院士、专家对《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究》的评审意见

发表日期:2006-03-29 浏览人数: 作者: 来源:水信息网  评论

对《小浪底水库泥沙多年调节运用与下淤河道进一步治理研究》的评审专家名单:

1 中国工程院院士 徐干清

2 中国工程院院士 韩其为

3 水利部规划院原副总工 陈清濂教授

4 水利部规划院原副院长 曾肇京教授

5 水利部原科技司长 戴定忠教授

6 国际泥沙中心秘长 胡春宏教授



对《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究》的评审意见

徐干清

一、多沙河道由于水沙变化引起河道演变规律的变化,从而改变了河道排洪输沙能力,加重河道淤积。这是一个值得十分重视的问题,在黄河下游特别突出。研究水沙变化后的河道演变规律,改进黄河下游河道整治方式,适应新的水沙特性,改善河道排洪输沙能力,是一急迫的治黄战略性研究课题。本研究课题对上述问题是一项重要的探索和研究,并且已取得很好的成果,对治黄工作具有重要义意。

二、将游荡性河道整治成稳定的窄深主槽,保留宽滩,既有利于提高中小洪水和平水期的行水输沙能力,又可在大洪水时仍可利用宽滩滞洪。这一整治河道的思路符合多沙河流的特性,是合理可行的。本课题在论证工作中,对窄深河槽的形成和提高行洪输沙能力的机理方面,作了比较深入的研究,结论可信。

三、结合高食沙水流特性,利用小浪底水库进行泥沙的多年调节,在丰水年洪水期集中控制冲沙,平枯水年蓄水拦沙兴利,这是一个比较“理想”的水库运用方式,课题论证中做了有益的探索。但这一问题,十分复杂。如多年蓄积于水库的泥沙在丰水年洪水期能否形成在整个冲沙过程都是高含沙水流?水库累积性淤积的速度?以及冲沙用水与兴利用水有一定矛盾,如何协调解决等问题都须继续深入研究。论证中所引用恒山、王瑶等水库放空排沙的实例,有一定的说服力;但这些水库都较小,洪水量小,水库放空冲沙历时短,与小浪底水库的运用,有一定差异。建议对比问题,除继续探讨机理,总结实践经验外,争取进行必要的中间试验。

四、小浪底水库与三门峡水库联合调度运用,势必增加三门峡水库汛期蓄水拦沙时间和抬高运用水位,对库区淤积和潼关河床的抬高有一定影响,应慎重考虑。建议结合三门峡水库今后改变运用方式和进行必要改建的可能性进一步深入研究。

五、建议选用20世纪70年代以来,有代表性的,较长水文系列,考虑不同的灌溉、发电要求,按设想的水库调度原则,进行水库调洪调沙和整个下游河道行洪输沙效果,以及对兴利的影响,进行分析计算,以验证成的可靠性和可行性。(完)



对“小浪底水库泥沙多年调节运用与下游的河道进一步治理研究”的几点评论

韩其为

1、本项研究立项是及时的、必须的、有很强的针对性。

2、通过对北洛河、渭河、黄河大量高含沙量实例资料分析、研究、明确了河道高含沙量的一些特性,包括浑水容重加大、流变性质有所变化,沉速减小,含沙量分布均匀。挟带悬移质的粒径变粗,以及挟沙能力加大。后者主要得益于沉速的减小。这些结论都是可靠的。

3、通过对河道输沙、特别高含沙水流输沙及河床冲淤研究,揭示了窄深河槽有较大输沙效果和高含沙量水流加大输沙能力的作用,提出了高含沙洪水输走黄河下游泥沙的方案,以加大下游河道输沙能力,减少淤积及水位抬高。这个方案是有根据的,值得进一步研究。

