第４１卷第９期２００８年９月
天津大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｒ０１．４１Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２００８
黄河调水调沙实践
张金良
水利部黄河水利委员会防汛办公室。郑州４５０００３
摘要：黄河水少沙多，水沙不协调．通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段塑造协调的水沙关系，有利于下游河道减淤甚至冲刷．开展全程原型观测和分析研究，检验调水调沙调控指标的合理性，进一步优化水库调控指标。探索调水调沙生产运用模式，为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行方式提供重要参数和依据．２００２－－２００７年。黄河水利委员会进行了３次黄河调水调沙原型试验和４次调水调沙生产运行，效果显著，成果丰富，取得了巨大社会效益和经济效益．
关键词：黄河；调水调沙；河道治理；异霞流中图分类号：ＴＶ８８２．１
文献标志码：Ａ
文章编号：０４９３．２１３７（２００８）０９．１０４６．０６
Ｐｒａｃｔｉｃｅｏｆ
Ｗａｔｅｒ
ａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ
ＺＨＡＮＧＪｉｎ—ｌｉａｎｇ
（ＦｌｏｏｄＣｏｎｔｒｏｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅＯｆｆｉｃｅ，ＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ
ｗａｔｅｒ
ａｌｅ
ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗ
Ｒｉｖｅｒｆｏｒｌｅｓｓｗａｔｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｈａｒｍｏｎｙｂｅｔｗｅｅｎ
ａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ。ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｎｉｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ
ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｘａｍｉｎｅｄ
ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ
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ＲｉｖｅｒａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｆｒｏｍ２００２
２００７，ｔｈｒｅｅ
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ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ；ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｃｈａｎｎｅｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｄｅｎｓｉｔｙ
黄河问题的症结在于水少沙多、水沙不协调，相应的解决措施是增水、减沙与调水调沙，以塑造与黄河相适应的协调的水沙关系．长期的分析研究表明，黄河下游河道具有“泥沙多来、多排、多淤，少来、少排、少淤”的输沙特点…．在一定的河道边界条件下，其输沙能力与来水流量的高次方（大于１次方）成正比，与来水含沙量也存在明显的正比关系．黄河虽然水沙严重不协调，但只要能找到一种合理的水沙搭配，水流就能尽可能多地将所挟带的泥沙输送入海，同时又不在下游河道造成明显淤积，还可显著节省输沙用水量．调水调沙是在充分利用河道输沙能力的前提下，利用水库的可调节库容，对来水来沙进
行合理的调节控制，适时蓄存或泄放水沙，变不协调的水沙过程为协调的一种技术手段，可实现减轻下游河道淤积甚至冲刷下游河槽的目的【２】．黄河下游输沙规律的研究，逐步奠定了调水调沙的理论基础．特别是小浪底水利枢纽工程规划设计阶段、国家“八五”和“九五”科技攻关、小浪底水库初期运用方式研究等研究成果的提出，使得调水调沙作为解决黄河下游水沙不协调关键措施之一的理念逐步形成．调水调沙最终要通过水库的调度运用来实现，相对于黄河来水，黄河中游的万家寨和三门峡等水库调节库容很小，无法单独承担调水调沙任务．小浪底水利枢纽工程的建成运用，使得开展大规模调水调沙成为可能．
收稿日期：２００８－０４—０６；修回Ｅｔ期：２００８－０６—０２．
基金项目：国家“八五”重点科技攻关项目（８５—９２６）；国家“九五”重点科技攻关项Ｉ二１（９８—９２８）．作者简介：张金良（１９６３一
）。男，教授级高级工程师，博上生导师．
通讯作者：张金良，ｊＩｚｈａｎｇ＠ｙｅｌｌｏｗｒｉｖｅｒ．ｇｏｖ．ｃｎ．
万方数据
２００８年９月
张金良：黄河调水调沙实践
・１０４７・
１指导思想和目标
１）指导思想
通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段，把不同来源区、不同量级、不同泥沙颗粒级配的不平衡的水沙关系塑造成协调的水沙过程，有利于下
游河道减淤甚至全线冲刷．开展全程原型观测和分
析研究，检验调水调沙调控指标的合理性，进一步优化水库调控指标，探索调水调沙生产运用模式，以利长期开展以防洪减淤为中心的调水调沙运用，为新形势下践行可持续发展水利、促进人与黄河和谐相处奠
定科学基础，为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行
方式提供重要参数和依据．继而深化对黄河水沙规律的认识，探索黄河治理开发新途径．
２）总体目标
检验、探索小浪底水库拦沙初期阶段运用方式和调水调沙调控指标；实现下游河道全线冲刷，尽快恢复下游河道主槽的过流能力；探索调整小浪底库区淤积形态和下游河道局部河段河槽形态；探索黄河干支流水库群水沙联合调度的运行方式并优化调控指标，以利长期开展以防洪减淤为中心的调水调沙运用；探索黄河水库、河道的水沙运动规律．
在总的指导思想和总体目标下，每次又根据当年的实际情况，对调水调沙指导思想和目标略作调整．
２调水调沙概况
２．１
小浪底水库拦沙初期所处的特殊阶段及有关调水调沙的前期研究成果
小浪底水库拦沙初期，输沙率相对较小【３】．但通
