黃河上游沙漠寬谷河段水沙調控研究.pdf

1、近年來,受氣候變化、沙漠擴張、水庫調蓄、用水增加等影響,黃河上游沙漠寬谷河段河道水沙關系變異,河槽萎縮,在干流、支流形成了“新懸河”,導致寧蒙河段“小水致大災”,洪凌災害頻發(fā),直接危及黃河的河道安全。本文研究了黃河上游沙漠寬谷河段水沙調控,旨在通過黃河上游梯級水庫群水沙聯(lián)合調度,人工塑造適宜于沖刷河道的洪峰過程,遠距離沖沙輸沙,改善上游河道不和諧的水沙關系,減緩河道淤積。因此,研究成果對于對維護寧蒙河段沖淤的相對平衡、保障凌洪安全以及豐

2、富梯級水庫群水沙聯(lián)合優(yōu)化調度理論,具有重要的理論意義和應用價值。
　　本文針對黃河上游沙漠寬谷河段的水沙調控問題,基于以往黃河泥沙治理的經驗和成果,對梯級水庫運行對下游河道的沖淤影響、河道輸沙規(guī)律及過流能力、水沙調控指標及方案集、水沙聯(lián)合調控模型建立及求解等進行了深入的研究,取得的主要成果如下:
　　(1)提出了黃河上游沙漠寬谷河段的水沙調控模式,即以水庫“調”為主,“固-攔-放-挖”為輔的綜合水沙調控模式;考慮上游梯級水庫

3、群防洪防凌、供水、發(fā)電、沖沙輸沙等多調控目標,對黃河水沙調控的基本概念重新定義,分析了現有水沙調控的目標、手段、模型和方法等,奠定了梯級水庫群水沙調控的理論基礎。
　　(2)根據黃河上游梯級水庫歷年運行情況和沙漠寬谷河段沖淤變化數據,從正反兩方面分析了水庫運行對下游河道沖淤的影響;借鑒小浪底調水調沙成功經驗,從水庫的調控庫容、可調水量、調控流量、以及洪水對河道的沖刷效果等因素的分析,論證了水庫進行水沙調控的合理性和可行性。

4、　　(3)由各區(qū)間河段流量與河道沖淤量的響應關系,闡明了各河段的水沙規(guī)律,得出了黃河上游沙漠寬谷河段各區(qū)間水沙閾值系列,回答了“多大流量能沖動多大含沙量的細顆粒泥沙”這一關鍵問題;建立了場次洪水輸沙量計算模型,確定了各斷面的輸沙能力,回答了“不同場次洪水能夠帶走多少泥沙”這一關鍵問題,為量化流量與沖淤量的轉化效果、分析水沙調控方案提供了科學的理論依據。
　　(4)在構建研究區(qū)域標準化黃河堤防以及保證河道過流安全的前提下,得到了各河

5、段的平灘流量和最大流量,量化了河道過流能力,為在安全條件下進行水沙調控創(chuàng)造了條件。構建了黃河上游沙漠寬谷河段的水沙調控指標體系,給出了水沙調控方案集。
　　(5)建立了多目標梯級水庫群水沙聯(lián)合優(yōu)化調度模型,采用基于可行搜索空間結構優(yōu)化的改進粒子群算法對模型進行了求解,論證了模型及算法的合理性、準確性、可靠性和先進性;通過方案計算獲得了各調控方案的全局均衡解。
　　(6)獲得了不同年份、不同調控主體、不同調控手段情景下的調控成