关于潼关高程的影响因素及降低措施研究

根据三门峡水库长期运行情况及库区实测水沙资料,分析了潼关高程变化的影响因素,对降低潼关高程的措施进行了研究。汛期不完全畅泄、低水位运行时间短、汛期控制水位发电、汛末过早蓄水、非汛期运用水位高是潼关高程抬高的主要原因。20世纪90年代以来的枯水系列加重了潼关高程的抬高。改变水库运用方式是降低潼关高程的最重要措施,水土保持措施、河道整治工程、潼关河段清淤工程等对降低潼关高程具有积极作用。     

丹江口水库水沙淤积特性分析

丹江口水库是由汉江库区和丹江库区组成的并联水库.根据多年平均入库水沙资料,分析了水库的水沙特性和淤积变化.结果表明,丹江口水库入库水沙地区分布极不均匀,汉江库区来水量和来沙量占绝大多数.入库水沙年内分布也极不均匀,来水来沙量均集中于汛期.水库十流库区淤积量占全库的85%左右,支流库区淤积量在15%左右.在于流库区中,汉江库区淤积量占全库的70%左右,淤积主要发生在汉江库区.汉江库区泥沙颗粒组成常年回水区以泥土为主,占81.9%～100%;变动回水区以泥沙为主,占46.8%～98%.汉江干流库区纵向淤积特点是常年回水区淤积多,变动回水区少;从库容变化上来看,中间库段库容损失大;两头库段库容损失小.横断面淤积特点主要分布在两岸边滩.最后,对丹江口水库泥沙淤积变化进行了预测分析.     

水坝排沙过程对溶解氧质量浓度影响的预测

利用水库泄洪进行排沙是河道流沙系统工程管理的一种方法。但伴随排沙过程使河水混浊,对鱼产生生理影响。前人调水调沙试验中得出的结论是:排沙过程溶解氧质量浓度降低,主要是由排出的泥沙中含有Fe2+引起的,为此提出建立氧化还原式和平流扩散方程式的预测方案。2006年日本京都大学木下笃彦等人研究在排沙时溶解氧质量浓度变化规律得出如下结论:山区河流在排沙时流量小,在积水池泥沙发生堆积,掺气减少,溶解氧的质量浓度降低。欲正确预测构筑物排沙溶解氧质量浓度的变化,首先要对排沙前的库区堆积泥沙中的Fe2+的分布进行详细调查,再根据排沙后的堆积泥沙现状进行正确推算求解。有关库区积水的容积与掺气系数的关系尚须进一步研究。     

旋流排沙渠道排沙特性试验

旋流排沙渠道是基于旋转水流的特点提出的一种水沙分离新技术,为明确不同来流条件对旋流排沙渠道排沙特性的影响,该研究通过物理模型试验探究了来流流量、来流流速、泥沙级配及下游渠道水力条件下旋流排沙渠道的排沙、余沙及淤沙特性,分析了其截沙率变化规律。结果表明,当来流条件改变时,旋流排沙渠道的排沙特性发生规律性变化,在来流流量增加或流速增加或来沙中值粒径减小情况下,旋流排沙渠道的排沙量减小,余沙量增加,其中改变来流流量对截沙率的影响最为明显,最大变幅为16.3%。不同水沙条件下0.075～0.315 mm细颗粒泥沙的排沙量及余沙量均存在较大差异,且下游渠道余沙均以该粒径区间的泥沙为主,而粒径>0.315～3.0 mm泥沙的排除效果受水沙条件改变的影响极小。排沙洞内泥沙淤沙量随来流量和泥沙中值粒径的增加而增加,而随流速的增加而减少,但各水沙条件下最大淤沙量仅为来沙量的2.6%。在渠道下游设置挡水板后,旋流排沙渠道的排沙性能得到进一步提升,提高了粒径>0.16～0.315 mm泥沙的排除效果,与不设挡水板相比截沙率增加了4.6个百分点,也改善了排沙洞内的泥沙淤积问题。旋流排沙渠道具有良好的泥沙分选效果,能有效排除高含沙水流中的粗颗粒泥沙（在不同水沙条件下最小截沙率为76.9%）,从而减少了泥沙对渠道下游设施的影响,因此工程中可通过优化流量、流速、下游水力条件等提升旋流排沙渠道的排沙特性。研究明确了不同水沙条件下旋流排沙渠道的适用性,成果可为其在工程中的设计和应用提供参考。     

