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主讲：张金良. 一、调水调沙的试验背景. 二、试验指导思想和目标. 三、试验过程简述. 四、试验关键技术. 五、主要成果与认识. 六、结语. 一、调水调沙的试验背景. 二、试验指导思想和目标. 三、试验过程简述. 四、试验关键技术. 五、主要成果与认识. 六、结语. 黄河是我国第二大河，全长 5464 公里，流域面积 79.5 万平方公里，有着不同于其他江河的显著特点：. 水少沙多，水沙异源. 黄河多年平均天然径流量 580 亿立方米，是长江的 1/17 ；多年平均输沙量 16 亿吨，是长江的 3 倍。输沙量与含沙量均为世界大江大河之最。. 黄河河床高于
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一、调水调沙的试验背景 二、试验指导思想和目标 三、试验过程简述 四、试验关键技术 五、主要成果与认识 六、结语
一、调水调沙的试验背景 二、试验指导思想和目标 三、试验过程简述 四、试验关键技术 五、主要成果与认识 六、结语
水少沙多，水沙异源 黄河多年平均天然径流量580亿立方米，是长江的1/17；多年平均输沙量16亿吨，是长江的3倍。输沙量与含沙量均为世界大江大河之最。
黄河河床高于 新乡市地面 20米 开封市地面 13米 济南市地面 5米 开封铁塔 黄河 大 堤 13米 河道形态特殊 黄河下游河道为“ 地上悬河”，河床一般高出背河地面4至6米，高的达10米以上。
石家庄 太原 艾山：10000m3/s 济南 花园口： 22000m3/s 郑州 河道上宽下窄,最宽处达24公里，最窄处仅275米,排洪能力上大下小。
河势游荡多变,主流摆动频繁。河道内滩区居住人口179万。河势游荡多变,主流摆动频繁。河道内滩区居住人口179万。
呼和浩特 银川 榆林 重 点 治 理 区 太原 西宁 延安 兰州 洛阳 西安 水土流失严重 黄河流经的黄土高原，水土流失面积45.4万平方公里，其中侵蚀模数大于每年每平方公里15000吨的剧烈侵蚀面积有3.7万平方公里，占全国同类面积的90%。
天津 决口淤积情况 4、洪水灾害频繁 从先秦时期到民国年间的2540年中，黄河共决溢1590次，改道26次，平均三年两决口，百年一改道，决溢范围北至天津，南达江淮，纵横25万平方公里。每次决口，水沙俱下，淤塞河渠，良田沙化，生态环境长期难以恢复。
河床抬高速度 7cm/年 1949年以来四 次加高大堤 几个主要问题 水少沙多、水沙异源、时空分布不均 游荡性河道宽河固堤一定主槽过流能力控制横、斜、滚河、顺堤行洪、二级悬河等 资源性缺水下游断流 漫溃决改道问题 冲、溃决改道问题 输沙用水问题
多年平均： 来水量580亿m3 输沙量16亿t 含沙量35kg/m3 河口镇以上水量占54% 沙量 9% 河龙区间水量 14% 沙量55% 龙三间水量 22% 沙量34% 三门峡以下水量 10% 沙量 2% 汛期沙量占全 年 90%，年输 沙量变幅极大 一、黄河水沙主要特点 水少沙多、水沙异源、时空分布不均 水沙关系不协调
二、水沙关系不协调所导致的主要问题 黄河下游来水偏少，水沙关系失调加剧 上世纪八十年代以来 河道主槽萎缩严重，河道行洪输沙能力下降 二级悬河发展迅速，横河、斜河、滚河 发生可能性大大增加 滩区小水大漫滩状况加剧 防洪形势日益严峻
1958-10-25 1982-10-24 2002-7-22 黄河下游杨小寨断面变化示意图 71 黄河大堤 滩地 河槽 黄河大堤 70 69 68 67 高程(m) 66 65 64 63 62 61 -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 (m) 起点距
人口 181 万人 黄河下游滩区 耕地 375 万亩 影 响 黄 河 下 游 治 理 方 略 的 实 施 人 与 水 和 谐 相 处 困 难 中常洪水 漫滩几率大 经济发展严重滞后 生存需求 人与河争水 人与河争地 4000m3/s、维持60kg/m3 河槽行洪输 沙能力降低 2000m3/s、维持20kg/m3 影响小浪底 的正常调度
