黄河积石峡水库变动回水区航道整治研究
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清淤疏浚塑造河道主槽摘要:黄河流域生态保护和高质量发展要求:“治理黄河,重在保护,要在治理”、“让黄河成为造福人民的幸福河”。
实施重点水库和河段清淤疏浚、滩区放淤,提高河道行洪输沙能力,主动塑造河道主槽,维持河势稳定。
关键词:河道采砂河道疏浚清淤疏浚砂综合利用采砂管理机制黄河是著名的多沙河流,因“水少沙多、水沙关系不协调”而成为最复杂、最难治理的河流。
泥沙淤积一直是困扰河道防洪安全的关键性问题,给泥沙以出路是解决黄河泥沙问题的基本思想。
泥沙资源利用是有效减少黄河泥沙的根本措施,是解决黄河泥沙问题的有效途径。
基于防洪安全和经济社会发展的黄河泥沙资源高效利用,是“拦、调、排、放、挖”综合处理泥沙治黄方略的延展与落脚点,是保障黄河长治久安的重要措施之一。
(1)河道采砂依据2020年11月水利部批复的《黄河流域重要河段河道采砂管理规划(2020-2025年)》,黄河干流西霞院以下河南河段共规划可采区12个,规划可采区总面积为1000.8万m2,可采区总长度21.1km。
(2)河道疏浚全面梳理黄河河南不利河势、局部较窄及工程出险严重的河段,分析确定铁谢~花园镇河段、驾部~枣树沟河段、桃花峪~马庄河段、马渡工程河段、黑岗口~大宫河段、夹河滩工程河段、蔡集工程河段和三合村~青庄河段需要实施疏浚,共计8个疏浚河段,包含14个疏浚区,疏浚总面积达2200万m2。
(3)引水口清淤河南局注册登记的引黄涵闸共计49座,其中5座为穿堤闸前配套防沙闸,分别为红旗闸前的大功防沙闸,柳园闸前的新、老双井防沙闸,渠村新闸前的渠村防沙闸和王集闸前的王集防沙闸。
河南黄河涵闸大多数修建于上世纪50~70年代,70年代以后又逐步开始改建,主要针对原设计不能满足设计防洪标准或引水规模不能满足生产发展两方面。
黄河是多泥沙河流,引水必引沙是引黄显著特点,黄河浑水进入引渠必然会造成渠道淤积,渠道过流能力降低。
尤其是高村以上游荡性河段,主流摆动频繁,河势变化具有多变性,取水口脱离大河现象时有发生。
黄河河道工程根石监测技术的研究与应用
王琴;赵潇雄;谢浩粮;王永图
【期刊名称】《治黄科技信息》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】河道工程坝岸根石监测是险工和控导工程管理的一项基本操作,人工探查根石是基本功,全凭经验,探测杆捣不动了就认为是探到根石。
有时遇到淤积的泥沙、树根等杂物,就会影响探测的最终结果,即探测工作需要大量的人力,效率低,安全也得不到很好的保障,而且也很难对根石状态进行长时间的监控。
现提出一种水下根石
走失检测传感器,采用现代化监测设备及自动控制装备,能够在第一时间感知堤坝边
坡及水下石头坍塌和位移情况,及时发出告警信息,配套坝岸险情在线监测预警系统,按照“数字孪生”黄河建设的要求,为“四预”提供数据采集支撑,从而及时开展有
效的抢险工作。
【总页数】2页(P27-28)
【作者】王琴;赵潇雄;谢浩粮;王永图
【作者单位】河南黄河河务局信息中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV8
【相关文献】
1.黄河河道整治工程中根石加固技术方案研究
2.河道整治工程水下根石探测技术应用研究
3.黄河河道整治工程根石探测新技术研究
4.黄河下游河道整治工程根石位移监测技术研究
5.黄河河道整治工程中根石加固技术方案研究
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黄河治理方略1.黄河有别于其他江河的主要特点是什么?①水少沙多,水沙异源:黄河多年平均天然径流量580亿立方米,多年平均输沙量1 6亿吨,平均含沙量每立方米35公斤。
黄河水量仅为长江的6%,但平均输沙量却是长江的3倍。
河水量的56%来自兰州以上,而90%的泥沙却来自河口镇至三门峡区间。
全年60%的水量和80%的沙量来自汛期,汛期又主要集中来自几场暴雨洪水。
②水土流失严重:黄河流经的黄土高原,总面积64万平方公里,其中水土流失面积达45万平方公里,每年约16亿吨泥沙流人黄河干流,这1 6亿吨泥沙中,有4亿吨淤积在下游河床,8亿吨淤积在河口地区填海造陆,4亿吨输入深海。
③河道形态特殊:黄河下游河道成为著名的“地上悬呵”,河床普遍高于两岸地面4-6米(黄河河床比新乡市地面高出20米,比开封高13米,比济南高5米)。
黄河洪水全靠两岸堤防抵御。