红柳河库坝群治理探讨

在分析红柳河流域库坝群治理现状的基础上 ,研究了“滞洪排沙”、“滞洪拦沙”、“引洪放淤”3种不同治理方案实施的可行性 ,提出了采用“滞洪拦沙”方案库坝群治理布局 ,并分析了运用前景     

白石水库泥沙淤积问题对策研究

白石水库是辽宁省大凌河干流上的控制骨干性工程。白石水库泥沙淤积问题严重,原设计水库调度运用方式不能有效解决防洪兴利、排沙等诸多矛盾问题。由此提出要加大研究资金的投入。整合科研、水文测验、水库运行管理部门泥沙研究、监测力量,成立白石水库泥沙研究课题组,重点研究水库淤积形态、入库的水沙特性及水库运用方式。加大对白石上游流域的水土保持治理力度。依据其地貌及土壤特点,山脊部营造分水岭生态防护林带,防止山顶部上层水土流失;腹部宜发展薪炭林、经济林带,减轻上游流域生态压力;坡脚以发展农业为主,并配套各种水土保持措施;围库山峦的治理应综合旅游项目,多以营造风景树为主,体现景观效益;水库边缘淤积土区可采取岸顶截排、岸坡防浪、坡脚防冲加固。以期确定科学合理的调度方式,同时采取拦、减等综合措施,达到长期有效发挥白石水库防洪兴利效益的目的。     

汾河水库湿地建设方案初探

汾河水库是山西省最大的水库,也是省城太原的主要供水水源地。为减少径流中携带的泥沙和污染物质进入库区造成淤积和水体污染,保障供水安全,在库区上游河岔至峡谷之间的两河交汇处和涧河与库区交汇处分别建立湿地,以有效拦截泥沙,控制和降低污染指标。根据库区的地形特点、水土流失规律与河流来水来沙特性,提出了湿地建设的方案布局,并对其实施效益进行了初步分析,可为我省乃至黄土丘陵区水库库区湿地建设提供借鉴模式,为太原市及下游人民群众的安全用水提供坚实保障。     

黄河下游汛期输沙效率和排沙比阶段性变化及其主控因素分析

为了揭示黄河下游河道泥沙冲淤变化趋势及其主要影响因素,以黄河下游花园口站和利津站1960年以来的实测水沙数据为基础,利用双累积曲线方法分析了汛期断面水沙关系的阶段性变化特征,进而利用线性回归分析法获得了各阶段汛期断面径流输沙效率和汛期河段排沙比数值。结果表明:自1960年以来黄河下游汛期断面径流输沙效率明显存在着大小交替的5个不同变化阶段(1960—1965年、1966—1981年、1982—1987年、1988—1999年、2000—2015年),花园口和利津断面汛期的平均径流输沙效率值在这5个时期分别为2.1,4.3,2.6,4.1,0.8 t/100 m~3,而同期花园口至利津河段的排沙比分别为1.34,0.78,1.01,0.62,1.48。汛期河道断面输沙效率和河段排沙比交替性阶段变化揭示了该河段河道冲淤演变的本质特征。黄河流域的气候变化和水土保持措施仅会引起产水产沙量的变化,对黄河下游汛期输沙效率和排沙比影响有限,而不同时期黄河主河道大型水库的建成及其运行方式,则是其变化的主控因素。此外,1988—1999年中上游淤地坝的自然毁损对黄河下游同期的输沙效率和排沙比的变化影响显著。     

浅谈大中型水库上游水土保持方略

水库淤积是危及水库寿命的一大难题。解决库区泥沙淤积应从水土保持入手,绿化库区山川。将库区上游流域按自然条件,分部治理。依辽西气候条件、经济发展现状,其水土流失治理方略为:山顶部石质山薄层土区营造分水岭生态防护林带;腹部石质山中层土区宜发展腹部薪炭林、经济林带;坡脚山麓厚层土区以发展农业为主,并配套各种水土保持措施。水库边缘淤积土区是库区塌岸的主要区域,其防治方法可采取岸顶截排、岸坡防浪、坡脚防冲加固。以水土保持为基础,以绿化山区为主线,开展多种经营,实现提高环境容量,减轻上游流域生态压力;提高居民经济收入,减轻上游流域水土流失,延长水库使用寿命的目的。     

