地球科学进展 第21卷 年水沙系列来说如果上游来沙量变化不大,而来水kg/m左右,实现黄河下游河床在一个相当长的时 量减少30%~40%,将是黄河下游河道发生萎缩变间内不抬升。远期,在多沙粗沙区实行坚持不懈的 化的一个外阈;:随着流域上游同步减水减沙比的加水土保持工作是最根本的办法。 大,河道依然是从溯源淤积向沿程淤积转化,临界阈37三门峡水库运用方式与降低潼关高程 值在60%~70%之间。研究还指出就1934-1985 潼关高程对渭河关中盆地的生态环境问题有重 年间平均水沙条件而言,堤距6~10k是最不利于大影响,包括泥沙与污染等问题。该研究结果表明, 减小河床淤积速率的。根据黄河下游的新特点,提三门峡水库采用全年敞泄运用时,在平水系列和枯 出黄河下游可以通过加强枯水河槽整治、滩区人工水条件下潼关高程分别可以下降164m和109 放淤和二级堤防建设等工程措施,同时结合河口地m;当三门峡水库采用汛期敞泄以及非汛期控制318 区的综合治理来逐步形成较为完善的排洪输沙体m、315m和310m水位运用时,在平水和枯水系列 系,实现‘宽河固堤和“東水攻沙冶治黄方略的有机条件下潼关高程分别可以下降137~1.60m和 统一,从而有效地减缓或消除黄河下游河道萎缩 079~101m;当三门峡水库汛期流量大于1500 35黄河口水沙变异及其治理措施 /採用305m控制运用以及非汛期控制318m、 研究结果表明,入海泥沙通量与降水之间具有315m和310m水位运用时,在平水和枯水系列条 正相关关系,而与水土保持面积和人类引水量之间件下潼关高程分别可以下降127~149m和070 具有负相关关系。目前,黄河口来水来沙量过程发~088m。此外,水库不同运用方式下降低潼关高 生变异,水量的急剧减少已导致尾闾河道严重萎缩、程的过程是不同的,在来水来沙条件相同的情况下 河口延伸造陆速度减缓、岸线蚀退突出以及湿地大一般经过4~8年后潼关高程可以达到稳定降低的 幅度减少,从而严重影响河口地区的生态环境。对状态,其中全年敞泄时约需4年,非汛期控制水位在 黄河口综合治理的研究成果表明,通过河口尾间河318m时约需8年,非汛期控制水位在315m时约 道整治河口拦门沙疏浚、充分利用海洋动力、现有需6年。 清水沟流路几个分汊的交替使用等措施可保证目前38黄河全流域水资源自适应水量调度 河口流路长期使用。如果采用引海水冲刷黄河下游 黄河流域水资源可再生维持的水量调度与干流 尾闾河槽,同时配合小浪底水库的调度运用将有利大型水库联合调度运用研究,首次实现了黄河全流 于延长河口流路的使用寿命,对减缓黄河下游河床域水资源的统一调度分配,不仅将现行水量调度法 抬高也是十分有利的。 方案编制实现计算机控制实现,而且应用自适应理 36黄河上游大型水利枢纽联合运用对下游河道论和基于复杂适应系统的水资源优化配置理论,建 的减淤作用 立水资源自适应分配模型和优化分配模型,为黄河 黄河上游大型水利枢纽的运用会显著地改变黄流域水量分配提供了新的、更为完善的手段。建立 河下游的水沙过程,特别是在水库运用初期,下泄水的黄河水量调度系统可根据用户的需求编制现行法 流含沙量显著降低对减轻黄河下游河道泥沙淤积,年月旬调度方案、自适应调度方案以及经济优化调 遏制河床抬高具有明显作用。采用泥沙数学模型对度方案;系统应用现代化计算机手段,建立了黄河全 四个水沙系列和大型水库的不同联合运用条件下,流域的三维仿真模型骨干水库调控的三维仿真模 黄河下游河道未来80年的泥沙冲淤进行了20个方型,模拟了黄河流域重点河段的流量演进过程。这 案计算,给出了冲淤过程线冲淤总量、减淤效果、不是国内首次在黄河这样的大流域上实现全流域的水 淤年限等特征值。根据20个方案的计算成果以及量调度和仿真模拟,在理论、方法和技术上都具有创 1961年以来实测黄河下游实测资料,建立了黄河下新意义。 游河道泥沙冲淤量与小浪底站含沙量之间的关系,39黄河流域水资源多维临界调控方案集 指出为实现“河床不抬高”的目标,在具体措施上 结合黄河治理的重大问题,分析了调控手段的 近期,可以通过小浪底水库的运用,将年均出库含沙变量因素,考虑已建、在建和规划的工程建设的可行 量控制在21kg/m左右,从而可以保持黄河下游河性、解决性等因素,提出了多种有效的调控手段,通 道不抬高,甚至处于冲刷状态。中期,当小浪底水库过调控手段有机组合设置2010-2050水平年黄河 逐渐失去调水调沙功能的时候,规划中的古贤或碛流域多维临界调控方案集。完成了黄河流域2010、 口水库可以投入运用,控制小浪底出库含沙量在212020、2030和2050水平年83个方案的调试和计 91994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net年水沙系列来说 ,如果上游来沙量变化不大 ,而来水 量减少 30% ～40% ,将是黄河下游河道发生萎缩变 化的一个外阈 ;随着流域上游同步减水减沙比的加 大 ,河道依然是从溯源淤积向沿程淤积转化 ,临界阈 值在 60% ～70%之间。