过水库的合理调度，下游河道可能达到较好的冲刷效率，提高过流输沙能力．在不显著影响下游河道冲刷效率的前提下，水库尽可能利用异重流排沙，减缓拦
沙库容的淤损，也是调度运用中应考虑的重要问题之
黄河下游防洪和治理开发中面临着许多亟待解决的焦点问题．其中，尤以尽快恢复下游主槽的行洪排沙
能力，缓解两岸滩区１８１万群众人水难以和谐相处和“二级悬河”危险局面为当务之急．综合考虑各方面的利弊，小浪底水库调水调沙应以保证下游河槽沿的调水调沙运用开展了大量的分析研究，并根据水库
万
方数据拦沙初期运用的特点提出了水库调水调沙运用的调控指标．
２．１．１调控流量
调控流量系指水库调节控制花园口断面两极分
化的临界流量．黄河下游含沙量小于２０ｋｇ／ｍ３的低含沙水流，随着花园口流量的增加，下游河道的冲刷发展部位随之下移．当花园口流量为ｌ０００
ｍ３／ｓ左右时，冲刷可发展到高村附近，高村以上冲刷较弱，高
村以下微淤；当花园Ｅｌ流量为１０００—２６００
ｍ３／ｓ时，
高村以上冲刷增强，冲刷逐步发展到艾山附近，艾山
以下微淤；当花园ＶＩ流量为２６００
ｍ３／ｓ时，艾山至利
津河段微冲；当流量大于２
６００
ｍ３／ｓ时，全下游冲刷，
艾山至利津河段冲刷逐渐明显．考虑到小浪底水库初
期运用时出库含沙量较低，一般为低含沙量洪水，下游河道目前平滩流量较小，为了使各河段均能发生较为均匀的冲刷，尽可能提高下游河道的减淤效果，确定控制花园口断面调控流量为２６００—３７００ｍ３／ｓ１４Ｊ．
在以往研究成果的基础上，采用１９８６—１９９９年
的调水调沙方案，进一步进行分析计算，起始运行水ｍ、调控流量２
６００
ｍ３／ｓ时，调控库容采用８×
１０８
ｍ３基本可以满足调水调沙运用要求．
根据最低发电要求水位，５号和６号机组要求小
ｍ．１号至４号机组要ｍ．综合分析，调水调沙下限ｍ．
尽管对小浪底水库的调水调沙已进行了深入研
根据多年的研究成果，２００２—２００４年黄委会进
首次试验
２００２年５月和６月份，黄河上中游来水较近几
２．１．２调控库容
历年的实测水沙过程，按照２０００年水利部审查通过位２１０２．１．３调水调沙下限运用水位
浪底库水位最低不能低于２０５求库水位不能低于２１０运用水位采用２１０
究并有大量的技术储备，但面对复杂多变的水沙条
件、下游河道边界条件和全新的水库群水沙联合调度技术，面对黄河长治久安与区域经济、社会发展的矛盾，仍有许多问题需要通过科学试验，特别是原型试验加以检验．通过试验总结其中各个环节的经验。深化对其关键技术问题的认识至关重要．因此，调水调沙生产实践与试验相辅相成，同样是极其重要的．２．２调水调沙试验
一．由于进入黄河下游的水沙关系严重不协调，使得
程全线冲刷，尽快恢复其行洪排沙的基本功能为前
行了３次调水调沙试验．根据不同来源区水沙条件、水库蓄水情况和工程调度原则，采用了３种不同的试验方案．
２．２．１
提．同时，尽可能使小浪底多排沙出库．长期以来，黄
委联合国内其他科研单位和大专院校对小浪底水库年同期偏丰．截止到６月底，小浪底水库水位已达到
天津大学学报
第４ｌ卷第９期
２３６．０９ｍ，水库蓄水量为４３．４１×１０８ｍ３，汛限水位
２２５
ｍ以上水量为１４．２１
Ｘ
１０８
ｍ３．利用汛限水位以
上水量加上对未来几天的预估来水，具备了调水调沙试验的水量条件．
综合考虑下游部分河段主槽过洪能力已不到
３０００
ｍ３／ｓ的河道条件、水库的蓄水量和试验目标，
确定本次试验的方案为控制黄河花冈口站流量不小
于２６００ｍ３／ｓ，时间不少于１０ｄ，平均含沙鼍不大于
２０
ｋｇ／ｍ３，相应的艾山站流量为２
３００
ｍ３Ｉｓ左右，利津站流量为２０００
ｍ’／ｓ左右．
２００２年７月４日上午９时，小浪底水库开始按调水调沙方案泄流，７月１５Ｅｔ９时小浪底出库流量恢复正常，历时共１１ｄ，平均下泄流量为２７４０
ｍ３Ｉｓ，下泄总水量为２６．１×ｌ
０８
ｍ３，其中河道入库水量
１０．２
Ｘ
１０８
ｍ３，小浪底水库补水１５．９
Ｘ
１０８
ｍ３（汛限水
位以上补水１４．６×１０８ｍ３），出库平均含沙量为
１２．２
ｋｇ／ｍ３．花园ＶＩ站２
６００
ｍ３／ｓ以上流量持续１０．３
ｄ，平均含沙量为１３．３ｋ∥ｍ３．艾山站２３００ｍ３／ｓ以上流量持续６．７ｄ．利津站２０００ｍ３／ｓ以上流量持续９．９ｄ．７月２１日，调水调沙试验流量过程全部入海．２．２．２第２次试验
２００３年８月２５日至１１月初，黄河发生了历史上罕见的秋汛．至２００３年９月５日８时，小浪底水库蓄水位已达２４４．４３ｍ，相应蓄量５３．７
Ｘ
１０８
ｍ３，距９
月１１日以后的后汛期汛限水位相应蓄量仅差６．２×
１０８
ｍ３．同时，在前期的调度中，三门峡水库采取了敞
泄排沙运用，在小浪底水库形成了高程为２０４．４ｍ、
厚度为２２．２ｍ的浑水层．
花园口调控指标确定为：①流量调控，以小花间
来水为基流，控制小浪底出库流量在花园口站进行叠加，控制花园Ｅｌ站平均流量在２
４００
ｍ３／ｓ左右．②含
沙量调控，以伊洛沁河含沙量为基数，考虑小花干流河道的加沙量，调控小浪底水库的出库含沙量，控制花园ＶＩ站平均含沙量在３０ｋｇ／ｍ３左右．
９月６Ｅｔ９时开始试验，９月１８日１８时３０分结束，历时１２．４ｄ．小浪底水库下泄水量为１８．２５×
１０８
ｏ，沙量０．７４×１０８ｔ，平均流量ｌ
６９０
ｍ３Ｉｓ，平均
含沙量４０．５ｋ∥ｍ３；通过小花间的加水加沙，相应的花园口站水量２７．４９×１０８ｍ３，沙量０．８５６×１０８ｔ，平均流量２３９０
ｍ３／ｓ，平均含沙量３１．１ｋｇ／ｍ３；利津站水量２７．１９
Ｘ
１０８ｍ３，沙量１．２０７×１０８ｔ，平均流量
２３３０
ｍ３／ｓ，平均含沙量４４．４ｋ∥ｍ３．
２．２．３第３次试验
为了实现第３次试验所要达到的日标，在黄河水
万
方数据库泥沙、河道泥沙、水沙联合调控等领域多年研究成果与实践的基础上，尽量利用自然力量，辅以人工干预，科学设计、调控水库与河道的水沙过程陋】．调度过程如下．
１）水库调度
第一阶段（６月１９日９时至６月２９日０时）：控制万家寨水库库水位在９７７ｍ左右；小浪底水库按控制花园ＶＩ流量２
６００
ｍ３Ｉｓ下泄清水，库水位自
２４９．１
ｍ下降到２３６．６ｍ．
第二阶段（７月２日１２时至７月１３日８时）：万
家寨水库７月２日１２时至７月５日２４时，出库流量按日均ｌ
２００
ｍ３Ｉｓ下泄．７月７日６时库水位降至
９５９．８９
ｍ之后，按进出库平衡运用．
三门峡水库自７月５日１５时至７月１０日１３时３０分，按照“先小后大”的方式泄流，起始流量为
２０００ｍ３Ｉｓ．７月７日８时，万家寨水库下泄的流量为１２００
ｍ３Ｉｓ的水流在三门峡库水位降至３１０．３ｍ时与
之成功对接，如图１所示．此后，三门峡水库出库流量不断加大，当出库流量达到４５００
ｍ３Ｉｓ后，按敞泄