4、根据高含沙量易冲,也易淤的特性,以及北洛河、渭河塑造窄深断面的事实,以及花园口河槽宽度与含沙量成反比的关系,提出在黄河游荡河段塑造窄深河槽断面的想法,是有根据的。在此基础上提出的宽滩窄河治理游荡性河段的原则,即宽河滞洪淤滩,窄槽用于输沙的原则在定性上是恰当的。

5、为利用洪水输送高含沙量,提出了小浪底水库集中排沙,即空库迎洪,通过溯源冲刷和沿程冲刷以制造高含沙量,依靠大洪水(特别涨水期)输沙入海的思路有所创新。并利用一些经验公式对水库制造高含沙量水流及下游河道冲淤作了预估。得到了好的效果。

综上所述,本项研究在多年工作的基础上,搜集、分析了大量实例资料,掌握并利用了高含沙水流特性,窄深河道(实为不同河型)输沙的差异,水库调水调沙的功能,以制造高含沙量水流,加大下游河道输沙能力,塑造游荡段新的横断面,以尽可能多输沙入海。这些环节组成了一个较为完整的改造下游河段和加大输沙入海的方案。本研究思路清楚、概念正确,有新的看法和观点,是一项很好的成果,为小浪底水库运用和下游河道治理提供了一种新的途径,值得进一步深入研究。从整体看本项研究达到国际先进水平。

当然本项研究也存一些不清楚和值得今后改进的。(1)每次冲刷前水库要泄空,在含沙量未大量增加前,要浪费一定水量,在水资源紧缺的黄河是否允许。(2)对游荡性河段依靠高含沙水流塑造的断面,虽然与流量、含沙量有关(正如报告给出的公式),并且需要一定时间才能完成塑造,因此其断面尺寸是变化的,如何控制?还是任其冲刷,对此尚缺乏深入成果。(3)报告中强调了冲刷后游荡性何段平滩流量加大,特别是花园口以上,可达20000m3/s以上,这对下游河道输沙是有利的,但是没有滞洪淤沙。加大了下游道洪峰,山东河道漫滩严重,对下游防洪是否无害。(4)有一些泥沙运动理论已解决的问题,不应作为高含沙量水流特点,如含沙量分布均匀(图4-3及封面)完全能用扩散理论含沙量分布公式说明。图为此时Z=W/u≤0.03。其次公式(9-6)缺乏合理根据,水流与含沙量(挟沙能力)的关系不是指冲起部分,而是指总含沙量。难道不影响冲刷?总之报告中运用已有的理论不够。事实上再如提出“底沙运动速度滞后洪水传播速度”,进而认为是涨冲落淤的原因,在理论上,也没有根据,同时也缺乏实际资料证实,不仅利津河床涨冲时,推移质未到,就是落淤是(花园口的)推移质也未到。涨冲落淤是另外的原因。(5)游荡段整治,其河型是否需要改变,整治成什么样的河型对这个重要问题,报告未涉及,以后似应专门研究。(完)



《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究》评审意见

陈清濂

黄河防洪安全,历来是我国心腹之患,干旱缺水又日益突出,各方关注。随着上中游龙羊峡、刘家峡、小浪底等水库工程建成投入运用,由于水库调控作用,黄河各河段的水沙特性发生较大的变化;近年来,流域的国民经济和社会发展较快,用水量增加,黄河流量锐减,下游河道经常断流或流量很小,致河道主槽淤严严重,行洪能力降低,防洪形势严峻。黄河流径广大的黄土高原和干旱、半干旱区,水少沙多的特点今后很难根本改变,如何治理控制泥沙,合理改善水资源,加强下游河道整治,使其满足流域社会经济发展的要求,又保证下游防洪的安全,是各方面十分关注的问题。

