对黄河上游沙漠宽谷河段主要控制站下河沿、石嘴山及头道拐近期水沙变化特点和变化趋势进行了分析.研究认为:1990年以来河段水沙异源的特点更加显著;2000年以来各站径流量和输沙量减少明显,与1990年以前相比分别减少24.8％～39.8％和36.6％～73.6％;径流量和输沙量在汛期的集中程度降低;水文站水沙关系变化不大;趋势分析表明各站水沙均呈显著减少趋势,且输沙量的减少比径流量更明显,其中头道拐站减少幅度最大.同时对影响沙漠宽谷河段水沙条件变化的降水量、引水引沙、支流来水来沙、水库运用、河道冲淤调整等因素进行了初步分析.     

洋河干流水沙变化对下游灌区的影响研究

为研究洋河干流近期水沙变化对下游灌区的影响,分析洋河二灌区施行新型节水灌溉方式后引水含沙量及泥沙粒径特征,统计怀来气象站和洋河干流响水堡水文站1964—2019年长系列降水、径流和含沙量的变化情况。结果表明,非汛期时段洋河二灌区具有高于90%的概率可以取到低于规范标准含沙量的水流,且未来灌区引水断面含沙量不会有大幅增加的趋势。     

黄河水沙空间分布及其变化过程研究

本文对不同时期黄河水沙的空间分布及其变化过程进行了系统分析,研究结果表明,1950～2005年黄河年平均总水量约为593.5亿m3(其中包括水土保持减水量、干支流引水耗水量及河口入海水量),年平均总沙量约为17.9亿t(其中包括水土保持减沙量、水库拦沙量、引水引沙量、放淤固堤沙量、河道冲淤量及河口人海沙量),不同时期黄河水沙总量变化很大,但黄河总水沙量比基本稳定为0.03t/m3.1986年以来黄河下游来水来沙量减少的主要原因,一是上中游耗水减沙量增多,1986～1998年平均上中游水土保持减水和工农业引水等耗水量达213亿m3,水土保持减沙、水库拦沙、引水引沙和河道冲淤等沙量合计达8.57亿t,已分别占上中游总水沙量的45%和53%,二是自然气候条件改变,引起上中游1986～1998年平均总水量比1973～1985年减少约136亿m3,而上中游年平均总沙量只减少约0.7亿t,导致水少沙多的局面加重.由于自然条件的变化和人类活动的影响,黄河水沙空间分布更趋不合理,表现为主河槽萎缩、"二级悬河"加剧、河口退蚀等,引起小水大灾和生态恶化,防洪形势更为严峻,应通过水沙联合优化配置和泥沙资源化利用治理黄河的水沙灾害.     

黄河下游引黄灌区水沙调控模式及其特点分析

黄河挟带大量泥沙,沿岸地区进行引水灌溉不能忽略引入泥沙的处理问题。自20世纪50年代黄河下游发展引黄灌溉事业以来,目前不同灌区已基本形成适宜自身地理特点和灌溉需求的引水输水类型和入渠泥沙处理方式。本文根据引黄灌区所处河道位置和地域条件,结合灌区灌溉类型和泥沙处理方式,归纳提出了4种黄河下游引黄灌区水沙调控模式,即,沉沙输水模式、输水沉沙模式、分水滞沙模式和输水输沙模式;根据不同水沙调控模式的形成条件、调控效果和存在的水沙问题,分析了适合不同水沙调控模式的输水输沙关键技术和重点调控目标,分别为沉粗排细调控、远距离输沙调控、分沙入支渠调控和泥沙入田调控;泥沙远距离分散输送技术是实现灌区水沙资源优化配置的重点。     

四零四厂取水枢纽引水防沙试验研究

四零四厂取水枢纽是建立在多泥沙河流上的低坝引水工程 ,模型试验表明枢纽的整体布置设计合理 ,防沙冲沙效果明显。本文在试验成果的基础上分析探讨了该工程引水防沙设计较为成功的几个主要因素     