运用．７月１０日１３时３０分泄流结束，转入正常
运用．
黄
图１基于空间水沙对接的试验示意
Ｆｉｇ．１
Ｓｋｅｔｃｈｏｆｓｐａｔｉａｌ
ｗａｔｅｒ—ｓｅｄｉｍｅｎｔｄｏｃｋｉｎｇ
小浪底水库自７月３日２１时起按控制花园口
２
８００
ｍ３／ｓ运用，出库流量由２
５５０
ｍ３／ｓ逐渐增至
２７５０
ｍ３／ｓ，尽量使异重流排出水库．７月１３Ｅｔ８时
库水位下降至汛限水位２２５ｍ，调水调沙试验水库调度结束．
２）人工异重流塑造过程
按照试验方案，人工异重流塑造分两个阶段．第一阶段：７月５日１５时，＝ｌ＇－Ｊ峡水库开始按
２
０００
ｍ３／ｓ流量下泄，小浪底水库淤积三角洲发生
了强烈冲刷，库水位２３５ｍ回水末端附近的河堤站（距坝约６５ｋｍ）含沙量达３６—１２０ｋｇ／ｍ３。７月５日１８时３０分，异重流在库区ＨＨ３４断面（距坝约
２００８年９月
张金良：黄河调水调沙实践
５７
ｋｍ）潜入，并持续向坝前推进．
第二阶段：万家寨和三门峡水库水流对接后冲刷
三门峡库区淤积的泥沙，较高含沙量洪水继续冲刷小浪底库区淤积三角洲，并形成异重流的后续动力，推动异重流向坝前运动．
７月８日１３时５０分，小浪底库区异重流排沙出库，浑水持续历时约８０ｈ．至此，首次人工异重流塑造获得圆满成功．２．３调水调沙生产运行２．３．１２００５年调水调沙
根据２００５年汛前小浪底水库蓄水情况和下游河道的状况，２００５年调水调沙生产运行过程分为两个
阶段．①预泄阶段（６月９日至６月１６日）：在中游
不发生洪水的情况下，利用小浪底水库下泄一定流量的清水，冲刷下游河槽；同时，逐步加大小浪底水库的泄放能量，确保调水调沙生产运行的安全，提高冲
刷效率．②调水调沙阶段（６月１６日至７月１日）：
在小浪底水库水位降至２３０ｍ时，利用万家寨、三门
峡水库蓄水及三门峡库区非汛期拦截的泥沙，通过水
库联合调度，塑造有利于在小浪底库区形成异重流排沙的水沙过程；同时，在下游“二级悬河”最严重和局部平滩流量最小的杨集和孙口两河段实施人工扰沙．
２．３．２
２００６年调水调沙
在调水调沙过程中，实施了万家寨、三门峡和小
浪底水库群水沙联合调度．６月１０日至６月１４日为调水调沙预泄期．调水调沙自６月１５日正式开始，至小浪底库水位降至汛限水位结束．调水调沙过程如下．
（１）调水期（６月１５日９时至６月２５日１２时）：６月１０日始，小浪底水库按ｌ
５００、２０００、２６００、
３
０００、３３００、３５００、３７００
ｍ３／ｓ控泄．６月２５日１２
时，三门峡库水位降至３１６ｍ．小浪底水库水位此时也降至２３０ｍ，进入排沙期．
（２）排沙期（６月２５日１２时至６月２９日９时）水库调度及人工异重流塑造过程．
万家寨水库按迎峰度夏发电要求下泄，其中２１
日最大日均下泄流量８００ｍ３／ｓ；即自６月２１日８时至６月２２日８时起，按日均流量８００ｍ３／ｓ下泄．
６月２５日１２时起。三门峡水库分别按３
５００、
３８００、４１００、４４００
ｍ３／ｓ台阶式控泄．当下泄能力小于４
４００
ｍ３Ｉｓ时，按敞泄运用．小浪底水库按
３
７００、２６００、ｌ
８００
ｍ３／ｓ台阶式控泄至汛限水位
万
方数据２．３．３
２００７年汛前调水调沙
根据调水调沙目标，整个调水调沙调度分为调水
期与排沙期两个阶段．
１）调水期
小浪底水库（与西霞院联合调度）６月１９日９时
至２８日１２时，按照自然洪水先小后大的规律，流量
从２
６００
ｍ３／ｓ增加到３
３００、３６００、３８００、３９００、
４０００
ｍ３／ｓ下泄．期间（６月２１日９时至６月２８日
１２时）西霞院水库按敞泄运用．
２）排沙期
６月２２日１８时起，万家寨水库平均出库流量按ｌ
２００
ｍ３／ｓ和ｌ
５００
ｍ３／ｓ下泄４天．６月２８日１２
时起，三ｌ＇－Ｉ峡水库按４０００
ｍ３／ｓ控泄，直至水库泄
空．６月２８日１２时起，小浪底水库出库水流先后经
历了３６００、３０００、３６００、２６００、１５００
ｒｎ３／ｓ的控泄
台阶．
２．３．４
２００７年汛期调水调沙
２００７年７月２９日至８月７日，结合中游洪水
处理进行了转入生产运行后第一次汛期调水调沙，也是本年度第二次调水调沙．
（１）三门峡水库自７月２９日１６时起，按敞泄运用．
（２）小浪底水库自７月２９日１４时起转入调水调沙．下泄流量控制在２２００—３０００
ｍ３／ｓ之间．运用
总历时２１０ｈ（７月２９日１４时至８月７日８时），期
间最大出库流量为３０９０
ｍ３／ｓ（８月５日８时），出库
总水量１
７．３２×ｌ０
８
ｍ
３，最大出库含沙量为
１７７
ｋｅｄｍ３，推算排沙洞出库含沙量２２６ｋｇ／ｍ３，出库总沙量０．４５９×１０５ｔ．
（３）７月２９日至８月２日，故县水库启闭闸门７
次，闸门运行时间１０８ｈ，水库下泄（长水站）总水量
２．０９×１０８ｍ３．
（４）陆浑水库在库水位达汛限水位以前按发电要求下泄，日均流量控制在５０ｍ３／ｓ并尽量平稳．
３主要成果与认识
黄河调水调沙治河思想的探索与形成历经了几
代治黄工作者数十年的艰辛努力．３次调水调沙试验
和４次生产实践，取得了丰硕的成果，从多方面深化
了对黄河水沙规律的认识，在黄河治理开发的多个方
面得到了很多启示，取得的主要成果与认识如下．
１）黄河下游主槽实现全线冲刷
如表１所示，３次调水调沙试验进入下游总水量
２２５ｍ，之后按８００ｍ３／ｓ控泄２天．
・１０５０・天津大学学报
第４ｌ卷第９期
为１００．４１×１０８ｍ３，总沙量为１．１１４×１０８ｔ．实现了下游主槽全线冲刷，试验期人海总沙量为２．５６８×１０５
ｔ，
际作用就越大．研究表明，山东窄河段的冲刷主要是较大流量的洪水产生的１６】．黄河３次调水调沙试验，在分析研究以往成果的基础上，除实施流量两极分化外，还保证了较大流量的持续历时在９ｄ以上，使得山东河段的主槽冲刷发展更加充分．根据试验资料统计，３次调水调沙试验艾山至利津河段总冲刷量为
０．３８３×１０８
下游河道共冲刷１．４８３×１０８ｔ；４次调水调沙生产运行进入下游总水量为１７４．４８×１０８ｍ３，总沙量为
０．８２７
ｌ×１０８
ｔ．实现了下游主槽全线冲刷，调水调沙
期间人海总沙量为２．２３４×１０８ｔ，下游河道共冲刷
１．５３６×１０８ｔ．
ｔ，占下游河道总冲刷量的２６％，突破了小
在下游河道减淤或冲刷总量相同的条件下，主槽减淤或冲刷越均匀，恢复下游主槽行洪排沙能力的实
Ｔａｂ．１
浪底水库设计的对山东河段的减淤指标，彻底消除了人们普遍担心“冲河南，淤山东”的疑虑．
表１黄河中下游７次调水调沙模式及效果对照
Ｍｏｄｅｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
小浪底葺水／１０８ｍ’
４３．４１
ｓｅｖｅｎ
ｔｉｍｅｓｏｆｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ调控流鼍／