《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游道进一步治理研究》,针对近期尤其是近年来黄河水沙特性的变化,黄河下游河道主槽淤积严重的情势和防洪新问题,根据黄河下游不同的河段河道的输沙特性和艾山的下河段河道大流量可输送较高含沙量的潜力,分析三门峡水库运行初期蓄水拦沙阶段清水下减,黄河下游河道滩地崩塌,主槽摆动,河势变化以及窄深河槽行洪,输水能力强的特性,提出了科学调度,合理利用小浪底水库调水调沙,结合黄河下游河道整治,改造高村以上宽浅,游荡性河道成为稳定和输沙能力较强的窄深河槽;集中较大流量输沙,减少艾山以下河段的淤积的设想,并对小浪底合理的运用方式,尤其是对泥沙进行多年调节的合理性和可能性,利用洪水期冲刷造成高含沙水流的可行性进行了分析研究,对小浪底水库不同调控方案黄河下游减淤效果进行了估算。泥沙问题十分复杂,治理黄河更非易事,如何合理调水调沙,使其满足流域社会经济发展的需要,又不恶化黄河下游防洪形势,需多方研究,各方共同努力,本文利多年来各方面研究成果和本研究课题同志的研究提出的成果,具有一定的科学根据,进行过一些分析估算,尽管还是初步的,也具有重要的意义,提出的调水调沙和黄河下游治理的设想,对进一步控制黄河水、沙、治理黄河下游具有一定的价值。

经多年的努力,在黄河上中游建设了较多的控制水库工程,有较强的调控水、沙的能力,但由于影响来水、来沙的因素多,目前还不能准确预测,对水、沙进行调控,还要受许多条件的制约,小浪底水库是黄河中游最下段具有较强调控黄河水、沙能力的大型水库,为此建议将本文提供有关主管部门,可能时在制定其调度运行方式时考虑进行适当的试验,并观测其效果,检验本研究提出的设想的合理性和可行性。(完)



对《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究》的意见

曾肇京

本研究报告收集了大量黄河等多沙河流的实际资料,并进行了深入分析,对高含沙水流运动及输沙特性做了全面研究,科学论述,提出在黄河新的水沙条件下,采用一般的“蓄清排浑”运用方式,既不能解决库区的冲淤平衡,也不能解决下游河槽萎缩,平滩流量减少的问题,因此,小浪底水库采用较大洪水并加入一定蓄水量调水、调沙,并利用下游河道输沙潜力输沙入海,以达到水库长期维持调节能力,又为下游塑造有利于输沙的新河槽,维持河流的生机等基本结论是可信的。

实践证明,窄深式河槽有利于高浓度输沙,而当前主要问题是高村以上宽浅河段不适应高含沙水流的长距离输送。报告提出利用水库调水调沙与河道、控导整治措施相结合,在稳定河势前提下,保持较大平滩流量的结论是正确的。但由于来水来沙的不确定性,河段又很长,因此稳定河势,河槽由宽浅向窄深转化,需要一个长期而复杂的过程。对于这个过程中的小浪底水库如何调节运用和河道如何不断整治还需进行深入研究。

报告提出,小浪底泄空水位越低,水库的调沙能力越强,输沙用水越经济,并要避免小水带大沙等意见是正确的。为此,需要有较大流量,较长时间,在黄河水资源紧缺情况下,利用较大洪水是合适的。由于黄河上游控制工程较多,出现较大洪水机遇减少,同时出现较大洪水的随机性很强,采用小浪底单库调水调沙,在运用时困难较多。报告中提出利用小浪底上游水库(如三门峡)的运用,适时补水增加冲沙流量,使小浪底水库及早放空,对提高冲沙效益极为有利的结论也是合理的,但在实际运用中是否可行,对上游水库蓄水会带来什么新问题,需进一步补充研究。(完)



对《小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究》的意见

戴定忠

黄河水科院完成的“小浪底水库泥沙多年调节运用与游河道进一步治理研究成果,是一项很有实用价值的科研成果:

该项成果,针对当前黄河水沙变化的特点,深入分析了黄河下游河道,在不利来水、来沙情况下,河道输沙能力,尤其高含沙洪水产生的“异常”现象及窄深河槽的泄洪推量等问题后,提出了“小浪底水库应采取泥沙多年调节的运用方式”,这一构想很有创意。同时提出下游河道整治的思路,控制游荡性河道为“窄槽宽滩”,既能适应洪水排沙,河槽少淤。并使艾山以下河段的洪水造床输沙作用增强,山东河段的泥沙淤积将明显减少。上述构想能在实践中验证;对治黄事业是巨大的贡献,特别是对多沙河流水库经济运用,长期保持有效库容,将是一项新的举措;为了能有效的实施,建议先进行实物模型和野外中间试验,如可在黄河中游运一个中型水库或稍大些的水库,山西恒山水库,最好请黄委会用上专项中间试验经费,则更有把握在小浪底水库运用。

总之,有限的水库库容,不可能拦蓄无限的沙量,进入水库的泥沙,要处理,唯一的办法是给出路。用小水排大沙,并充分考虑下游河道输沙能力。实属一个极好的水库调度运用方式。

该成果资料翔实,分析途径正确,充分运用当前泥沙理论研究基出,系统性强,针对性强,是一项理论与实际结合的创新成果,具有先进水平,推荐给予奖励。(完)



关于“小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究”项目的意见

胡春宏

黄河是举世闻名的多沙河流,从中游挟带入河的大量泥沙是造成黄河下游河床淤积抬高、形成悬河,导致洪水威胁等一系列问题的根本原因,泥沙问题也是黄河难治的症结所在。随着人类活动的加剧,近年来黄河来水来沙情况发生了很大的变化,使得下游主河槽淤积严重,洪水位抬高、平滩流量减小。过洪能力降低,出现了小水大灾和长时间的断流。在新形势下,黄河下游到底应该如何治理,是一个难度非常大的课题。本项目以小浪底建成投入使用为契机,在详细研究黄河下游各河段输沙特性、输沙潜力、高含沙洪水在宽浅河段演进中产生“异常”现象原因、窄河槽过洪能力及对河道整治影响的基础上,对小浪底水库的运用方式与下游河段的治理进行了深入系统的研究,取得了以下几方面创新性成果:

1、在龙羊峡和刘家峡水库联合运用的条件下,三门峡水库采用“蓄清排浑”运用方式对泥沙进行年调节具有很大的局限性,经常出现小水排大沙,引起下游河道主槽严重淤积,二级悬河进一步发展,平滩流量减小,洪水的造床与输沙作用减弱。针对以上情况,提出了小浪底水库应采取泥沙多年调节的运用方式,平枯水年蓄水拦沙运用,尽量避免小水带大沙出库,在较大洪水时集中泄空冲刷产生高含沙量洪水,通过淤滩刷槽塑造窄深河槽改造高村以上宽浅河道,充分利用洪水输沙入海。

2、单纯用河道整治工程治理游荡性河道是困难的。通过小浪底水库调水调沙运用改变进入下游的水沙条件,配合宽河道整治工程建设,把高村以上宽河道改造成稳定的窄深河槽,为河道输送高含沙洪水创造条件,提出了小浪底水库运用与宽河道整治相结合的思路。

3、资料分析表明,窄深河道具有很强的输沙能力,且输沙不淤流量随来水来沙条件的变化将作出相应的调整,艾山以下河段不淤流量近年已降为1000~1500m3/s,河道输沙能力迅速提高,只要小浪底水库能把泥沙调节到洪水期输送,下游河道通过河宽的调整,可充分利用下游河道输沙入海,为长期保持输沙平衡提供了条件。

4.小浪底水库与三门峡水库联合调水调沙运用,可大大提高小浪底水库的调沙效率,使黄河水资源得到更充分的利用。

以上成果建立在可靠的资料基础上,突破了传统的模式,丰富和发展了治黄思路,为黄河下游河道的改造与治理提供了科学的依据。(完)

[责任编辑:文心竹]

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