节 水 增 水 塑造协调水沙关系 跨流域调水 解 决 途 径 水土流失治理 骨干工程拦沙 减 沙 放 淤 河 道 调水调沙 水库群水沙联调 ＋ 三、解决水沙关系不协调的途径
小 浪 底 拦 沙 初 期 调 水 调 沙 运用初期 清水下泄为主体 小浪底水库 库区排沙运用 异重流为主 上限流量 Q花=2600m3/s 调控指标体系 下限流量 Q花= 800m3/s 水量指标 13.5亿m3T=6天 四、调水调沙前期研究成果
一、调水调沙的试验背景 二、试验指导思想和目标 三、试验过程简述 四、试验关键技术 五、主要成果与认识 六、结语
黄河调水调沙试验总指导思想 通过水库群水沙联调、泥沙扰动和引水控制等手段，把不同来源区、不同量级、不同泥沙颗粒级配的不协调的水沙关系塑造成协调的水沙过程，有利于下游河道减淤甚至全线冲刷，开展全程原型观测和分析研究，检验调水调沙调控指标的合理性，进一步优化水库调控指标，探索调水调沙生产运用模式，以利长期开展以防洪减淤为中心的调水调沙运用。为今后调水调沙生产运用奠定科学基础，为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行方式提供重要参数和依据。继而深化对黄河水沙规律的认识，探索黄河治理开发的有效途径。
黄 河 调 水 调 沙 试 验 总 目 标 检验、探索小浪底水库拦沙初期阶段运用方式、调水 调沙调控指标 实现下游河道全线冲刷、尽快恢复下游河道主槽的 过流能力 探索调整小浪底库区淤积形态、下游河道局部河段 河槽形态 探索黄河干支流水库群水沙联合调度的运行方式并 优化调控指标，以利长期开展以防洪减淤为中心的 调水调沙运用 探索黄河水库河道水沙运动规律
首次试验 寻求试验条件下黄河下游泥沙不淤积的临界流量和临界时间。 使黄河下游河床在试验过程中不淤积或尽可能发生冲刷。 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等。 黄河调水调沙试验目标 下游河道发生冲刷或至少不发生大的淤积，尽可能多的排出小浪底水库的泥沙。 第二次试验 进行小浪底水库运用方式探索，解决闸前防淤堵问题，确保枢纽运行安全。 探讨、实践浑水水库排沙规律以及在泥沙较细、含沙量较高情况下黄河下游河道的输沙能力。 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。 第三次试验 调整黄河下游两处卡口段的河槽形态、增大过洪能力。 调整小浪底库区的淤积部位和形态。 进一步探索研究黄河水库、河道水沙运动规律。
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首次调水调沙试验 水 量 调 蓄 根据前期来水，在满足下游用水需求的条件下，按照“两极分化”的调控原则，从凌汛开始主动利用小浪底水库蓄水，为调水调沙试验筹备水量。
首次调水调沙试验 小浪底水库开始按调水调沙方案泄流 7月4日 上午9时 平均下泄流量为 2740m3/s，下泄总水量26.1亿m3，其中河道水量为10.2亿m3，小浪底水库补水15.9亿m3（汛限水位以上补水14.6亿m3），出库平均含沙量为12.2 kg/m3。 历时共11天 7月15日 上午9时 小浪底出库流量恢复正常
利津 艾山 花园口 首次调水调沙试验 花园口站2600m3/s以上流量持续10.3天, 平均含沙量为13.3 kg/m3；艾山站2300m3/s以上流量持续6.7天；利津站2000m3/s以上流量持续9.9天，平均含沙量为23.2kg/m3。 7月21日 调水调沙试验流量过程全部入海。
入库水量10.2亿m3 出库水量26.1亿m3 汛限水位225米以上补水14.6亿m3 入库流量过程 出库流量过程 库水位变化过程 小浪底入库、出库流量及坝前水位过程线图 4000 240 236.45 3500 235 3000 230 2500 汛限水位225米 流量（m3/s) 2000 225 库水位(m) 223.84 1500 220 1000 215 500 0 210 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 日期（7月）