一般河道是上窄下宽,黄河下游河道却是上宽下窄,最宽处达24公里,最窄处仅275米,排洪能力上大下小。
黄河下游河道内滩地面积375万亩,居住人口181万。
④洪水灾害频繁:从先秦时期到民国年间的2 540年中,黄河下游共决溢1590次,改道26次,平均三年两决口、百年一改道。
目前,黄河下游防洪保护区涉及豫、鲁、皖、苏、冀五省,范围达12万平方公里,人口8755万。
⑤管理体制独特:全国七大流域机构中,黄河水利委员会(以下简称黄委)是唯一直接管理下游河道及防洪工程并担负全河水资源统一管理、水量统一调度等任务的流域机构。
2.历史人物治河方略?①贾让:“治河三策”:“上策”是滞洪改河(人工改道),“中策”是筑渠分流,“下策”是缮完故堤(加高增厚原有提防。
)②王景治河③贾鲁:“疏、浚、塞并举”。
④潘季驯:《河防一览》,提出“束水攻沙”。
⑤靳辅:《治河方略》⑥李仪祉:现代水利科学方法统筹综合治理黄河。
3.人民治理黄河以采来黄河治理开发取得了哪些主要成就?河治理开发取得了举世瞩目的巨大成就:①构建了科学的防洪工程体系,彻底扭转了历史上频繁决口改道的险恶局面。
《河南水利与南水北调》2024年第2期水文水资源黑石关水文站现代化建设研究郭佳静,郭佳进(黄委河南水文水资源局,河南郑州450004)摘要:实施测报能力提升以来,河南黄河水文主动革新测报手段和升级测报技术,相继投入大批先进的自动化监测设备,使测报能力和水平得到进一步提高。
以黑石关为代表的水文站在黄河水文现代化发展进程中取得了可喜成就,但距离现代化建设要求还存在一定差距,针对存在的不足,有针对性地提出发展思路、采取有效举措,促进河南黄河水文现代化建设。
关键词:黑石关;水文站;现代化建设;研究中图分类号:P335文献标识码:A文章编号:1673-8853(2024)02-0022-02Study on the Modernization Construction of Heishiguan Hydrological StationGUO Jiajing,GUO Jiajin(Henan Hydrology and Water Resources of the Yellow River,Zhengzhou450004,China)Abstract:Since the implementation of the improvement of measurement and reporting capabilities,Henan Yellow River Hydrology has actively innovated its measurement and reporting methods and upgraded its measurement and reporting technology,and has successively invested a large number of advanced automated monitoring equipment,which further improve its measurement and reporting capabilities and level.The hydrological stations represented by Heishiguan have achieved some achievements in the modernization development of the Yellow River hydrology,but there is still a certain gap from the requirements of modernization construction.In response to the existing shortcomings,targeted development ideas and effective measures are proposed to promote the modernization construction of the Yellow River hydrology in Henan.Key words:Heishiguan;hydrological station;modernization construction;study1基本情况1.1概况介绍黑石关水文站位于河南省郑州市巩义市芝田镇益家窝村,集水面积为18563km2,至河口距离为21km。
积石峡水电站枢纽设计基本资料1 工程概况积石峡水电站位于青海省循化县境内积石峡出口处,是黄河上游干流龙~青段梯级规划的第五个大型梯级电站,距循化县城30km处,距西宁市206㎞,距民和县城100㎞。
