黃河上游沙漠寬谷河段水沙調(diào)控研究.pdf

1、近年來,受氣候變化、沙漠?dāng)U張、水庫調(diào)蓄、用水增加等影響,黃河上游沙漠寬谷河段河道水沙關(guān)系變異,河槽萎縮,在干流、支流形成了“新懸河”,導(dǎo)致寧蒙河段“小水致大災(zāi)”,洪凌災(zāi)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(diào)控,旨在通過黃河上游梯級水庫群水沙聯(lián)合調(diào)度,人工塑造適宜于沖刷河道的洪峰過程,遠(yuǎn)距離沖沙輸沙,改善上游河道不和諧的水沙關(guān)系,減緩河道淤積。因此,研究成果對于對維護(hù)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(diào)度理論,具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　本文針對黃河上游沙漠寬谷河段的水沙調(diào)控問題,基于以往黃河泥沙治理的經(jīng)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(diào)控指標(biāo)及方案集、水沙聯(lián)合調(diào)控模型建立及求解等進(jìn)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(diào)控模式,即以水庫“調(diào)”為主,“固-攔-放-挖”為輔的綜合水沙調(diào)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(diào)控目標(biāo),對黃河水沙調(diào)控的基本概念重新定義,分析了現(xiàn)有水沙調(diào)控的目標(biāo)、手段、模型和方法等,奠定了梯級水庫群水沙調(diào)控的理論基礎(chǔ)。
　　(2)根據(jù)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(shù)據(jù),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(diào)水調(diào)沙成功經(jīng)驗,從水庫的調(diào)控庫容、可調(diào)水量、調(diào)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(jìn)行水沙調(diào)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(yīng)關(guān)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(xì)顆粒泥沙”這一關(guān)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(guān)鍵問題,為量化流量與沖淤量的轉(zhuǎn)化效果、分析水沙調(diào)控方案提供了科學(xué)的理論依據(jù)。
　　(4)在構(gòu)建研究區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行水沙調(diào)控創(chuàng)造了條件。構(gòu)建了黃河上游沙漠寬谷河段的水沙調(diào)控指標(biāo)體系,給出了水沙調(diào)控方案集。
　　(5)建立了多目標(biāo)梯級水庫群水沙聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,采用基于可行搜索空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的改進(jìn)粒子群算法對模型進(jìn)行了求解,論證了模型及算法的合理性、準(zhǔn)確性、可靠性和先進(jìn)性;通過方案計算獲得了各調(diào)控方案的全局均衡解。
　　(6)獲得了不同年份、不同調(diào)控主體、不同調(diào)控手段情景下的調(diào)控成