三峡水库消落区蓄水前土壤重金属含量及生态危害评价

三峡工程是当今世界最大的水利枢纽工程,其建设对我国生态环境和社会经济发展产生深远的影响。三峡水库2003年6月开始蓄水,至2009年水库将全部建成。根据拟定的“蓄清排浊”的运行方案,水库每年水位在高程145 m至175 m之间变化,在库区两岸会形成水位涨落高差达30 m且水位冬涨夏落、反自然节律的消落区,总面积为348.9 km2[1]。水库消落区是陆生生态系统和水生生态系统的过渡地带,在此区间,陆域与水域物质、能量的转移和交换频繁,消落区内土壤的重金属元素也会与库区水体发生频繁的交换和转移,影响三峡水库水质。目前,三峡库区消落区土壤重金属的研究主要集中在不同土地利用方式以及不同土壤类型下重金     

增强小浪底调水调沙后续动力的三门峡水库水位方案优选

小浪底水库调水调沙后续动力不足,在不新建水利工程的前提下充分挖掘三门峡水库等现有工程的潜力,可为小浪底水库调水调沙提供后续动力,具有研究价值。该研究分析三门峡水库通过改建底孔形成双泥沙侵蚀基准面条件下的可能边界条件,考虑三门峡水库工程运用条件和入库洪水分期特点,分析拟定了三门峡汛期、非汛期抬高水位的方案,利用构建的三门峡水库泥沙冲淤数学模型和模糊优选评价模型进行方案计算分析与评价,提出了三门峡水库在降低侵蚀基准面的情况下最优运用水位方案,即按照前汛期运用水位308 m、后汛期运用水位312 m、非汛期最高水位321 m运行的方案,该方案与现状运用方案相比,2 600 m3/s以上增泄水量增加42%,电站发电量累计增加9%,湿地面积增加73%,评价的综合效益最优。研究成果对增强小浪底水库调水调沙后续动力、三门峡水库充分发挥综合效益具有重要意义。     

黄河上游内蒙古河段塑槽输沙需水量分析

为了解冲积性河流塑槽输沙需水量,合理调配水资源,以内蒙古河段为例,依据挟沙水流能量平衡方程,研究了冲积性河流挟沙水流的能量耗散原理及水流塑槽和输沙能量的分配模式,给出了反应冲积性河流冲淤状态的塑槽输沙需水量计算方法,由平滩流量、河道来沙量和冲淤量三者组成的关系确定塑槽输沙需水量。利用内蒙古河段1960-2013年实测资料,计算得到内蒙古河段塑槽输沙水量,汛期来沙量0.7～1.1亿t,塑造2 000～3 000 m~3/s的中水河槽、淤积水平控制30%以下,需要的汛期塑槽输沙水量为94.6～141.2亿m~3;分析了不同条件下汛期塑槽输沙水量变化规律:来沙量一定,同样的中水河槽规模,控制淤积水平越低,需要的塑槽输沙水量越大;来沙量一定,同样的淤积水平,塑造中水河槽规模越大,需要的塑槽输沙水量越大;控制同样淤积水平,塑造同样中水河槽规模,汛期来沙量越大,需要的塑槽输沙水量越大。内蒙古河段塑槽输沙需水量计算结果和结果变化规律可为黄河上游内蒙古河段水资源配置提供参考。     

河龙区间坝库参数与减沙效益关系研究

对黄河中游河龙区间晋西北片、陕北片坝库控制面积占比、坝库单位面积库容等参数与水利水土保持措施减沙效益关系进行了研究，结果表明：（1）晋西北片若没有坝库工程，仅靠水土保持坡面治理措施只能取得14％的减沙效益；每增加100km^2的坝库控制面积，即可提高2％的减沙效益；每增加400万m^2的库容，即可提高1％的减沙效益;坝库单位面积库容每提高1万m^2／km^2，减沙效益即可提高约10％。（2）陕北片减沙效益主要由坝库工程产生。减沙效益提高10％，坝库单位面积库容需要提高5万m^2／km^2。要使流域水土保持综合治理减沙效益达到20％以上，坝库单位面积库容应在6万m^2／km^2以上。（3）在黄河中游多沙粗沙区，要实现40％左右的减沙效益，坝库单位面积库容应达到167／m^2／km^2以上。     

黄河中游粗沙的来源主要是风沙

黄河泥沙主要来自河口镇至龙门区间。这一区间的窟野河、皇甫川、无定河、秃尾河等多沙支流,上游风沙区面积大,风积沙粒径大于0.05mm的粗沙含量在90％以上。风沙通过风力吹扬和水力冲刷搬运进入河道,形成枯水期和少水年河道淤积,汛期和丰水年河道冲刷,使黄河“水大沙大”的特点十分突出。作者根据调查和实测资料分析认为,这一地区的粗沙主要来源是风沙,风沙主要来自毛乌素沙漠和库布齐沙漠,而过去认为粗沙来自流域内的黄土和下游基岩是片面的,在黄河治理开发中,除全面加强黄河中游地区水土流失治理外,对治理风沙、防止土地沙化应增加紧迫感,并提出了一些相应的防治措施。     

