小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究

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1、小浪底水库拦沙初期调控异重流方式初步研究曲少军韩巧兰孙赞盈汪大鹏(黄河水利科学研究院，河南郑州450003)摘要：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。关键词：水库异重流　　

2、调水调沙　　高含沙小洪水　　减淤　　水沙搭配小浪底水库拦沙初期是指水库泥沙淤积达到21～22亿m3之前的时期，该淤积量与起始运行水位210m以下原始库容接近。通过长期大量而系统的研究，确定了这一时期调水调沙运用的调控指标[1]，具体分为：（1）调控流量。包括调控上限流量和调控下限流量，调控上限流量按控制花园口断面流量不小于2600m3/s、历时不小于6天，调控下限流量按花园口断面流量不大于800m3/s控制；（2）下限运用水位。采用起始运行水位210m；（3）调控库容。基本满足调水调沙运用要求的调控库容不小于8亿m3。由此看出，通过小浪底水库调水调沙调度，控制

3、花园口断面流量小于800m3/s或大于2600m3/s，尽量避免出现800～2600m3/s之间的流量过程。另外，黄河调水调沙试验结果表明，实施一次调水调沙过程的洪水历时一般为9天以上。小浪底水库投入运用以来，汛期中游时常发生峰高、量小、沙多的洪水（简称中游高含沙小洪水，下同），但在考虑水库前期可调水量之后仍不够一次调水调沙过程所需的水量，因这类洪水进入小浪底水库后，一般会形成异重流并运行至坝前，如果将异重流泄放出库，因流量小、含沙量高从而引起下游河道淤积，不利于下游主槽行洪排沙能力的尽快恢复，近几年类似的排沙情况已出现多次。从小浪底水库运用安全和减少水库淤积

4、两方面考虑，水库实施排沙运用是基本合理的，因此，研究如何通过水库对出库水沙过程进行调节以实现下游河道少淤或不淤的目标具有重要意义。1小浪底水库运用以来几次引起下游河道淤积的异重流排沙实例1.12001年8月2001年8月下旬，发生在中游的高含沙洪水在小浪底库区产生了异重流，并部分排出基金项目：国家自然科学基金和水利部黄河水利委员会联合资助重点项目（50239040）作者简介：曲少军（1963－），男，河南陕县人，教授级高级工程师，主要从事河床演变、河流模拟及水库运用方式研究.库外，时间为8月21日~9月17日，历时28天，最大日均含沙量为149kg/m3，排沙

5、量为90.171亿t，出库泥沙颗粒组成很细，d50仅为0.006~0.008mm。小浪底水库在异重流排沙期间基本为蓄水运用，出库流量除最后4天外均小于320m3/s，排沙期出库流量呈缓慢增大趋势，出库含沙量变幅较大。因排沙期流量小、含沙量高，导致下游河道淤积。鉴于本次小流量异重流排沙过程演进至孙口以下与东平湖向黄河的加水相遇，这里仅给出孙口以上分河段的冲淤量（表1）。可以看出，孙口以上共淤积0.06亿t，淤积主要发生在高村以上河段，尤以夹河滩以上为甚，占72％。点绘排沙期各站水位流量关系发现，花园口、夹河滩断面在含沙量上升阶段，同流量水位有所升高，其中夹河滩站

6、水位升高0.2m，至9月10日之后，两站的水位~流量关系恢复到异重流排沙前的水平。表12001年8月小流量排沙期各河段冲淤量计算(等历时28天)Table1:ErosionanddepositioninthelowerYellowRiverduringsedimentejectionbyXiaolangdiReservoir(2001.8)站名开始时间平均流量径流量输沙量引水量引沙量河段冲淤量(月.日)(m3/s)(亿m3)(亿t)(亿m3)(亿t)(亿t)小浪底8.202766.670.1705　　　小黑武8.202987.210.1706　　　花园口8.2

7、22866.920.14370.26350.00620.0206夹河滩8.242215.350.09261.40860.02910.0221高村8.261894.580.06730.69420.01220.0131孙口8.281764.250.05400.29990.00450.0089合计2.66630.05180.06481.22002年9月小浪底水库于2002年9月5日16时～9月11日10时开启排沙洞排泄前期已形成的浑水水库，整个过程水库泄水3.3亿m3，排沙0.332亿t，排沙历时138小时，出库日均流量为492～522m3/s，而相应日均含沙量却高

8、达70～176kg/m3，实测出库悬移