（ｍ３．Ｓ一。）２６００
时间
２００２矩
模式基于小浪底水库单库弼节为丰
基于空问尺度水沙对接
区间来水，
１０８ｍ３
调控禽沙量／
（ｋｇ・ｍ。）
２０
人海水景／
１０８ｍ３
人海沙量／
１０８ｔ河道冲淤量／
ｌ０８ｔ
０．３６２０
备注首次试验结合０３年秋汛洪水处理试验第３次试验生产运行万家寨水库“迎峰度复”生产运行生产运行
０．５５２２．９４０．６６４
２００３越
２００４正
５６．１０７．６６２４００３０２７．１９１．２０７０．４５６０
基于千流水库群水沙联合调度
６６．５０
１．１０
２７００
４０
４８．Ｏｌ
Ｏ．６９７
０．６６５Ｏ
２００５篮
万家寨、二ｆＪ峡、小浪底３库联合凋度
６１．６０
Ｏ．３３
３０００—３３００
４０
４２．０４
Ｏ．６１３
０．６４６７
２００６矩
２００７正
ｉ门峡、小浪底两库联合调度为主
万家寨、ｉ『Ｊ峡、
６８．９０
０．４７
３５００—３
７００４０４８．１３０．６４８０．６０ｌＩ
讯前
２００７在
小浪底３库联合凋度基于空间尺度水沙对接
４３．５３Ｏ．４５２６００－４０００４０３６．２８０．５２４０．２８８０
讯期
１６．６ｌ５．５７３６００４０２５．４８０．４４９Ｏ．０００３
２）黄河下游主槽行洪排沙能力显著提高，河槽形态得到调整
经过３次试验和４次生产运行，黄河下游主槽过流能力由试验前的ｌ
３７００
８００
运行规律的认识得到了扩展和深化．历次调水调沙过程中，小浪底水库排沙情况见表２．
表２小浪底水库排沙情况
Ｔａｂ．２
ｍ３／ｓ恢复到２００７年的
ＳｅｄｉｍｅｎｔｖｅｎｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
入库沙磺１１０８
１．８３１０．５８０Ｏ．４３２０．４２００．２３００．６０ｌ０．８６９
ｔ
ｍ３／ｓ左右，洪水时滩槽分流比得到初步改善，
年份
２００２
出库沙量／１０８
０．３１９０．７４００．０４４０．０７８０．０８４０．２６１０．４５９
ｔ
排沙比／％
１７．４１２８．０ｌＯ．２１８．５３６．６４３．４
５２．８
“二级悬河”形势开始缓解，下游滩区“小水大漫滩”状况初步得到明显改善．同时，下游丰槽过流能力提高，扩展了调水调沙流量、含沙量的调控宅间，使得小浪底水库调水调沙的灵活性大大提高，扭转了受主槽过流能力和滩区人水难以和谐相处的限制而使小浪底水库对下游河道的减淤作用难以充分发挥的局面，为水库多排沙创造了有利的下游河道边界条件．
３）成功塑造人工异重流，提高小浪底水库排沙效率
黄河第３次调水调沙试验，根据对异重流规律的研究和前两次调水调沙试验的成果，首次提出了利用万家寨、三门峡蓄水和河道来水，冲届ｌＪ／Ｊ，浪底水库淤积三角洲，形成人工异重流的技术方案．通过对水库群实施科学的联合水沙调度，成功地在小浪底库区塑造出了人工异重流并排沙出库，标志着对水库异重流
２００３（汛期）
２００４２００５２０（）６２００７
２００７（汛期）
人工异重流的成功塑造及其所得到的各种技术指标，不仅为小浪底水库的排沙开创了一条崭新的途径，而且为水库排沙提供了具体的技术参数【『”．在小浪底水库今后长期的运用中，由于黄河水沙情势的变化，中等流量以上的洪水出现几率明显减少．充分利用这种人工异重流的排沙方式排泄前期的淤积物以减轻水库的淤积，对延长水库拦沙库容使用寿命具有
重要的意义，对未来黄河水沙调控体系的调度运行产
生了深远的影响．
万方数据
４）调整了小浪底库区淤积形态，为实现水库泥沙的多年调节提供了依据．
试验证明，在水库拦沙初期乃至拦沙后期的运用过程中，入库泥沙可以进行多年调节．即在调度过程中，泥沙淤积可超出设计平衡淤积纵剖面，暂时
“侵占”部分长期有效库容，利用合适量级的洪水
或借助人工塑造入库水沙过程，恢复暂时“侵占”的长期有效库容，做到“侵而不占”，如图２所
示．这就增强了小浪底水库运用的灵活性和调控水
沙的能力，对泥沙的多年调节和长期塑造协调的水沙
关系意义重大．
图２第３次试验前后干流最低河底高程对照
Ｆｉｇ．２
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｌｏｗｅｓｔｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉ
ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅ３ｒｄｗａｔｅｒ
ａｎｄ
ｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ
５）尝试了“３条黄河”联动的治黄新方法黄河调水调沙过程中，实体模型、数学模型为调
水调沙提供了大量技术支撑，而调水调沙获得的大量
试验数据和分析研究成果又验证并促进了实体模型、数学模型模拟技术的改进和提高．预报调度耦合系
统、工程险情会商系统、水文气象信息系统、水情信息会商系统、实时调度监测系统、远程视频会商系
统、水量调度系统和涵闸远程监控系统等在调水调沙中得到了广泛应用，尝试了“数字黄河”、“模型黄河”和“原型黄河”３条黄河联动治理黄河的新方法，显示了其广阔的应用前景．
４结语
通过７次调水调沙，深刻认识到调水调沙是在现有水沙条件下改善黄河下游不协调水沙关系、塑造和
维持一定规模中水河槽的关键措施之一．但由于受
水量和工程调控能力制约，从长远看，建立完善的水
沙调控体系，同时结合外流域调水是从根本上改善黄
河不协调水沙关系的重大举措．
万
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黄河调水调沙实践
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
张金良， ZHANG Jin-liang
水利部黄河水利委员会防汛办公室,郑州,450003天津大学学报
JOURNAL OF TIANJIN UNIVERSITY2008,41(9)
参考文献(7条)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tianjdxxb200809005.aspx
第４１卷第９期２００８年９月
天津大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｒ０１．４１Ｎｏ．９Ｓｅｐ．２００８
黄河调水调沙实践
张金良
水利部黄河水利委员会防汛办公室。郑州４５０００３
摘要：黄河水少沙多，水沙不协调．通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段塑造协调的水沙关系，有利于下游河道减淤甚至冲刷．开展全程原型观测和分析研究，检验调水调沙调控指标的合理性，进一步优化水库调控指标。探索调水调沙生产运用模式，为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行方式提供重要参数和依据．２００２－－２００７年。黄河水利委员会进行了３次黄河调水调沙原型试验和４次调水调沙生产运行，效果显著，成果丰富，取得了巨大社会效益和经济效益．