无坝取水分流防沙试验研究

都江堰水利工程是人类历史上无坝取水工程的典范。研究分析了都江堰工程的布置特点以及引水防沙原理,与现代分流拦沙技术相结合,应用于我国西部山区某河流的取水枢纽布置。通过模型试验,在河道主流中心位置布置人工岛,将河道分为内江和外江,模拟枢纽的取水防沙效果。结果表明:在内江入口处设置拦沙坎减小了进口附近河段的流速,有效阻碍了泥沙进入,不影响工程取水效果;受拦沙坎影响,内江流速小于天然河道,但由于人工衬砌的内江底部糙率小于天然河道,泥沙随水流一起向下游运动,在弯道环流下大部分泥沙沿人工岛一侧运动并从飞沙堰排入外江,少量进入取水口泥沙沉积在沉沙池。     

雅砻江桐子林电站引水防沙试验研究

本文通过水工模型试验研究了雅砻江桐子林水电站在不同拦沙坎高程、不同运行方式和敞泄拉沙下的引水防沙问题,并提出满足水电站取水防沙要求的有效建议.试验表明,采取合理有效的水电站运行方式亦或敞泄拉沙可以达到良好的引水防沙效果,满足工程规划设计要求.     

北洛河流域水沙演变情势分析

北洛河是典型的多沙河流,是渭河泥沙的主要来源之一.通过对北洛河流域干支流主要控制水文站径流泥沙资料的统计分析,论述了北洛河流域泥沙的来源和沿程分配、输沙量的年内分配和年际变化、径流量和输沙量的关系以及泥沙形成原因等.对研究北洛河流域的水土流失和泥沙输移规律、合理地开发和利用提供了科学依据.     

腊寨水电站取水防沙试验研究

高水头水电站在多沙河流取水发电,取水防沙是水电站需要解决的关键技术。通过多种方案进行模型试验比选并逐步完善布置。结果表明:丁坝结合导流洞明渠加盖为推荐方案,导流洞明渠向库河中心延伸并加盖板,根据水流运动情况布置丁坝,利用导流洞明渠所在地形以及导流洞的运行作用,构成了一个完整的冲沙漏斗。水沙在漏斗内进行分离,分离后的泥沙通过导流洞排放于下游,丁坝上游的泥沙淤积相对较少,下游几乎没有河床沙向下游输移,保证了电站取水口门前清,因此推荐方案是经济合理的。     

北洛河上游区水沙特性变化分析研究

20世纪70年代以来北洛河流域径流量和输沙量衰减,2000年以后水沙减少显著。利用1956-2006年水文系列资料,分析了北洛河上游区水沙特性变化事实,剖析了不同下垫面、不同降水条件下水沙变化,及人类活动影响前后、典型场次雨洪、水沙变化对比分析,探讨了水沙变化原因,定量估算了降水量变化和各项人类活动对径流和输沙量的影响,为探索流域水资源可持续开发利用和保护提供技术支撑。     

黄河小浪底水库库区水流泥沙运动规律分析

结合1997～2001年黄河小浪底水库库区水文泥沙测验资料,采用水文分析的方法,分析施工运用期、蓄水运用初期等不同时期库区各因子站的水流泥沙运动特征、库区泥沙淤积量及其淤积形态和水库初期运用的回水影响等,并着重分析2000年洪水期含沙量变化过程以及库区泥沙淤积上延现象,初步得出库区不同时期的水流泥沙运动基本规律.由于受当时设站规模的限制,库区水文泥沙资料尚存在不足.今后需加强小浪底水库泥沙淤积状况的监测,收集更广泛的库区水流泥沙资料,为制定小浪底水库运行调度方式奠定基础.     

不同高度沉沙槽束水墙的取水防沙试验

通过模型试验寻找原方案中的设计缺陷,对沉沙槽的结构进行优化,改进了束水墙方案以消除原方案对取水防沙的不利影响,并通过模型试验对比了最终效果。试验证明,被淹没的束水墙方案可以明显增加沉沙槽内水流的扰动,有效提高沉沙槽内水流的挟沙能力,改进拉沙效果。     

阜新市引白水源工程引水防沙试验研究

本文叙述了阜新市引白水源工程浑水动床模型的试验结果。试验按照爱因斯坦泥沙理论进行的模型设计， 使坝前含沙量及其颗粒级配随时间和空间的分布得到了较好的模拟；特别是由于采用了木粉来模拟悬移质，使多沙 河流的“揭河底”现象在模型中得到了模拟。