晋西多沙粗沙区坝系建设的相关问题

 坝系是以小流域为单元,为充分利用水沙资源,在沟道中修建的以滞洪、拦泥、淤地为目的的大中小型淤地坝工程体系。坝系建设,就是在一条小流域内合理布局大、中、小型淤地坝工程体系,做到遇洪能拦,遇旱能灌,淤地能种,水多能排,防洪保收。为总结晋西多沙粗沙区坝系建设的经验教训,指导今后沟道坝系建设,在对小流域典型坝系进行综合调查的基础上,对坝系建设的相关问题进行了探讨。认为合理确定坝控规模、建坝密度、建设时序和大中小型淤地坝的比例,是保证沟道工程安全,充分发挥坝系群体最佳效益的主要内容。     

聚乙烯微孔波纹管排水系统在播山沟水坠坝施工中的应用研究

水坠筑坝施工期坝体排水常采用沙井、沙沟等设施。在沙石料缺乏的甘肃省定西县播山沟水坠坝施工中，采用聚乙烯微孔波纹管网进行坝体排水，取得良好的效果。播山沟坝坝高２３．５ｍ，其中冲填坝高１６．５ｍ，间歇冲填施工，布设聚乙烯微孔波纹管网３层．纵横交叉贯通，管外缠绕塑料编织布滤水，铅丝绑扎接头，在停冲期埋设水平管网。实测施工期波纹管排水量３３２８．６７ｍ３，占计算应排水量的８３．３％；最大日排水量为３６．２８ｍ３，日排水量与冲填泥浆浓度及停冲后的天数密切相关。该坝施工期未发生坝坡鼓肚、滑坡等问题。     

Changes in bedload transport rate associated with episodic sediment supply in a Japanese headwater channel

We conducted field monitoring of bedload transport rate associated with experimental sediment release in a natural channel to clarify behavior of the supplied sediment on mixed size bed. Observation of bedload rate at two sites along the 30 m channel reach revealed that downstream migration of finer particles delay compared with coarser particles. Ratio of the bedload sediment that deposited during the migration was higher for finer sediments. These behaviors of the mixed size particles were clear during passage of the sediment wave without changes in water discharge. Flashing peak of discharge that caused artificially by opening of the dam gate did not destroy channel bed structure including steps and pools formed by coarser sediments, and only small amount of bedload was mobilized. Both reach scale channel features including steps, pools, and riffles as well as fine scale features (i.e., armour coat) likely increased critical shear stress of particles and decreased bedload rate during our experiment. Extreme sediment supply induced two types of sediment deposition; (1) filling the pools in reach sales and (2) the intrusion of fine particles into the coarser sediment that formed an armour layer. The all grain size fractions can deposit as type (1) when shear stress of stream water is not enough to entrain bedload particles, while deposition type (2) occurs when finer sediment pass over channel bed on which armour coat is well-developed. Deposition of finer sediment into coarser sediment that forms armour coat is affected by grain size distribution of bed surface sediment. Thus, impact of the sediment supply on downstream channel depends on both bedforms and grain size distribution of bed surface sediment over which the supplied sediment pass.     

宁夏中部干旱风沙区砾砂混合料筑坝分析

在干旱风沙区修建水土保持治沟骨干工程,可同时起到拦泥与蓄水的作用,并对改善风沙区生态环境、发展绿洲农业起到促进作用。用沟道内洪水冲积形成的砾砂混合料作为筑坝材料,既可以就地取材,又可以充分发挥土料透水性强的优势达到雨洪转化的目的。通过野外和室内试验获得的数据和资料,应用多种方法对宁夏同心县长沙河流域的上流水骨干工程的坝坡稳定性和渗透稳定性进行了分析,结果表明,干旱风沙区砾砂混合料用于修建水土保持治沟骨干工程能满足坝坡稳定和渗透稳定的要求。     

河道冲淤调整对窟野河产沙量影响初步分析

实测资料表明窟野河流域神木—温家川区间输沙模数异常偏大,通过对该区间泥沙冲淤调整特点的分析和洪水期河道冲刷增加沙量的计算,阐明了河道冲淤调整对窟野河产沙量的影响,并提出了水土保持综合治理建议,以期为预测黄河来沙量及流域水土保持提供支持。