关键词：黄河；调水调沙；河道治理；异霞流中图分类号：ＴＶ８８２．１
文献标志码：Ａ
文章编号：０４９３．２１３７（２００８）０９．１０４６．０６
Ｐｒａｃｔｉｃｅｏｆ
Ｗａｔｅｒ
ａｎｄＳｅｄｉｍｅｎｔＲｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ
ＺＨＡＮＧＪｉｎ—ｌｉａｎｇ
（ＦｌｏｏｄＣｏｎｔｒｏｌＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅＯｆｆｉｃｅ，ＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ
ｗａｔｅｒ
ａｌｅ
ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｉｎｔｈｅＹｅｌｌｏｗ
Ｒｉｖｅｒｆｏｒｌｅｓｓｗａｔｅｒａｎｄｍｏｒｅｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｈａｒｍｏｎｙｂｅｔｗｅｅｎ
ａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ。ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｎｉｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｏｆｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｗａｔｅｒｄｉｖｅｒｓｉｏｎ
ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｘａｍｉｎｅｄ
ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ．Ｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｏｆｗａｔｅｒ
ｔｏ
ａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔ
ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ
Ｃａｎｂｅ
ａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｐｒｏｔｏｔｙｐｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｔｅｓｔｓｗｈｉｃｈａｌｅａｂｌｅ
ｐｒｏｖｉｄｅ
ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄａｔａａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｓｅｄｉｍｅｎ・
ｔｏ
ｔａｆｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒＹｅｌｌｏｗｅｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｄｕｌｅｓｓｏｃｉａｌ
ＲｉｖｅｒａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｆｒｏｍ２００２
２００７，ｔｈｒｅｅ
ｔｅｓｔｓ
ａｎｄ
ｆｏｕｒｏｐ－
ｆｏｒｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，ａｎｄｈｕｇｅ
ｗｅｒｅ
ａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｏｂｔａｉｎｅｄ．
ｃｕｒｒｅｎｔ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｈｅＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ；ｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｃｈａｎｎｅｌｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｄｅｎｓｉｔｙ
黄河问题的症结在于水少沙多、水沙不协调，相应的解决措施是增水、减沙与调水调沙，以塑造与黄河相适应的协调的水沙关系．长期的分析研究表明，黄河下游河道具有“泥沙多来、多排、多淤，少来、少排、少淤”的输沙特点…．在一定的河道边界条件下，其输沙能力与来水流量的高次方（大于１次方）成正比，与来水含沙量也存在明显的正比关系．黄河虽然水沙严重不协调，但只要能找到一种合理的水沙搭配，水流就能尽可能多地将所挟带的泥沙输送入海，同时又不在下游河道造成明显淤积，还可显著节省输沙用水量．调水调沙是在充分利用河道输沙能力的前提下，利用水库的可调节库容，对来水来沙进
行合理的调节控制，适时蓄存或泄放水沙，变不协调的水沙过程为协调的一种技术手段，可实现减轻下游河道淤积甚至冲刷下游河槽的目的【２】．黄河下游输沙规律的研究，逐步奠定了调水调沙的理论基础．特别是小浪底水利枢纽工程规划设计阶段、国家“八五”和“九五”科技攻关、小浪底水库初期运用方式研究等研究成果的提出，使得调水调沙作为解决黄河下游水沙不协调关键措施之一的理念逐步形成．调水调沙最终要通过水库的调度运用来实现，相对于黄河来水，黄河中游的万家寨和三门峡等水库调节库容很小，无法单独承担调水调沙任务．小浪底水利枢纽工程的建成运用，使得开展大规模调水调沙成为可能．
收稿日期：２００８－０４—０６；修回Ｅｔ期：２００８－０６—０２．
基金项目：国家“八五”重点科技攻关项目（８５—９２６）；国家“九五”重点科技攻关项Ｉ二１（９８—９２８）．作者简介：张金良（１９６３一
）。男，教授级高级工程师，博上生导师．
通讯作者：张金良，ｊＩｚｈａｎｇ＠ｙｅｌｌｏｗｒｉｖｅｒ．ｇｏｖ．ｃｎ．
万方数据
２００８年９月
张金良：黄河调水调沙实践
・１０４７・
１指导思想和目标
１）指导思想
通过水库联合调度、泥沙扰动和引水控制等手段，把不同来源区、不同量级、不同泥沙颗粒级配的不平衡的水沙关系塑造成协调的水沙过程，有利于下
游河道减淤甚至全线冲刷．开展全程原型观测和分
