维持黄河下游主槽平滩流量4000m3／s所需水量.pdfVIP

水 利 学 报 年 月 第 卷 第 期 文章编号 维持黄河下游主槽平滩流量 所需水量 刘晓燕 申冠卿 李小平 张原锋 黄河水利委员会 河南郑州 黄河水利科学研究院 河南郑州 摘要 基于黄河下游历史实测资料 分析了流量 水量 含沙量和来沙量等主要因素与主槽形态的响应关系 通过对 未来入黄泥沙形势 黄河下游洪水形势 黄河下游不同量级洪水的挟沙能力 不同量级及历时的洪水塑槽机理分 析 阐述了小浪底水库运用后进入黄河下游的泥沙将主要在洪水期下泄的特点 以及未来下游来沙量 亿 亿 情况下 黄河下游主槽不萎缩所需洪水条件 即维持下游主槽过流能力 左右 对应的塑槽水量应维持在 亿 亿 关键词 主槽 平滩流量 输沙量 径流条件 中图分类号 文献标识码 黄河下游主槽的河床阻力小 流速大 是排洪输沙的主要通道 其排洪能力一般占全断面的 输沙则几乎全部依靠主槽 因此维持主槽一定的排洪输沙能力对保障整个河道的排洪输沙功能至 关重要 近两年 作者从黄河下游高效输沙或冲刷要求 防御大洪水要求 滩区群众生存和生活要求 未 来下游可能提供的水沙条件等方面论证认为 未来黄河下游主槽的过流能力至少应维持在 左 右 本文则着重探讨将其主槽过流能力维持在 左右所需要的水量 以下简称塑槽需水 影响黄河下游主槽形态的主要因素分析 研究塑槽需水显然应从主槽塑造机理和影响因素入手 在重力作用下 水流从河流上游流向下游 在此过程中 水体势能不断转化成动能 由于自然状态 下蒸发和渗漏等自然损失量不大 故这种能量转换主要表现为水流流速的增加 另一方面 水体动能又 不断被消耗于河床形态塑造和泥沙等物质的搬运 结果使水流动能损耗 主要表现为水流速度减小 由 此可见 主槽形态塑造是水流以其动能克服阻力做功的结果 从物理学基本概念可知 水流动能与流速的平方和水体质量 简称水量 成正比 因此水流速度和水 量是影响主槽形态塑造的主要动力因子 因一般情况下流速随流量增大而增大 故也可将流量和水量 视为影响主槽形态塑造的主要动力因子 不过 对于黄河下游冲积性河床 由于动能是由势能转化而来 且河床阻力随流速增大而增大 河床 断面随流量增大而导致的湿周和糙率变化 流速在河床塑造和泥沙搬运等做功过程的损耗 其水流流速 并不一直随流量增加而无限增大 利用实测资料点绘黄河下游典型断面流量与主槽平均流速的关系发 现 图 当流量大于 左右后 主槽平均流速基本不再增加 说明该流量是下游水流 造床能力随流量增加而增幅变缓的拐点 此结果与以往关于河道排沙比与流量变化关系研究的结论是 收稿日期 基金项目 国家科技支撑计划项目 作者简介 刘晓燕 女 河南永城人 教授级高级工程师 近年主要从事河流健康和环境流量研究 基本一致的 即当下游流量大于 左右后 水流的输沙或冲刷效率增加幅度非常缓 慢 由此可见 在可利用水量一定情况下 应使下泄水流的流速大于该临界流速 以高效发挥水流的塑 槽作用 小浪底水库运用后 将天然中小洪水流量过程调控成为流量大于 的高效塑槽洪水是 必要和可能的 在计算未来塑槽需水时应对此特点充分考虑 在流量一定情况下 径流历时 即水量 显然是决定水流输沙或冲刷能力的关键因素 径流历时越 长 可输送入海的泥沙量越大 对河床的塑造作用越大 如近十多年来 虽然黄河下游平水期流量只有 但因其历时较长 实测资料表明其年冲刷量约达 亿 亿 图 黄河下游流量与流速的关系 花园口 图 黄河下游流量与流速的关系 利津 主槽断面形态是流量和径流历时共同作用的