积石峡水电站主要任务是发电。
该工程水库为日调节水库,正常蓄水位1856m,工程规模为Ⅱ等大(2)型,大坝为1级建筑物,泄水建筑物、引水发电及厂房均为2级建筑物。
大坝、泄水、引水发电建筑物按500年一遇洪水设计,5000年一遇洪水校核,其入库洪峰流量分别为5850 m3 /s和7550 m3 /s。
厂房按200年一遇洪水设计,考虑机组参与泄洪,厂房按5000年一遇洪水校核;泄水建筑物消能防冲按50年一遇设计。
积石峡水电站施工采用全年围堰挡水、隧洞导流、基坑全年施工的导流方式。
2 水文2.1 流域概况黄河发源于青海巴颜喀拉山北麓各恣各雅山的长日曲,经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省区,于山东省恳利、利津两县之间流入渤海,全长5464km,流域面积752443km2。
黄河上游大部分河流穿行于海拔3000~4000m的高山峡谷之间,河道迂回曲折,流域植被率高,水土保持良好,河流水量丰沛,径流比较稳定。
在四川省吉迈至玛曲段有白河和黑河两支流汇入,使干流水量显著增加。
黄河入龙羊峡后,经峡谷和川地相间地段,于清水大庄下游2km进入积石峡。
积石峡水电站坝址位于积石峡峡谷出口处,距河源1938km。
坝址以上流域面积146749 km2,占全流域面积的19.5%,而水量站全流域水量38.8%。
积石峡坝址上游有已建的龙羊峡、拉西瓦、李家峡及公伯峡水电站,龙羊峡水库是一个具有多年调节性能的巨型水库,总库容达275×108m3。
龙羊峡水电站与下游刘家峡水库联合调度运用,使积石峡径流年内分配趋于均匀,提高积石峡的发电效益,同时大大削减积石峡入库洪水,减小积石峡水库的设计洪水和校核洪水。
李家峡、公伯峡水库为日调节水库,调节性能较差,对积石峡水库的入库洪水和径流年内分配影响较小。
黄委示范工程建设的几点体会
高新平;张厚玉;何红生
【期刊名称】《水利建设与管理》
【年(卷),期】2006(026)008
【摘要】“示范工程”建设在黄河工程管理中起着重要的示范和带头作用,是管
出精品工程,全面提升黄河工程管理现代化水平的重要举措。
“示范工程”建设是落实黄委党组提出的建设“三条黄河”的重要实践内容,是为“维持黄河健康生命”的终极治河目标而制定的具体举措。
黄委自2004年启动“示范工程”建设以来.逐步建成了一批景点、亮点工程.并以点带面提高了整个黄河工程管理的现代化水平。
本文论述了近年来黄河工程管理“示范工程”建设的经验与做法.并总结了“示范工程”建设的几点规律性认识。
【总页数】2页(P50-51)
【作者】高新平;张厚玉;何红生
【作者单位】黄委会信息中心,郑州450003;黄委会建设与管理局,郑州450003;武
陟第一黄河河务局,454950
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.2
【相关文献】
1.黄委加强黄河水利工程建设质量监督管理
2.黄委加快推进黄河下游防洪工程建设
3.长江委赴黄委珠委开展水行政执法监控工程建设调研
4.黄委完成内蒙古2018年高效节水灌溉工程建设首批督导检查
5.黄委深入推进水利工程建设质量管理
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新时期黄河调水调沙思考与建议高兴;朱呈浩;刘俊秀;陈翠霞【期刊名称】《人民黄河》【年(卷),期】2023(45)2【摘要】黄河调水调沙连续开展二十余年,是协调黄河水沙关系行之有效的措施,在减淤、塑槽、生态等方面发挥了显著效益。
但新时期黄河水沙情势异变,水库及河道边界条件也发生调整,调水调沙面临冲刷效率下降和后续动力不足两个突出问题。
为适应新时期新形势变化,有必要对调水调沙进行优化创新,以更好地发挥其长期综合效益。
采用实测资料分析的方法,结合工程实际调度经验,提出基于现状水沙调控工程体系优化调水调沙的措施,包括小浪底水库多排沙提供沙源以及挖掘干流水库群潜力为调水调沙补充后续水流动力。
从保障黄河长久安澜的角度,提出完善调水调沙的建议:一是加快推动骨干工程建设,完善水沙调控体系;二是积极创新调水调沙运用模式,动态优化调控指标。
上述工程措施和非工程措施的结合,可有效解决黄河泥沙治理难题。