第二次调水调沙试验 水 量 调 蓄 前期调度中，根据来水含沙量较低，次洪洪量较小特点，考虑水资源综合利用，小浪底水库实施蓄洪削峰运用。据预报，9月5日以后，上游有一次较大的降水过程，小浪底水库蓄水加上游来水满足调水调沙试验要求。
2003年9月6日～18日，结合防洪预泄利用小浪底、三门峡、陆浑、故县四座水库进行了第二次调水调沙试验，实现了多目标调度。
调控指标 Q花＝2400m3/sS花＝30kg/m3 拉长稳定小花 间流量过程 陆浑水库适时调控 故县水库控泄运用 花园口站进行叠加 沁河来水过程预报 调度结果 Q花＝2390m3/s S花＝31.1kg/m3 控制小浪底出库流量 以伊洛沁河含沙量为基数 小浪底水库进行明流洞排 沙洞和机组多种孔洞组合 调度过程
为做到精细调度，在预估6天河道水量的基础上，实施了小花间36小时流量过程滚动预报。对小浪底水库实行每日六段制的平均流量、平均含沙量的实时调度。为做到精细调度，在预估6天河道水量的基础上，实施了小花间36小时流量过程滚动预报。对小浪底水库实行每日六段制的平均流量、平均含沙量的实时调度。
第三次调水调沙试验 水 量 调 蓄 自2003年秋汛结束至2004年汛前，小浪底水库在满足下游用水的情况下尽量节约水量，万家寨、三门峡水库按运行规定进行调度的情况下，对小水进行了调蓄，为调水调沙、人工塑造异重流创造条件。
第三次调水调沙试验 2004年6月19日～7月13日，进行第三次调水调沙试验。试验共分两个阶段。 第一阶段（6月19日9时至6月29日0时） 利用小浪底水库下泄清水，形成下游河道2600m3/s的流量过程，冲刷下游河槽。并在两处卡口河段实施泥沙人工扰动，扩展卡口河段的主河槽并调整其河槽形态。同时降低小浪底库水位，为第二阶段冲刷库区淤积三角洲，塑造人工异重流创造条件。
第三次调水调沙试验 第二阶段（7月2日12时至7月13日8时） 当小浪底库水位下降至235m时，加大万家寨水库下泄流量至1200m3/s，适时调度三门峡水库下泄2000m3/s流量，实现水沙过程时空对接。利用三门峡水库下泄的水沙过程强烈冲刷小浪底库区的淤积三角洲，实现人工塑造异重流排沙出库。
第三次调水调沙试验 人工异重流塑造过程 7月5日15时，三门峡水库开始按2000m3/s流量下泄，小浪底水库淤积三角洲发生了强烈冲刷，库水位235m回水末端附近的河堤站（距坝约65km）含沙量达120kg/m3，7月5日18时30分，异重流在库区HH34断面（距坝约57km）潜入，并持续向坝前推进。
第三次调水调沙试验 万家寨和三门峡水库水流对接后冲刷三门峡库区淤积的泥沙，较高含沙量洪水继续冲刷小浪底库区淤积三角洲，并形成异重流的后续动力推动异重流向坝前运动。
第三次调水调沙试验 7月8日13时50分，小浪底库区异重流排沙出库，浑水持续约80小时。至此，首次人工异重流塑造获得圆满成功。
2005年生产运行 2005年调水调沙生产运行过程分为两个阶段。 第一阶段是预泄阶段：在中游不发生洪水的情况下，利用小浪底水库下泄一定流量的清水，冲刷下游河槽，同时，逐步加大小浪底水库的泄放能量，确保调水调沙生产运行的安全，同时通过逐步加大流量，提高冲刷效率，该阶段从6月9日开始至6月16日结束； 第二阶段是调水调沙阶段：在小浪底水库水位降至230m时，利用万家寨、三门峡水库蓄水及三门峡库区非汛期拦截的泥沙，通过水库联合调度，塑造有利于在小浪底库区形成异重流排沙的水沙过程，与此同时，在下游“二级悬河”最严重和局部平滩流量最小的杨集和孙口两河段实施人工扰沙，该阶段从6月16日开始至7月1日结束。
