黄河小浪底水库库区水流泥沙运动规律分析

作者简介：刘志刚（1989—），男，汉族，郑州大学水利与环境学院，水利水电工程专业

栾正伟（1990—），男，汉族，郑州大学水利与环境学院，水利水电工程专业

摘要：1997～2001年黄河小浪底水库库区水文泥沙测验资料，采用水文分析的方法，分析施工运用期、蓄水运用初期等不同时期库区各因子站的水流泥沙运动特征、库区泥沙淤积量及其淤积形态和水库初期运用的回水影响等，并着重分析2000年洪水期含沙量变化过程以及库区泥沙淤积上延现象，初步得出库区不同时期的水流泥沙运动基本规律.由于受当时设站规模的限制，库区水文泥沙资料尚存在不足.今后需加强小浪底水库泥沙淤积状况的监测，收集更广泛的库区水流泥沙资料，为制定小浪底水库运行调度方式奠定基础.

关键词：水流泥沙；库区淤积；小浪底水库

黄河小浪底枢纽工程位于三门峡下游130km的黄河干流最后一段峡谷的出口处，是黄河干流在三门峡水库以下唯一能够取得较大库容的控制性工程，控制着黄河流域面积的92.2%及水量、沙量的90.5%和98.15%，是一座具有防洪、减淤、发电、灌溉和防凌等综合效益的大型水利工程.坝顶高程281m，最大坝高154m，总库容126.5亿m3，防洪库容40.5亿m3，电站装机容量1800MW.库区流域属土石山区，沿黄河干流两岸山势陡峭，沟壑纵横，河道边界为石质河床.1997—2001年黄河水利委员会水文水资源局在小浪底库区进行了水库运行初期水文泥沙因子观测①，为分析库区水流泥沙运动特征、库区泥沙淤积以及水库运行方式等提供了依据.本文即依据库区水文测验资料，对库区水流泥沙运动特征进行分析研究.

1.施工运用期的水流泥沙运动

1.1库区冲淤变化

自1997年汛后截流至1999年10月下闸蓄水前，小浪底入库最大洪峰流量仅5170m3/s（1998年7月），洪水期在坝前局部河段存在短时段壅水现象，库区绝大部分河段仍处于自然河道状态.据断面法测量结果计算，1997年10月一1999年9月库区累积淤积0.1827亿m3，淤积主要集中在干流15断面（距坝25km）以下，因此小浪底水库施工运用期三门峡至小浪底河段除了坝前局部河段略有淤积外，其余河段基本无冲淤变化，河床仍保持稳定状态.

三门峡水文站1999年的水位流量关系单一，也说明此段河床处于稳定状态.

1.2洪水期调蓄作用分析

小浪底水利枢纽工程施工期遭遇的最大洪水发生在1998年7月，这场洪水主要来自三门峡以上，7月15日5时三门峡最大出库流量为5170m3/s，最大含沙量为341kg/m3.经小浪底工程调蓄，7月15日17时小浪底站洪峰流量为4460m3/s，最大含沙量为310kg/m3.洪水期间小浪底度汛围堰最高水位达158.40m，相应蓄水量为1.1亿m3.

本次洪水三门峡至小浪底的洪峰削减率为13.7%，洪峰传播时间为12h，前几年几场相近洪水相比，洪峰削减率明显增加，洪峰传播时间有所延长，表明小浪底工程在施工期对洪水演进有一定的调蓄作用.根据沙量平衡法计算，小浪底库区洪水期（7月5日一24日）淤积0.64亿t，洪水过后发生冲刷0.65亿t，整个汛期（7—10月）库区累积冲刷0.01亿t，冲淤基本平衡，基本反映了小浪底水利枢纽工程施工期滞洪时产生淤积、洪水过后发生冲刷或微冲微淤的演变特点.

2.2000年洪水期含沙量沿程变化

2000年为小浪底水库下闸蓄水后第一个运用年，该年度黄河为枯水枯沙年，三门峡站年径流量为163.1亿m3，汛期仅为67.2亿m3.汛期三门峡站有3次洪水过程，其中最大洪峰流量为2840m3/s.三门峡站、河堤站三次洪水过程相应含沙量变化过程如下：

2000年7月8～13日，库水位195～197m，河堤站处于自然河道状态，该站日均含沙量与三门峡站相比减小不多，说明入库泥沙绝大部分通过河堤断面向下输移.2000年8月15～24日，库水位208～214m，河堤站已受回水影响，该断面日均含沙量比三门峡站递减60%左右，表明三门峡站来沙量大部分已淤积在河堤站以上.2000年10月9～16日，库水位227～233m，回水范围在距坝80km以上，洪水期河堤站含沙量很小，反映出本次洪水三门峡来沙的绝大部分淤积在河堤断面以上.受小浪底水库蓄水的影响，2000年出库沙量仅0.044亿t，仅占来沙量3.57亿t的1.2%，全部集中在汛期.

3.2000年水库淤积上延现象初析

水流进入回水区后，流速减小，泥沙落淤，落淤又促使水流条件改变，使回水区以上一定范围内普遍淤积抬高，这种淤积自回水末端向上游发展的现象，称为水库淤积上延现象2.三门峡水库2000年10月22日以后泄放清水，小浪底坝前水位为233.20m，平交于1999年6月实测纵剖面图上的47断面，距坝里程为88.54km，称0.淤积末端位于51断面，L一101.61km，则淤积上延系数K=L/L。=1.15.与蒲河巴家嘴水库K值1.10值接近；较青铜峡水库K值（1.06）略大；较三门峡水库的黄河小北干流的K值（1.46）小0.31.三门峡到小浪底截流前平均河床比降为0.108%，龙门到潼关河底比降为0.0424%.因此小浪底水库淤积上延范围即K值较三门峡水库小是合理的.

4.结语

1997—2001年小浪底库区水文泥沙测验是在水库初期运用期间进行的，对制定水库运行方式具有重要的参考价值.随着水库运用时间的推移，库区水流泥沙运动规律将发生较大调整.为了探寻水库调度运用的合理方式，实现水库调水沙，达到下游塑造窄深河床的目的，仍然需要对库区水文泥沙运动做进一步的测验工作.（作者单位：郑州大学水利与环境学院）

参考文献：

[1]程龙渊，刘拴明.三门峡库区水文泥沙实验研究[M].郑州：黄河水利出版社，1999.132—135.

[2]钱宁，张仁，周志德.河床演变学[M].北京：科学出版社，1987.435—438.

[3]杨庆安，龙毓骞.黄河三门峡水利枢纽运用与研究[M].郑州：河南人民出版社，1995.106一l12.