析研究，检验调水调沙调控指标的合理性，进一步优化水库调控指标，探索调水调沙生产运用模式，以利长期开展以防洪减淤为中心的调水调沙运用，为新形势下践行可持续发展水利、促进人与黄河和谐相处奠
定科学基础，为黄河下游防洪减淤和小浪底水库运行
方式提供重要参数和依据．继而深化对黄河水沙规律的认识，探索黄河治理开发新途径．
２）总体目标
检验、探索小浪底水库拦沙初期阶段运用方式和调水调沙调控指标；实现下游河道全线冲刷，尽快恢复下游河道主槽的过流能力；探索调整小浪底库区淤积形态和下游河道局部河段河槽形态；探索黄河干支流水库群水沙联合调度的运行方式并优化调控指标，以利长期开展以防洪减淤为中心的调水调沙运用；探索黄河水库、河道的水沙运动规律．
在总的指导思想和总体目标下，每次又根据当年的实际情况，对调水调沙指导思想和目标略作调整．
２调水调沙概况
２．１
小浪底水库拦沙初期所处的特殊阶段及有关调水调沙的前期研究成果
小浪底水库拦沙初期，输沙率相对较小【３】．但通
过水库的合理调度，下游河道可能达到较好的冲刷效率，提高过流输沙能力．在不显著影响下游河道冲刷效率的前提下，水库尽可能利用异重流排沙，减缓拦
沙库容的淤损，也是调度运用中应考虑的重要问题之
黄河下游防洪和治理开发中面临着许多亟待解决的焦点问题．其中，尤以尽快恢复下游主槽的行洪排沙
能力，缓解两岸滩区１８１万群众人水难以和谐相处和“二级悬河”危险局面为当务之急．综合考虑各方面的利弊，小浪底水库调水调沙应以保证下游河槽沿的调水调沙运用开展了大量的分析研究，并根据水库
万
方数据拦沙初期运用的特点提出了水库调水调沙运用的调控指标．
２．１．１调控流量
调控流量系指水库调节控制花园口断面两极分
化的临界流量．黄河下游含沙量小于２０ｋｇ／ｍ３的低含沙水流，随着花园口流量的增加，下游河道的冲刷发展部位随之下移．当花园口流量为ｌ０００
ｍ３／ｓ左右时，冲刷可发展到高村附近，高村以上冲刷较弱，高
村以下微淤；当花园Ｅｌ流量为１０００—２６００
ｍ３／ｓ时，
高村以上冲刷增强，冲刷逐步发展到艾山附近，艾山
以下微淤；当花园ＶＩ流量为２６００
ｍ３／ｓ时，艾山至利
津河段微冲；当流量大于２
６００
ｍ３／ｓ时，全下游冲刷，
艾山至利津河段冲刷逐渐明显．考虑到小浪底水库初
期运用时出库含沙量较低，一般为低含沙量洪水，下游河道目前平滩流量较小，为了使各河段均能发生较为均匀的冲刷，尽可能提高下游河道的减淤效果，确定控制花园口断面调控流量为２６００—３７００ｍ３／ｓ１４Ｊ．
在以往研究成果的基础上，采用１９８６—１９９９年
的调水调沙方案，进一步进行分析计算，起始运行水ｍ、调控流量２
６００
ｍ３／ｓ时，调控库容采用８×
１０８
ｍ３基本可以满足调水调沙运用要求．
根据最低发电要求水位，５号和６号机组要求小
ｍ．１号至４号机组要ｍ．综合分析，调水调沙下限ｍ．
尽管对小浪底水库的调水调沙已进行了深入研
根据多年的研究成果，２００２—２００４年黄委会进
首次试验
２００２年５月和６月份，黄河上中游来水较近几
２．１．２调控库容
历年的实测水沙过程，按照２０００年水利部审查通过位２１０２．１．３调水调沙下限运用水位
浪底库水位最低不能低于２０５求库水位不能低于２１０运用水位采用２１０
究并有大量的技术储备，但面对复杂多变的水沙条
件、下游河道边界条件和全新的水库群水沙联合调度技术，面对黄河长治久安与区域经济、社会发展的矛盾，仍有许多问题需要通过科学试验，特别是原型试验加以检验．通过试验总结其中各个环节的经验。深化对其关键技术问题的认识至关重要．因此，调水调沙生产实践与试验相辅相成，同样是极其重要的．２．２调水调沙试验
一．由于进入黄河下游的水沙关系严重不协调，使得
程全线冲刷，尽快恢复其行洪排沙的基本功能为前
行了３次调水调沙试验．根据不同来源区水沙条件、水库蓄水情况和工程调度原则，采用了３种不同的试验方案．
２．２．１
提．同时，尽可能使小浪底多排沙出库．长期以来，黄
委联合国内其他科研单位和大专院校对小浪底水库年同期偏丰．截止到６月底，小浪底水库水位已达到
天津大学学报
第４ｌ卷第９期
２３６．０９ｍ，水库蓄水量为４３．４１×１０８ｍ３，汛限水位
２２５
ｍ以上水量为１４．２１
Ｘ
１０８
ｍ３．利用汛限水位以
上水量加上对未来几天的预估来水，具备了调水调沙试验的水量条件．
综合考虑下游部分河段主槽过洪能力已不到
３０００
ｍ３／ｓ的河道条件、水库的蓄水量和试验目标，
确定本次试验的方案为控制黄河花冈口站流量不小
于２６００ｍ３／ｓ，时间不少于１０ｄ，平均含沙鼍不大于
２０
ｋｇ／ｍ３，相应的艾山站流量为２
３００
ｍ３Ｉｓ左右，利津站流量为２０００
ｍ’／ｓ左右．
２００２年７月４日上午９时，小浪底水库开始按调水调沙方案泄流，７月１５Ｅｔ９时小浪底出库流量恢复正常，历时共１１ｄ，平均下泄流量为２７４０
ｍ３Ｉｓ，下泄总水量为２６．１×ｌ
０８
ｍ３，其中河道入库水量
１０．２
Ｘ
１０８
ｍ３，小浪底水库补水１５．９
Ｘ
１０８
ｍ３（汛限水
位以上补水１４．６×１０８ｍ３），出库平均含沙量为
１２．２
ｋｇ／ｍ３．花园ＶＩ站２
６００
ｍ３／ｓ以上流量持续１０．３
ｄ，平均含沙量为１３．３ｋ∥ｍ３．艾山站２３００ｍ３／ｓ以上流量持续６．７ｄ．利津站２０００ｍ３／ｓ以上流量持续９．９ｄ．７月２１日，调水调沙试验流量过程全部入海．２．２．２第２次试验
２００３年８月２５日至１１月初，黄河发生了历史上罕见的秋汛．至２００３年９月５日８时，小浪底水库蓄水位已达２４４．４３ｍ，相应蓄量５３．７
Ｘ
１０８
ｍ３，距９
月１１日以后的后汛期汛限水位相应蓄量仅差６．２×
１０８
ｍ３．同时，在前期的调度中，三门峡水库采取了敞
泄排沙运用，在小浪底水库形成了高程为２０４．４ｍ、
厚度为２２．２ｍ的浑水层．
花园口调控指标确定为：①流量调控，以小花间
来水为基流，控制小浪底出库流量在花园口站进行叠加，控制花园Ｅｌ站平均流量在２
４００
ｍ３／ｓ左右．②含
沙量调控，以伊洛沁河含沙量为基数，考虑小花干流河道的加沙量，调控小浪底水库的出库含沙量，控制花园ＶＩ站平均含沙量在３０ｋｇ／ｍ３左右．
９月６Ｅｔ９时开始试验，９月１８日１８时３０分结束，历时１２．４ｄ．小浪底水库下泄水量为１８．２５×
１０８
ｏ，沙量０．７４×１０８ｔ，平均流量ｌ
６９０
ｍ３Ｉｓ，平均
含沙量４０．５ｋ∥ｍ３；通过小花间的加水加沙，相应的花园口站水量２７．４９×１０８ｍ３，沙量０．８５６×１０８ｔ，平均流量２３９０
ｍ３／ｓ，平均含沙量３１．１ｋｇ／ｍ３；利津站水量２７．１９
Ｘ
１０８ｍ３，沙量１．２０７×１０８ｔ，平均流量
２３３０
ｍ３／ｓ，平均含沙量４４．４ｋ∥ｍ３．
２．２．３第３次试验
为了实现第３次试验所要达到的日标，在黄河水
万
方数据库泥沙、河道泥沙、水沙联合调控等领域多年研究成果与实践的基础上，尽量利用自然力量，辅以人工干预，科学设计、调控水库与河道的水沙过程陋】．调度过程如下．
