黄河为什么调水调沙,小浪底调水调沙原理

黄河为什么调水调沙

黄河调水调沙指利用黄河上的水库对水和沙进行调节,力求以最少的水量输送最多的泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到冲刷的效果,使黄河下游河床不再抬高。

调水调沙的主要手段是通过水库的大量泄水,以较大的流量集中下泄,形成人造洪峰,加大对下游河床的冲刷能力。

小浪底调水调沙原理

小浪底调水调沙原理是指指利用工程手段对黄河水流进行调整,使其流速减小,水沙混合物的沉降速度增加,从而实现对水流中的沙粒进行分离和调控的过程。

黄河水流经过小浪底时,会受到水闸的控制和调节。为了实现调水调沙的目的,通常会采用开放式建筑物,如孔洞闸门、转轮孔闸等,通过调节闸门的开度和数量,调整进出水流的速度和流量,从而控制水流流速、流量和水位。在水流通过小浪底时,水中悬浮的沙粒会受到水流的作用力而沉淀下来,而较细小的沙粒则会被水流带走。

通过调节水流速度和流量,可以实现对不同粒径的沙粒的分离和筛选。根据沙粒的特性和水流的力学原理,较大的沙粒会沉积在底部,较小的沙粒会悬浮在水中,较细小的沙粒则会被带走。

黄河为什么调水调沙,小浪底调水调沙原理图1

调水调沙的由来:

20世纪70年代后期,随着治黄实践的不断深入,“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性,治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家和其同事们,在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。

其具体设想就是在黄河上修建一系列大型水库,实行统一调度,对水沙进行有效地控制和调节,变水沙不平衡为水沙相适应,更好地排洪、排沙入海,减轻下游河道的淤积,甚至达到不淤。随着1997年小浪底工程的截流蓄水,治黄专家进行了大量的物理模型试验,找到了理论上的实现黄河下游不淤积的临界流量和临界时间。

2001年小浪底工程全面竣工,次年便进行首次“调水调沙”试验,从而使“通过原型试验,进行调水调沙试验”的设想最终变为现实。

以上内容参考:

黄河调水调沙是什么

一、调水调沙试验缘由

黄河是世界上最复杂、最难治理的河流。究其原因,主要问题在于黄河水少沙多、水沙异源、时空分布不均。特别是进入90年代以来,社会经济的快速发展,对黄河水资源的需求日益增大,水少沙多的矛盾更加突出。

在长期的治黄实践中,人们认识到, 治理黄河必须采取综合措施。黄河的问题归根结底就是泥沙问题。黄河泥沙处理的基本思路可概括为“拦、排、放、调、挖”。“拦”就是靠上中游水土保持和干支流水库拦减泥沙:“排”就是保证一定的输沙水量,利用现行河道排沙入海:“放”主要是在下游两岸处理和利用泥沙:“调”,即“调水调沙”,就是通过干流骨干水库调节天然水沙过程,使不适应的天然水沙过程尽可能协调,以减少河道淤积或节省输沙水量:“挖”就是挖河淤背,加固黄河干堤,以逐步形成“相对地下河”。在这5项措施中,“拦”是根本,“排”是基础,而“调”则是提高“排”沙效果的有效措施。

黄河调水调沙的基本设想就是:在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下,利用水库(单库或水库群)的调节库容,对水沙进行有效的控制和调节,适时蓄存或泄放,调整天然水沙过程,使不适应的水沙过程尽可能协调,以便于输送泥沙,从而减轻下游河道淤积,甚至达到不淤积或冲刷的效果。按这一设想在黄河干流上修建的大型骨干水库,不仅要调节径流,还要调节泥沙,使水沙关系协调,以达到更好的排沙减淤效果。

上世纪60年代曾利用三门峡水库进行了两次人造洪峰实践。

1963年12月2日~15日,三门峡水库进行了第一次人造洪峰试验,历时约15天,造峰期间花园口断面平均流量1658m3/s,平均含沙量6.8kg/m3,日均流量2920m3/s,流量大于2000 m3/s有3天;艾山断面平均流量1613m3/s,日均流量3250m3/s,流量大于2000m3/s有4天。造峰期间三门峡至利津河段累计冲刷0.143亿t,冲刷发展至艾山断面附近,艾山以下淤积0.023亿t.