研究还指出就 1934—1985 年间平均水沙条件而言 ,堤距 6～10 km是最不利于 减小河床淤积速率的。根据黄河下游的新特点 ,提 出黄河下游可以通过加强枯水河槽整治、滩区人工 放淤和二级堤防建设等工程措施 ,同时结合河口地 区的综合治理来逐步形成较为完善的排洪输沙体 系 ,实现“宽河固堤 ”和“束水攻沙 ”治黄方略的有机 统一 ,从而有效地减缓或消除黄河下游河道萎缩。 3. 5 黄河口水沙变异及其治理措施 研究结果表明 ,入海泥沙通量与降水之间具有 正相关关系 ,而与水土保持面积和人类引水量之间 具有负相关关系。目前 ,黄河口来水来沙量过程发 生变异 ,水量的急剧减少已导致尾闾河道严重萎缩、 河口延伸造陆速度减缓、岸线蚀退突出以及湿地大 幅度减少 ,从而严重影响河口地区的生态环境。对 黄河口综合治理的研究成果表明 ,通过河口尾闾河 道整治、河口拦门沙疏浚、充分利用海洋动力、现有 清水沟流路几个分汊的交替使用等措施可保证目前 河口流路长期使用。如果采用引海水冲刷黄河下游 尾闾河槽 ,同时配合小浪底水库的调度运用 ,将有利 于延长河口流路的使用寿命 ,对减缓黄河下游河床 抬高也是十分有利的。 3. 6 黄河上游大型水利枢纽联合运用对下游河道 的减淤作用 黄河上游大型水利枢纽的运用会显著地改变黄 河下游的水沙过程 ,特别是在水库运用初期 ,下泄水 流含沙量显著降低 ,对减轻黄河下游河道泥沙淤积 , 遏制河床抬高具有明显作用。采用泥沙数学模型对 四个水沙系列和大型水库的不同联合运用条件下 , 黄河下游河道未来 80年的泥沙冲淤进行了 20个方 案计算 ,给出了冲淤过程线、冲淤总量、减淤效果、不 淤年限等特征值。根据 20个方案的计算成果以及 1961年以来实测黄河下游实测资料 ,建立了黄河下 游河道泥沙冲淤量与小浪底站含沙量之间的关系 , 指出为实现“河床不抬高 ”的目标 ,在具体措施上 , 近期 ,可以通过小浪底水库的运用 ,将年均出库含沙 量控制在 21 kg/m 3左右 ,从而可以保持黄河下游河 道不抬高 ,甚至处于冲刷状态。中期 ,当小浪底水库 逐渐失去调水调沙功能的时候 ,规划中的古贤或碛 口水库可以投入运用 ,控制小浪底出库含沙量在 21 kg/m 3左右 ,实现黄河下游河床在一个相当长的时 间内不抬升。远期 ,在多沙粗沙区实行坚持不懈的 水土保持工作是最根本的办法。 3. 7 三门峡水库运用方式与降低潼关高程 潼关高程对渭河关中盆地的生态环境问题有重 大影响 ,包括泥沙与污染等问题。该研究结果表明 , 三门峡水库采用全年敞泄运用时 ,在平水系列和枯 水条件下潼关高程分别可以下降 1. 64 m 和 1. 09 m;当三门峡水库采用汛期敞泄以及非汛期控制 318 m、315 m和 310 m水位运用时 ,在平水和枯水系列 条件下潼关高程分别可以下降 1. 37～1. 60 m 和 0. 79～1. 01 m;当三门峡水库汛期流量大于 1 500 m 3 /s采用 305 m控制运用以及非汛期控制 318 m、 315 m和 310 m水位运用时 ,在平水和枯水系列条 件下潼关高程分别可以下降 1. 27～1. 49 m和 0. 70 ～0. 88 m。此外 ,水库不同运用方式下降低潼关高 程的过程是不同的 ,在来水来沙条件相同的情况下 , 一般经过 4～8年后潼关高程可以达到稳定降低的 状态 ,其中全年敞泄时约需 4年 ,非汛期控制水位在 318 m时约需 8年 ,非汛期控制水位在 315 m时约 需 6年。 3. 8 黄河全流域水资源自适应水量调度 黄河流域水资源可再生维持的水量调度与干流 大型水库联合调度运用研究 ,首次实现了黄河全流 域水资源的统一调度分配 ,不仅将现行水量调度法 方案编制实现计算机控制实现 ,而且应用自适应理 论和基于复杂适应系统的水资源优化配置理论 ,建 立水资源自适应分配模型和优化分配模型 ,为黄河 流域水量分配提供了新的、更为完善的手段。建立 的黄河水量调度系统可根据用户的需求编制现行法 年月旬调度方案、自适应调度方案以及经济优化调 度方案 ;系统应用现代化计算机手段 ,建立了黄河全 流域的三维仿真模型、骨干水库调控的三维仿真模 型 ,模拟了黄河流域重点河段的流量演进过程。这 是国内首次在黄河这样的大流域上实现全流域的水 量调度和仿真模拟 ,在理论、方法和技术上都具有创 新意义。 3. 9 黄河流域水资源多维临界调控方案集 结合黄河治理的重大问题 ,分析了调控手段的 变量因素 ,考虑已建、在建和规划的工程建设的可行 性、解决性等因素 ,提出了多种有效的调控手段 ,通 过调控手段有机组合设置 2010—2050水平年黄河 流域多维临界调控方案集。完成了黄河流域 2010、 2020、2030和 2050 水平年 83 个方案的调试和计 699 地球科学进展 第 21卷