论小浪底水库拦沙和调水调沙运用中的下泄水沙控制指标.pdf

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1、泥沙研究2010年8月JournalofSedimentResearch第4期论小浪底水库拦沙和调水调沙运用中的下泄水沙控制指标涂启华，安催花，万占伟，张建(黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州450003)摘要：分析了黄河下游河槽水力形态与流量和含沙量的关系；黄河下游河槽输沙能力与河槽水力形态、泥沙沉速和来沙系数的关系。按照黄河下游各河段的河槽水力形态和输沙能力与流量、含沙量和泥沙沉速的关系，优化水库拦沙和调水调沙相结合的调度，组合形成黄河下游河槽长距离输沙减淤和不淤积的流量、含沙量和泥沙沉速的水沙过程

2、，可以给出水库拦沙和调水调沙的水沙控制指标。关键词：优化水沙组合；减淤和不淤积中图分类号：TV145文献标识码：A文章编号：0468—155X(2010)04—0001-05小浪底水库合理的拦粗(沙)排细(沙)、优化组合出库流量、含沙量、泥沙级配的水沙和谐关系的拦沙和调水调沙运用，以解决黄河下游洪水、泥沙淤积问题，并统筹综合利用效益，这是长期的任务。它是基于发挥下游河道各组泥沙的排沙能力和考虑河口的泥沙处理条件，既使下游河道减淤也使水库减淤，以延长水库减淤运用年限，提高下游河道减淤效益为目的。它是适合于

3、黄河泥沙特别多而颗粒又较细、河道淤积又很严重的水少沙多含沙量高的水沙特性的水库拦沙和调水调沙运用。1黄河下游河槽水力形态变化特性河槽的功能为输水输沙，河槽水力形态与输送水流的流量和含沙量及其泥沙级配之间要建立起准平衡关系。河床边界条件也是输水输沙的产物。黄河下游铁谢至高村为游荡型河段，河床和河岸可动性很强；高村至艾山为过渡型河段，河床和河岸可动性较强，艾山至利津为蜿蜒型河段，河床和河岸可动性较弱。分析三门峡水库建库前后的1959年至1994年的黄河下游河槽水力形态与流量和含沙量关系的资料，可以建立如表1

4、所示的河槽水力形态与流量和含沙量的关系式。／2黄河下游河道输沙特性黄河下游河槽输沙能力取决于河槽水力形态和泥沙沉速，并与来沙系数关系密切。黄河下游河槽输沙率关系具有如下形式。(吾)j()㈩式中：(吾)为河段进口来沙系数，．s为河段进口含沙量(kg／m)，Q为河段进口流量(m。／s)；Qs为收稿日期：2009-06-03基金项目：水利部公益性行业科研专项(200701044)作者简介：涂启华(1931一)，男，教授级高级工程师，主要从事河流和水利水电工程规划设计泥沙研究。河段出口输沙率(t／s)；为河段出

5、口泥沙群体沉速(cm／s)；B为河段出13水面宽(m)；V为河段出口平均流速(m／s)；a为系数，与各河段的河床边界条件和水沙条件的特性有关，它为经验系数。统计分析黄河下游1959年以来水文实测资料，建立黄河下游的铁谢一花园口(游荡型)、花园口一高村(游荡型)、高村一艾山(过渡型)和艾山一利津(蜿蜒型)等四个长河段的输沙率关系，如表2所示。表1黄河下游河槽水力形态与流量和含沙量关系表Table1Relationbetweenchannelpatternanddischargeandsedimentcon

6、centrationinthelowerYellowRiver注：平均流速(m／s)，一水面宽(m)，^一平均水深(m)，Q一流量(na／s)，s一含沙量(kg／m)表2黄河下游河槽输沙率关系式Q=。(专)：()的系数与指数表Table2CoefficientandexponentofsedimenttransportrateformulaforthelowerYellowRiver根据验证基本上反映实际，可作预报计算。关于泥沙群体沉速to的计算，则采用根据黄河中下游干、支流含沙量沿垂线分布的实测资料建

7、立的如表3所示的／to。～S关系。它反映混合沙中包含细颗粒成份，出现絮凝现象。其中黄河中下游泥沙清水沉速∞。，可按表4所示公式计算。表3考虑含沙量影响的群体沉速关系·Table3GroupsettlingvelocitywithconsiderationofsedimentconcentrationtOo=Ⅱd(m／s)，(d5o单位：mm)关于泥沙中数粒径的预报计算，可用实测资料建立d。一S关系计算。出库泥沙中数粒径的计算：①水库排沙比田(71=Q出／Q人)>1．0时，d0出=d。人(田)·娥；②水库

8、排沙比<1．0时，d5咄=2d。人(71)。黄河下游河槽水力形态计算式的验算成果见表5、表6，验算良好。河槽水力形态因流量和含沙量改变而进行调整是很快的。但是，发生调整仍需要一个时间过程。一般情况下，过水断面面积和流速的调整比较快，在经过一段时间后，则完成水面宽和水深的调整。表5黄河下游花园口断面同(相近)流量不同含沙量河槽水力形态比较及验算Table5ComparisonandcheckofhydraulicparametersatHua