【总页数】5页(P42-46)【作者】高兴;朱呈浩;刘俊秀;陈翠霞【作者单位】黄河勘测规划设计研究院有限公司;水利部黄河流域水治理与水安全重点实验室(筹)【正文语种】中文【中图分类】TV62;TV882.1【相关文献】1.挟沙能力多值性及黄河下游多来多排特性分析——"黄河调水调沙的根据、效益与巨大潜力"之五2.黄河调水调沙的效益——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之八3.黄河调水调沙的巨大潜力——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之九4.对调水调沙理解的几个误区和有关质疑的讨论——"黄河调水调沙的根据、效益和巨大潜力"之十5.黄河防总实施2012年黄河汛前调水调沙滚动分析,精细高度,统筹调水调沙和抗旱保灌因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
黄河积石峡水库变动回水区航道整治研究
根据黄河青海段积石峡水库变动回水区托坝村至市政大桥下游2km河段水文地形资料。
基于有限体积方法,建立平面二维水流数学模型,应用经过验证的航道整治二维数学模型,对积石峡库区变动回水区重点浅滩整治措施进行了模拟分析。
通过模型计算得出:实施整治工程后,整治河段水流条件得到明显改善,变动回水区中拖坝村、加入村及市政大桥三处碍航滩段水流条件得到明显改善,能够满足Ⅵ级航道通航标准。
标签:变动回水区;二维数学模型;航道整治;积石峡
积石峡库区位于黄河上游河段,干流流经循化县,处于黄河阶梯水电枢纽黄丰水电站和积石峡水电电站之间。
黄丰电站下游2km循化托坝村至清水湾10km 为积石峡水库库区变动回水区河段,河道平面图见图1。
该河段地形复杂,浅滩交错分布,泥沙运动及河床演变均十分复杂,航道弯窄,平均比降1.54‰,最小水深处仅0.8m并伴有不良流态,船舶通行困难,严重制约着黄河积石峡河段航运发展。
在以往的研究中多采用平面二维数学模型和物理模型对峡谷滩段航道整治技术进行研究。
如张明进[1]等采用平面二维有限单元水流数学模型对融江螺滩河段进行航道整治方案研究;陆永军[2]等采用平面二维数学模型对松花江三姓浅滩航道整治工程进行了模拟;孙冬梅[3]等建立二维水沙数学模型对长江中游枯牛水道航道整治工程进行了研究;徐成伟[4]利用已建立的二维数学模型[5]对黄河李家峡变动回水区散乱浅滩整治工程进行研究;由此可见二维数学模型已经广泛的应用于航道整治工程的研究中。
文章基于有限体积法,建立平面二维水流数学模型,对黄河积石峡水库变动回水区航道整治工程进行论证分析。
文献[6]对模型控制方程及离散方法有详细介绍,文章不再赘述。
图1 河道平面图
1 数学模型建立与验证
1.1 计算范围及网格划分
本次模拟中模型上边界选定在托坝村,下边界选定在P18号水尺处,地形采用2010年实测1:2000地形图,计算河段全长6.8km。
计算网格由三角形六节点单元的非结构化网格,保证对流速计算具有二阶精度。
模拟河段沿水流方向的网格单元尺寸最大为60m,局部丁坝工程区网格加密,加密处网格尺寸为3~4m。
网格节点总数为21818个,网格单元总数为42157个。
模型上有开边界选取托坝村流量边界,下游开边界选取水位边界控制。
1.2 数学模型的验证
采用2010年10月实测积石峡库区上游变动回水区河段枯水期和中水期瞬时
水位资料和断面流速资料,分别对水面线、断面流速分布进行验证。
图2和图3分别给出水面和流速验证图,采用实测水位和流速数据进行模型验证,从图中可以看出水位误差在±10.0cm之内,流速最大误差小于5%,满足《内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程》(JTJ/T232-2001)的要求。
2 整治方案计算及结果分析
2.1 整治思路及参数
积石峡库区河段属于原始河床,浅滩类型为沙质和卵石浅滩,上游来水来沙情况对于河段浅滩发展有重要影响。
对于变动回水区浅滩,整治原则应顺应河势,因势利导,调整中枯水动力轴线和水流结构,稳定主流,束水攻沙,控制和调整泥沙运动;工程布置应以控制河床,筑坝与护岸为主,平顺岸线,浅区结合疏浚措施保证航槽水深,改善沙质和卵石浅滩航道条件[7]。
按照上述整治原则,采用第二造床流量法计算得出整治流量为575m3/s,相应水位即为整治水位;积石峡库区河段拟按内河Ⅵ级航道进行整治,通航50~100t级船舶,设计航道尺度为1.2m×30m×180m。
考虑模型计算研究内容及要求,模型选取洪、中、枯水共5级流量,作为整治方案的计算流量。
计算流量及相应水位见表1。
表1 模型计算流量及其对应水位
图4为整治流量Q=575m3/s下工程前后变动回水区沿程水深变化图。
从图中可以看出,整治河段航槽水深局部变化明显,江心洲尾部以上河段水深较浅,以下河段水深条件较深。