１）水库调度
第一阶段（６月１９日９时至６月２９日０时）：控制万家寨水库库水位在９７７ｍ左右；小浪底水库按控制花园ＶＩ流量２
６００
ｍ３Ｉｓ下泄清水，库水位自
２４９．１
ｍ下降到２３６．６ｍ．
第二阶段（７月２日１２时至７月１３日８时）：万
家寨水库７月２日１２时至７月５日２４时，出库流量按日均ｌ
２００
ｍ３Ｉｓ下泄．７月７日６时库水位降至
９５９．８９
ｍ之后，按进出库平衡运用．
三门峡水库自７月５日１５时至７月１０日１３时３０分，按照“先小后大”的方式泄流，起始流量为
２０００ｍ３Ｉｓ．７月７日８时，万家寨水库下泄的流量为１２００
ｍ３Ｉｓ的水流在三门峡库水位降至３１０．３ｍ时与
之成功对接，如图１所示．此后，三门峡水库出库流量不断加大，当出库流量达到４５００
ｍ３Ｉｓ后，按敞泄
运用．７月１０日１３时３０分泄流结束，转入正常
运用．
黄
图１基于空间水沙对接的试验示意
Ｆｉｇ．１
Ｓｋｅｔｃｈｏｆｓｐａｔｉａｌ
ｗａｔｅｒ—ｓｅｄｉｍｅｎｔｄｏｃｋｉｎｇ
小浪底水库自７月３日２１时起按控制花园口
２
８００
ｍ３／ｓ运用，出库流量由２
５５０
ｍ３／ｓ逐渐增至
２７５０
ｍ３／ｓ，尽量使异重流排出水库．７月１３Ｅｔ８时
库水位下降至汛限水位２２５ｍ，调水调沙试验水库调度结束．
２）人工异重流塑造过程
按照试验方案，人工异重流塑造分两个阶段．第一阶段：７月５日１５时，＝ｌ＇－Ｊ峡水库开始按
２
０００
ｍ３／ｓ流量下泄，小浪底水库淤积三角洲发生
了强烈冲刷，库水位２３５ｍ回水末端附近的河堤站（距坝约６５ｋｍ）含沙量达３６—１２０ｋｇ／ｍ３。７月５日１８时３０分，异重流在库区ＨＨ３４断面（距坝约
２００８年９月
张金良：黄河调水调沙实践
５７
ｋｍ）潜入，并持续向坝前推进．
第二阶段：万家寨和三门峡水库水流对接后冲刷
三门峡库区淤积的泥沙，较高含沙量洪水继续冲刷小浪底库区淤积三角洲，并形成异重流的后续动力，推动异重流向坝前运动．
７月８日１３时５０分，小浪底库区异重流排沙出库，浑水持续历时约８０ｈ．至此，首次人工异重流塑造获得圆满成功．２．３调水调沙生产运行２．３．１２００５年调水调沙
根据２００５年汛前小浪底水库蓄水情况和下游河道的状况，２００５年调水调沙生产运行过程分为两个
阶段．①预泄阶段（６月９日至６月１６日）：在中游
不发生洪水的情况下，利用小浪底水库下泄一定流量的清水，冲刷下游河槽；同时，逐步加大小浪底水库的泄放能量，确保调水调沙生产运行的安全，提高冲
刷效率．②调水调沙阶段（６月１６日至７月１日）：
在小浪底水库水位降至２３０ｍ时，利用万家寨、三门
峡水库蓄水及三门峡库区非汛期拦截的泥沙，通过水
库联合调度，塑造有利于在小浪底库区形成异重流排沙的水沙过程；同时，在下游“二级悬河”最严重和局部平滩流量最小的杨集和孙口两河段实施人工扰沙．
２．３．２
２００６年调水调沙
在调水调沙过程中，实施了万家寨、三门峡和小
浪底水库群水沙联合调度．６月１０日至６月１４日为调水调沙预泄期．调水调沙自６月１５日正式开始，至小浪底库水位降至汛限水位结束．调水调沙过程如下．
（１）调水期（６月１５日９时至６月２５日１２时）：６月１０日始，小浪底水库按ｌ
５００、２０００、２６００、
３
０００、３３００、３５００、３７００
ｍ３／ｓ控泄．６月２５日１２
时，三门峡库水位降至３１６ｍ．小浪底水库水位此时也降至２３０ｍ，进入排沙期．
（２）排沙期（６月２５日１２时至６月２９日９时）水库调度及人工异重流塑造过程．
万家寨水库按迎峰度夏发电要求下泄，其中２１
日最大日均下泄流量８００ｍ３／ｓ；即自６月２１日８时至６月２２日８时起，按日均流量８００ｍ３／ｓ下泄．
６月２５日１２时起。三门峡水库分别按３
５００、
３８００、４１００、４４００
ｍ３／ｓ台阶式控泄．当下泄能力小于４
４００
ｍ３Ｉｓ时，按敞泄运用．小浪底水库按
３
７００、２６００、ｌ
８００
ｍ３／ｓ台阶式控泄至汛限水位
万
方数据２．３．３
２００７年汛前调水调沙
根据调水调沙目标，整个调水调沙调度分为调水
期与排沙期两个阶段．
１）调水期
小浪底水库（与西霞院联合调度）６月１９日９时
至２８日１２时，按照自然洪水先小后大的规律，流量
从２
６００
ｍ３／ｓ增加到３
３００、３６００、３８００、３９００、
４０００
ｍ３／ｓ下泄．期间（６月２１日９时至６月２８日
１２时）西霞院水库按敞泄运用．
２）排沙期
６月２２日１８时起，万家寨水库平均出库流量按ｌ
２００
ｍ３／ｓ和ｌ
５００
ｍ３／ｓ下泄４天．６月２８日１２
时起，三ｌ＇－Ｉ峡水库按４０００
ｍ３／ｓ控泄，直至水库泄
空．６月２８日１２时起，小浪底水库出库水流先后经
历了３６００、３０００、３６００、２６００、１５００
ｒｎ３／ｓ的控泄
台阶．
２．３．４
２００７年汛期调水调沙
２００７年７月２９日至８月７日，结合中游洪水
处理进行了转入生产运行后第一次汛期调水调沙，也是本年度第二次调水调沙．
（１）三门峡水库自７月２９日１６时起，按敞泄运用．
（２）小浪底水库自７月２９日１４时起转入调水调沙．下泄流量控制在２２００—３０００
ｍ３／ｓ之间．运用
总历时２１０ｈ（７月２９日１４时至８月７日８时），期
间最大出库流量为３０９０
ｍ３／ｓ（８月５日８时），出库
总水量１
７．３２×ｌ０
８
ｍ
３，最大出库含沙量为
１７７
ｋｅｄｍ３，推算排沙洞出库含沙量２２６ｋｇ／ｍ３，出库总沙量０．４５９×１０５ｔ．
（３）７月２９日至８月２日，故县水库启闭闸门７
次，闸门运行时间１０８ｈ，水库下泄（长水站）总水量
２．０９×１０８ｍ３．
（４）陆浑水库在库水位达汛限水位以前按发电要求下泄，日均流量控制在５０ｍ３／ｓ并尽量平稳．
３主要成果与认识
黄河调水调沙治河思想的探索与形成历经了几
代治黄工作者数十年的艰辛努力．３次调水调沙试验
和４次生产实践，取得了丰硕的成果，从多方面深化
了对黄河水沙规律的认识，在黄河治理开发的多个方
面得到了很多启示，取得的主要成果与认识如下．
１）黄河下游主槽实现全线冲刷
如表１所示，３次调水调沙试验进入下游总水量
２２５ｍ，之后按８００ｍ３／ｓ控泄２天．
・１０５０・天津大学学报
第４ｌ卷第９期
为１００．４１×１０８ｍ３，总沙量为１．１１４×１０８ｔ．实现了下游主槽全线冲刷，试验期人海总沙量为２．５６８×１０５
ｔ，
际作用就越大．研究表明，山东窄河段的冲刷主要是较大流量的洪水产生的１６】．黄河３次调水调沙试验，在分析研究以往成果的基础上，除实施流量两极分化外，还保证了较大流量的持续历时在９ｄ以上，使得山东河段的主槽冲刷发展更加充分．根据试验资料统计，３次调水调沙试验艾山至利津河段总冲刷量为
０．３８３×１０８