2006年生产运行 6月10日至6月14日为调水调沙预泄期。调水调沙自6月15日正式开始，至小浪底库水位降至汛限水位结束。 （1）调水期（6月15日9时至6月25日12时）：6月10日9时起，小浪底水库按1500 m3/s、2000 m3/s、2600 m3/s、3000 m3/s、3300 m3/s、3500m3/s、3700m3/s七个时段控泄。 6月21日16时至25日12时，三门峡库水位缓慢降至316m。小浪底水库水位此时也降至230m，进入排沙期。 （2）排沙期（6月25日12时至6月29日9时）水库调度及人工异重流塑造过程 万家寨水库按迎峰度夏发电要求下泄，其中21日最大日均下泄流量800m3/s；即自6月21日8时至6月22日8时起按日均流量800m3/s下泄。 6月25日12时起，三门峡水库按3500m3/s均匀下泄；25日16时起，按3800m3/s均匀下泄；25日20时起，按4100m3/s均匀下泄；26日0时起，按4400m3/s均匀下泄。当下泄能力小于4400m3/s时按敞泄运用。6月28日8时以后，三门峡水库恢复正常运用。 6月25日12时至27日20时，小浪底水库按3700m3/s控泄。6月27日20时至6月29日9时，为满足河南省引黄渠道拉沙冲淤和西霞院施工浮桥架设需求，并结合小浪底库区异重流排沙，按下泄2600m3/s12小时，1800m3/s控泄至汛限水位225m，之后按800m3/s控泄2天。
2007年汛前调水调沙 根据调水调沙目标，整个调水调沙调度分为两个阶段：调水期与排沙期。 （1）调水期 小浪底水库（与西霞院联合调度）6月19日9时至28日12时，按照自然洪水先小后大的规律，从2600 m3/s增加到3300 、3600、3800、3900、4000 m3/s下泄。期间（6月21日9时至6月28日12时）西霞院水库按敞泄运用。 （2）排沙期 万家寨水库： 6月22日18时至23日8时，万家寨水库日平均出库流量按1200立方米每秒控泄；鉴于黄河上游有一次明显的洪水过程，且洪量较大，为确保万家寨水库7月1日前降至汛限水位和小浪底水库塑造异重流需要， 6月23日8时起，万家寨水库按不小于1500 m3/s下泄3天，之后根据7月1日前降至汛限水位需要下泄。 三门峡水库：三门峡水库从6月19日8时开始加大下泄，逐步降低水位至313米 ；6月28日12时起，三门峡水库按4000m3/s控泄，直至水库泄空后按敞泄运用；7月1日17时起，三门峡水库按400m3/s下泄，转入汛期正常运用，控制库水位不超过305m。 小浪底水库：6月28日12时至7月3日9时，按照自然洪水消落和涵闸冲沙需要并在异重流高含沙水流出库期间调减下泄流量防止花园口洪峰增值过大。出库水流先后经历了3600 、3000、3600、2600、1500m3/s控泄台阶。 7月3日9时起，小浪底水库逐步回蓄，运用水位按不高于汛限水位225m控制，期间西霞院水库按400m3/s均匀下泄。
2007年汛期调水调沙 2007年7月29日至8月7日，结合中游洪水处理进行了转入生产运行后第一次汛期调水调沙，也是本年度第二次调水调沙。 （1）三门峡水库 7月29日8时潼关站上涨至1610m3/s，自7月29日16时起，三门峡水库按敞泄运用。。 （2）小浪底水库（与西霞院水库联合） 7月29日14时起转入调水调沙。水库下泄流量控制在2200～3000m3/s之间。7月30日11时30分，小浪底水库最大出库含沙量达177 kg/m3,为防止花园口站洪峰变形，小浪底水库泥沙大量排出阶段适当压减水库泄量。7月30日14时，控制出库流量1000m3/s，19时控制出库流量2000m3/s。调水调沙运用中，西霞院水库主要按进出库平衡运用。自8月6日12时起，小浪底水库按2000 m3/s控泄。8月7日8时小浪底库水位降至218.7m，调水调沙运用结束。 小浪底水库调水调沙运用总历时210小时（7月29日14时～8月7日8时），期间最大出库流量3090m3/s（8月5日8时），出库总水量17.32亿m3，最大出库含沙量177kg/m3，排沙洞出库最大含沙量226kg/m3，出库总沙量0.459亿t。 （3）故县水库 故县水库在确保防洪安全的前提下适当控泄，尽量为小浪底水库排沙和控制花园口流量创造条件。7月29日至8月2日，故县枢纽启闭闸门7次，水库下泄（长水站）总水量2.09亿m3。8月3日17时50分，库水位达到汛限水位527.3m后关闭所有泄洪闸门，转入正常运用状态。 （4）陆浑水库 在库水位达汛限水位以前按发电要求下泄，日均流量控制50m3/s并尽量平稳，调水调沙期间水位升高2m。