整治工程实施前,托坝村滩段上游右汊入口及江心洲尾部位置水深较浅,最小航深大约为0.5m左右。
而右汊右岸拟建设托坝村码头,水深条件远不能满足Ⅵ级航道的通航要求。
针对航槽水深不足,整治方案通过对江心洲入口处进行疏浚挖槽,同时对右岸进行切咀来解决水深不足的问题。
整治工程实施后,整治流量下1.2m航槽上下基本贯通,水深条件得到有效改善。
2.2 整治前后水面及比降变化
计算结果表明:各级流量下托坝村滩段及以上河段水位差和水面比降变化较大,加入村及市政大桥及以下河段水面比降比降变化较小,基本趋于平缓。
最低通航流量323m3/s时,托坝村滩段水位变幅在0.16m~1.24m之间,比降变幅在0.43‰~3.04‰之间,相比工程前水面比降得到了有效减缓,其中江心洲下游沙梗处最大比降减少了0.72‰。
整治流量575m3/s,水库水位为汛期防洪限制水位1854m时,托坝村滩段水位变幅在0.15m~0.99m之间,比降在0.54‰~2.62‰之间,市政大桥上游河段水位壅高0.27m,水库水位为正常蓄水位1856m时,托坝村滩段水位变幅在0.14m~0.87m之间,比降在0.54‰~2.52‰之间;一年一遇洪水1000m3/s时,托坝村滩段水位变幅在0.24m~0.83m之间,比降在0.92‰~2.48‰之间;相比工程前平均比降减小0.05‰,市政大桥上游河段水位壅高0.26m。
设计最高通航流量1770m3/s时,托坝村滩段水位在1858.66~1862.97m 之间,水位差在0.22m~0.74m之间,比降在0.32‰~2.47‰之间;相比工程前平均比降减小0.11‰,市政大桥上游河段壅高0.34m。
2.3 整治前后航槽流速变化
整治流量Q=575m3/s航槽流速变化对航槽影响较大,当比降减小、流速变缓,水流挟沙能力也随之减弱,泥沙落淤造成河床抬高,淤积成滩。
库区尾部回水区流速减缓较大,水流挟沙能力减弱,造成“翘尾巴”现象。
图5为整治流量下整治工程实施前后河段航槽流速变化图。
从图中可以看出整治流量Q=575m3/s,水库水位处于防汛限制水位1854m时,托坝滩段流速流态较整治前有一定改善,急流区流速减小,减小幅度为0m/s~2.2m/s,最大流速约为3.5m/s;加入村滩段流速相比整治前略有增加,市政大桥滩段流速最大增幅为1.17m/s,有助于提高水流冲沙能力;市政大桥以下河段流速变化不大。
水库正常蓄水到1856m时,托坝村滩段流速减小幅度为0m/s ~2.23m/s,最大流速约为3.0m/s;市政大桥滩段由于回水影响,较防汛水位时流速增幅减小,最大增幅为0.29m/s。
3 结束语
文章建立平面二维水流数学模型,对黄河积石峡变动回水区航道整治进行数值模拟研究。
模型计算了整治河段在各级流量下整治工程实施前后的通航水流特性,对整治流量下的航道水深、水位、比降变化及航槽流速变化进行了分析,计算结果表明:
(1)应用建立的平面二维水流数学模型进行了水面线及流速分布验证,计算值与实测值吻合较好,为航道整治方案计算奠定了良好基础。
(2)实施整治工程后,整治河段通航条件得到明显改善,设计流量下的沿程水深都在设计水深1.2m以上,水位比降得到较好的调整。
(3)整治流量下,水库水位处于防汛限制水位1854时,托坝滩段流速明显减小,减小幅度为0m/s~2.2m/s,加入村滩段流速相比整治前略有增加,市政大桥滩段流速最大增幅为1.17m/s,市政大桥以下河段流速变化不大。
水库正常蓄水到1856m时,托坝村滩段流速减小幅度为0m/s ~2.23m/s,市政大桥滩段由于回水影响,较防汛水位时流速增幅减小,最大增幅为0.29m/s。
参考文献
[1]张明进,张华庆.融江螺滩河段航道整治数学模型研究[J].水道港口,2006,27(4):211-216.
[2]陆永军.松花江三姓浅滩航道整治的二维数值模拟研究[J].泥沙研究,1998,(2):26-34.
[3]孙冬梅,张明进,冯平等.数学模型在长江中游牯牛沙水道航道整治工程中的应用[J].水利水电技术,2009,40(7):125-129.
[4]徐成伟.李家峡水库变动回水区散乱浅滩整治研究[J].水道港口,2010,31(6)
[5]陆永军.陈国祥.航道工程泥沙数学模型的研究(Ⅰ)-模型的建立[J].河海大学学报,1997,25(6)
[6]杨明远,杨武,郁达等.北江千吨级航道整治研究:Ⅱ二维数学模型与整治河段通航水流条件分析.交通科学与工程,2013,29(4):66-72.
[7]曹明雄.山区河流急流滩险航道整治技术研究[D].南京,南京水利科学研究院.
作者简介:杨武(1990-),男,江西九江人,硕士,主要从事海岸动力过程及其模拟技术研究。