下游河道共冲刷１．４８３×１０８ｔ；４次调水调沙生产运行进入下游总水量为１７４．４８×１０８ｍ３，总沙量为
０．８２７
ｌ×１０８
ｔ．实现了下游主槽全线冲刷，调水调沙
期间人海总沙量为２．２３４×１０８ｔ，下游河道共冲刷
１．５３６×１０８ｔ．
ｔ，占下游河道总冲刷量的２６％，突破了小
在下游河道减淤或冲刷总量相同的条件下，主槽减淤或冲刷越均匀，恢复下游主槽行洪排沙能力的实
Ｔａｂ．１
浪底水库设计的对山东河段的减淤指标，彻底消除了人们普遍担心“冲河南，淤山东”的疑虑．
表１黄河中下游７次调水调沙模式及效果对照
Ｍｏｄｅｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
小浪底葺水／１０８ｍ’
４３．４１
ｓｅｖｅｎ
ｔｉｍｅｓｏｆｗａｔｅｒａｎｄｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｌｏｗｅｒＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒ调控流鼍／
（ｍ３．Ｓ一。）２６００
时间
２００２矩
模式基于小浪底水库单库弼节为丰
基于空问尺度水沙对接
区间来水，
１０８ｍ３
调控禽沙量／
（ｋｇ・ｍ。）
２０
人海水景／
１０８ｍ３
人海沙量／
１０８ｔ河道冲淤量／
ｌ０８ｔ
０．３６２０
备注首次试验结合０３年秋汛洪水处理试验第３次试验生产运行万家寨水库“迎峰度复”生产运行生产运行
０．５５２２．９４０．６６４
２００３越
２００４正
５６．１０７．６６２４００３０２７．１９１．２０７０．４５６０
基于千流水库群水沙联合调度
６６．５０
１．１０
２７００
４０
４８．Ｏｌ
Ｏ．６９７
０．６６５Ｏ
２００５篮
万家寨、二ｆＪ峡、小浪底３库联合凋度
６１．６０
Ｏ．３３
３０００—３３００
４０
４２．０４
Ｏ．６１３
０．６４６７
２００６矩
２００７正
ｉ门峡、小浪底两库联合调度为主
万家寨、ｉ『Ｊ峡、
６８．９０
０．４７
３５００—３
７００４０４８．１３０．６４８０．６０ｌＩ
讯前
２００７在
小浪底３库联合凋度基于空间尺度水沙对接
４３．５３Ｏ．４５２６００－４０００４０３６．２８０．５２４０．２８８０
讯期
１６．６ｌ５．５７３６００４０２５．４８０．４４９Ｏ．０００３
２）黄河下游主槽行洪排沙能力显著提高，河槽形态得到调整
经过３次试验和４次生产运行，黄河下游主槽过流能力由试验前的ｌ
３７００
８００
运行规律的认识得到了扩展和深化．历次调水调沙过程中，小浪底水库排沙情况见表２．
表２小浪底水库排沙情况
Ｔａｂ．２
ｍ３／ｓ恢复到２００７年的
ＳｅｄｉｍｅｎｔｖｅｎｔｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
入库沙磺１１０８
１．８３１０．５８０Ｏ．４３２０．４２００．２３００．６０ｌ０．８６９
ｔ
ｍ３／ｓ左右，洪水时滩槽分流比得到初步改善，
年份
２００２
出库沙量／１０８
０．３１９０．７４００．０４４０．０７８０．０８４０．２６１０．４５９
ｔ
排沙比／％
１７．４１２８．０ｌＯ．２１８．５３６．６４３．４
５２．８
“二级悬河”形势开始缓解，下游滩区“小水大漫滩”状况初步得到明显改善．同时，下游丰槽过流能力提高，扩展了调水调沙流量、含沙量的调控宅间，使得小浪底水库调水调沙的灵活性大大提高，扭转了受主槽过流能力和滩区人水难以和谐相处的限制而使小浪底水库对下游河道的减淤作用难以充分发挥的局面，为水库多排沙创造了有利的下游河道边界条件．
３）成功塑造人工异重流，提高小浪底水库排沙效率
黄河第３次调水调沙试验，根据对异重流规律的研究和前两次调水调沙试验的成果，首次提出了利用万家寨、三门峡蓄水和河道来水，冲届ｌＪ／Ｊ，浪底水库淤积三角洲，形成人工异重流的技术方案．通过对水库群实施科学的联合水沙调度，成功地在小浪底库区塑造出了人工异重流并排沙出库，标志着对水库异重流
２００３（汛期）
２００４２００５２０（）６２００７
２００７（汛期）
人工异重流的成功塑造及其所得到的各种技术指标，不仅为小浪底水库的排沙开创了一条崭新的途径，而且为水库排沙提供了具体的技术参数【『”．在小浪底水库今后长期的运用中，由于黄河水沙情势的变化，中等流量以上的洪水出现几率明显减少．充分利用这种人工异重流的排沙方式排泄前期的淤积物以减轻水库的淤积，对延长水库拦沙库容使用寿命具有
重要的意义，对未来黄河水沙调控体系的调度运行产
生了深远的影响．
万方数据
４）调整了小浪底库区淤积形态，为实现水库泥沙的多年调节提供了依据．
试验证明，在水库拦沙初期乃至拦沙后期的运用过程中，入库泥沙可以进行多年调节．即在调度过程中，泥沙淤积可超出设计平衡淤积纵剖面，暂时
“侵占”部分长期有效库容，利用合适量级的洪水
或借助人工塑造入库水沙过程，恢复暂时“侵占”的长期有效库容，做到“侵而不占”，如图２所
示．这就增强了小浪底水库运用的灵活性和调控水
沙的能力，对泥沙的多年调节和长期塑造协调的水沙
关系意义重大．
图２第３次试验前后干流最低河底高程对照
Ｆｉｇ．２
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｌｏｗｅｓｔｐｒｏｆｉｌｅｓｏｆＸｉａｏｌａｎｇｄｉ
ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｔｈｅ３ｒｄｗａｔｅｒ
ａｎｄ
ｓｅｄｉｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔ
５）尝试了“３条黄河”联动的治黄新方法黄河调水调沙过程中，实体模型、数学模型为调
水调沙提供了大量技术支撑，而调水调沙获得的大量
试验数据和分析研究成果又验证并促进了实体模型、数学模型模拟技术的改进和提高．预报调度耦合系
统、工程险情会商系统、水文气象信息系统、水情信息会商系统、实时调度监测系统、远程视频会商系
统、水量调度系统和涵闸远程监控系统等在调水调沙中得到了广泛应用，尝试了“数字黄河”、“模型黄河”和“原型黄河”３条黄河联动治理黄河的新方法，显示了其广阔的应用前景．
４结语
通过７次调水调沙，深刻认识到调水调沙是在现有水沙条件下改善黄河下游不协调水沙关系、塑造和
维持一定规模中水河槽的关键措施之一．但由于受
水量和工程调控能力制约，从长远看，建立完善的水
沙调控体系，同时结合外流域调水是从根本上改善黄
河不协调水沙关系的重大举措．
万
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作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_tianjdxxb200809005.aspx