小浪底水庫壩前異重流厚度變化分析

□張保偉 □楊 彪 □史 喆（黃河水利委員會河南水文水資源局）

小浪底水庫壩前異重流厚度變化分析

□張保偉 □楊 彪 □史 喆（黃河水利委員會河南水文水資源局）

小浪底水庫經(jīng)過十多年運(yùn)用，已經(jīng)取得了顯著的成績。多年來，經(jīng)過黃委會精心準(zhǔn)備，合理調(diào)度，利用調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)，使得有限的水流在小浪底水庫人工塑造異重流取得成功。文章分析了壩前異重流厚度與入庫流量大小等因素的密切關(guān)系，為進(jìn)一步研究小浪底水庫異重流規(guī)律、排沙減淤提供了可供參考的理論依據(jù)。

異重流；小浪底水庫；調(diào)水調(diào)沙；排沙減淤

1 小浪底水庫概述

黃河小浪底水庫位于黃河中游的下段，上距三門峽水庫130 km，下距花園口水文站128 km。是黃河干流三門峽以下唯一能取得較大庫容的控制性工程，它處在承上啟下控制下游水沙量的關(guān)鍵部位。水庫總庫容126.50億m3，調(diào)節(jié)庫容10.50億m3，死庫容75.50億m3，有效庫容51.00億m3。

小浪底水庫屬典型的河道型水庫，上窄下寬，水庫最窄處不足300 m，最寬約為3000 m。庫區(qū)屬土石山區(qū)，水庫兩岸山勢陡峭，溝壑縱橫，支流眾多，各級支流有50余條，支流流域面積小，河長短，比降大，支流庫容占總庫容的42.20%。庫區(qū)內(nèi)主河道彎道、八里胡同縮窄河段對異重流的縱向發(fā)展具有較大影響。

黃河小浪底水庫是黃河干流上的一座集減淤、防洪、防凌、供水灌溉、發(fā)電等為一體的大型綜合性水利工程，是治理開發(fā)黃河的關(guān)鍵性工程。水庫壩址以上控制流域面積69.42萬km2，占黃河流域面積的92.30%，有效地控制了黃河洪水，使黃河下游花園口的防洪標(biāo)準(zhǔn)由60 a一遇提高到千年一遇，基本解除了黃河下游凌汛的威脅，減緩了下游河道的淤積。

小浪底水庫于1999年10月下閘蓄水，其排沙形式主要為利用異重流排沙出庫。利用異重流排沙是減少水庫淤積、延長水庫壽命的一條重要途徑，特別是像黃河這樣的多沙河流，庫底縱比降大，產(chǎn)生異重流的機(jī)會較多，形成的異重流有足夠能量運(yùn)行到壩前。只要調(diào)度適當(dāng)，異重流排沙效果是明顯的。因此，對小浪底水庫異重流的重要特性進(jìn)行分析研究，可為異重流期間排沙和開展最大排沙量及最優(yōu)排沙時(shí)段的預(yù)報(bào)提供技術(shù)支持，對以后小浪底水庫運(yùn)用方式研究有重要意義。

2 歷年異重流到達(dá)壩前厚度變化分析

水庫異重流從潛入點(diǎn)形成后，經(jīng)過在庫區(qū)內(nèi)的運(yùn)行，到達(dá)壩前異重流界面雍高、厚度增加、含沙量增大，隨排沙洞的開啟排沙出庫。壩前異重流界面壅高和厚度變化是異重流在壩前的重要特征，對異重流攜帶泥沙多少、水庫排沙時(shí)間長短以及水庫排沙比大小等有直接影響。運(yùn)行到壩前區(qū)的異重流對水庫排沙運(yùn)用有著重要意義。因此，分析異重流在壩前區(qū)的厚度變化過程尤為重要。

2.1 厚度變化過程

異重流在壩前的厚度歷年都在變化，歷年變化過程見圖1。

圖1 壩前異重流厚度變化過程線圖

從圖1可以看出，異重流厚度歷年變化趨勢是逐年增厚，說明異重流效果逐年明顯，也說明了調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)的成功。

2.2 壩前異重流厚度與入庫流量關(guān)系

異重流在壩前的厚度與上游來水的大小有直接關(guān)系（見圖2），從圖2可以看出，異重流在壩前的厚度，隨著上游來水流量的變化而變化，當(dāng)流量約在3000 m3/s時(shí)，異重流厚度比流量約在4500 m3/s時(shí)，異重流到達(dá)壩前厚度大，當(dāng)流量達(dá)到5000 m3/s時(shí)，異重流厚度到達(dá)壩前明顯增大。根據(jù)這個(gè)規(guī)律，調(diào)水調(diào)沙實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)小浪底水庫水位降到合適位置，經(jīng)過多庫連調(diào)，入庫流量達(dá)到5000 m3/s以上。

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1673-8853（2016）10-0007-02

張保偉（1979-），男，工程師，主要從事水文水資源研究與管理工作。