1964年3月29日~4月2日,三门峡水库进行了第二次人造洪峰试验,历时5天,造峰期间断面花园口平均流量2268m3/s,平均含沙量10kg/m3,日均流量3160 m3/s,流量大于2000 m3/s有2天;艾山断面平均流量2246m3/s,日均流量3040m3/s,流量大于2000m3/s有3天。造峰期间三门峡至利津河段累计冲刷0.195亿t,冲刷发展至艾山断面附近,艾山以下淤积0.070亿t.

在这两次利用三门峡水库进行的人造洪峰试验期间,艾山至利津河段均发生淤积,究其原因就是造峰流量较小、大流量持续历时短、水沙关系协调存在问题。

利用三门峡水库进行的人造洪峰初步实践使人们认识到,水沙关系协调是改善下游河道排沙条件、提高排沙效果的有效措施。利用干流水库进行综合调节,可提高水流输沙能力,节省输沙用水,减少河道淤积。但由于当时没有靠近下游的大型水库去调配合理的水沙过程,调水调沙只能是一种科学设想。

2001年,小浪底水库建成并投入运用,为调水调沙的实施提供了必要的工程条件,也使调水调沙的设想变成现实成为可能。在2002年7月4日9时至7月15日9时进行了黄河首次调水调沙试验。2003年9月6日9时至9月18日18时30分结合防洪预泄又进行了黄河第二次调水调沙试验。2004年6月19日9时至7月13日8时,进行了黄河第三次调水调沙试验。

二、黄河调水调沙试验目标

黄河调水调沙试验的总目标是:水库、河道减淤,探索黄河水沙运行规律,实现人、水、沙的和谐相处,维持黄河健康生命。在总目标原则下,依据水库、河道、来水来沙情况等边界条件,年度、时段的试验目标则相应不同。

2.1 2002年黄河首次调水调沙试验目标

首次调水调沙试验是针对小浪底水库初期运用的特点进行的,实施的是小浪底和三门峡两库联合调度方式,主要目标是:

(1)寻求试验条件下的黄河下游泥沙不淤积的临界流量和临界时间。

(2)使下游河道(特别是艾山至利津河段)不淤积或尽可能冲刷。

(3)检验河道整治成果、验证数学模型和实体模型、深化对黄河水沙规律的认识。

2.2 2003年黄河第二次调水调沙试验目标

第二次调水调沙试验是结合防洪预泄进行的,实施的是小浪底、三门峡、陆浑、故县四库联合调度,是典型的水沙多目标调度方式,主要目标如下:

(1)实现水资源安全。即在保证防汛安全的前提下,程度地实现洪水的资源化,为2003年秋至2004年春期间用水和引黄济津储备水源。

(2)实现小浪底库区减淤,实践“拦粗排细”设计调度思想,大部分浑水水库“水沙”体排出。

(3)下游河道发生冲刷或至少不发生大的淤积,尤其是艾山至利津河段不发生淤积。

(4)三门峡库区减淤,并有效降低潼关高程。

(5)下游减灾与减淤的统一,即不发生大的漫滩损失。

(6)小浪底坝前淤泥层高程降至179m左右,解决闸前防淤堵问题,确保枢纽运行安全。

(7)小浪底库水位250m台阶持续一定时间,满足设计对大坝安全的要求,并为2004年水库在250m以上运用创造条件。

(8)支流减灾与干流减灾的统一。除保证黄河下游干流防洪安全外,兼顾伊河下游、洛河下游、伊洛河的防洪安全。

(9)进一步深化对黄河水沙规律的认识。

2.3 2004年黄河第三次调水调沙试验目标

第三次调水调沙试验是针对小浪底水库汛初蓄水较多,黄河中游又无中小洪水的特点进行的,实施的是黄河干流万家寨、三门峡、小浪底三库串联联合调度方式,主要目标是:

(1)实现黄河下游主河槽全线冲刷,进一步恢复下游河道主槽的过流能力;

(2)调整黄河下游两处卡口段的河槽形态、增大过洪能力;

(3)调整小浪底库区的淤积形态;

(4)进一步探索研究黄河水库、河道水沙运动规律。

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