在前述流域水沙资源多目标优化配置理论和数学模型的基础上，初步建立了黄河下游水沙资源多目标优化配置数学模型。根据前述黄河下游河床演变均衡稳定数学模型计算分析结果确定5)维持河槽冲淤调整量约束。......
2023-06-23
黄河下游水沙资源优化配置模式与计算结果分析
【摘要】：黄河下游枯、平、丰水年的水沙资源优化配置模型计算方案与历史实测水沙分布比较如表12-9所示。表12-9黄河下游水沙资源优化配置模型计算方案与历史实测水沙分布比较表对于平水年，1986～1999年实测年平均水沙资源分配主要是工农业引水量111.51亿m3、汛期水量92.50亿m3和非汛期水量58.06亿m3，由于引水含沙量较大，下游引水引沙1.116亿t，河槽淤积2.5亿t，河槽严重萎缩，滩区仅淤积0.395亿t，“二级悬河”迅速发展。
为了便于将水沙资源优化配置模型计算结果和历史实测水沙资源分布对比，黄河下游未来枯水年代表水沙量可以采用2000～2002年小黑武三站实测年平均水量178.88亿m3，年平均沙量3.556亿t(包括小浪底水库年平均淤积3.201亿t);未来平水年代表水沙量可以采用1986～1999年小黑武三站实测年平均水量273.60亿m3，年平均沙量8.168亿t;未来丰水年代表水沙量可以采用1960～1985年小黑武三站实测年平均水量448.66亿m3，年平均沙量12.163亿t。黄河下游枯、平、丰水年的水沙资源优化配置模型计算方案与历史实测水沙分布比较如表12-9所示。
对于枯水年，2000～2002年实测年平均水沙资源分配主要是工农业引水量119.88亿m3，汛期输沙水量(19.92亿m3)和非汛期生态水量 (25.75亿m3)不足，小浪底水库拦沙3.201亿t，主要下泄清水冲刷下游河槽 (冲刷0.723亿t)，主要冲刷高村以上河段，滩区基本不淤，河口退蚀(侵蚀1.925亿t)。枯水年水沙资源优化配置方案主要是通过上中游水库联合调控向下游补水约25亿m3，保障下游工农业引水量约120亿m3，基本保证汛期输沙水量43.26亿m3和非汛期生态水量40亿m3，汛期强化小浪底水库调水调沙，适当加大水库排沙比，改善下游河槽冲淤分布，河口退蚀略有减缓(侵蚀1.526亿t)。
表12-9 黄河下游水沙资源优化配置模型计算方案与历史实测水沙分布比较表
对于平水年，1986～1999年实测年平均水沙资源分配主要是工农业引水量111.51亿m3、汛期水量92.50亿m3和非汛期水量58.06亿m3，由于引水含沙量较大，下游引水引沙1.116亿t，河槽淤积2.5亿t，河槽严重萎缩，滩区仅淤积0.395亿t，“二级悬河”迅速发展。平水年水沙资源优化配置方案主要满足下游工农业需求引水量145亿m3，保障汛期输沙水量(77.98亿m3)和非汛期生态水量 (50亿m3)，小浪底水库合理拦沙约3.8亿t，下游按目前低引水含沙量引沙约0.8亿t，汛期强化小浪底水库调水调沙运用，恢复下游稳定中水河槽，争取实现利用泥沙资源将上段游荡河槽塑造为较窄深稳定的河槽容纳泥沙约0.406亿t，夹河滩以下萎缩河槽冲刷泥沙约0.556亿t，河槽冲淤合计冲刷泥沙量0.15亿t，汛期有计划淤滩0.84亿t，控制 “二级悬河”发展，河口稳定略有延伸(淤积0.374亿t)。
对于丰水年，1960～1985年实测年平均水沙资源分配主要是工农业引水量约65亿m3，汛期输沙水量(约240亿m3)和非汛期生态水量(约155亿m3)富余，下游洪水灾害严重，由于引水含沙量大，下游引水引沙1.064亿t，河槽淤积0.661亿t，滩区淤积0.733亿t，滩槽基本平行抬升，河口淤积延伸严重(淤积7.69亿t)。丰水年水沙资源优化配置方案主要汛期上中游水库联合拦蓄富余水量121.74亿m3，控制下游洪水灾害，满足下游工农业需求引水量145亿m3、汛期输沙水量121.3亿m3和非汛期生态水量60亿m3，合理利用水资源，小浪底水库合理拦沙约4.488亿t，下游按目前低引水含沙量引沙约0.8亿t，汛期强化小浪底水库调水调沙运用，恢复下游稳定中水河槽，河槽冲淤合计冲刷泥沙量0.15亿t，汛期充分利用高含沙水流有计划淤滩1.68亿t，治理“二级悬河”，控制河口延伸(淤积2.85亿t)。
与实测资料比较，水沙资源优化配置方案的综合目标函数明显增大，黄河下游泥沙资源分布明显改善，配置方案基本合理。以下按平水年水沙资源优化配置方案估算下游泥沙资源分布的平均累计情况，分析水沙资源优化配置的综合效果。小浪底水库总拦沙库容可拦沙101.5亿t，目前已拦沙约20亿t，还有拦沙约81.5亿t的拦沙库容，8年合计拦沙约30.5亿t，还有拦沙约51亿t的拦沙库容;考虑利用引水引沙的50%约0.4亿t渠首泥沙加固黄河大堤，加上机淤固堤0.309亿t，共计0.7亿t，8年合计加固黄河大堤约5.6亿t;维持稳定河槽冲淤合计冲刷1.2亿t，其中夹河滩以上宽浅游荡河槽塑造为较窄深稳定河槽容纳泥沙约3.25亿t，恢复夹河滩以下萎缩河槽冲刷泥沙约4.45亿t，中水河槽基本恢复;滩区合计淤沙约6.7亿t，“二级悬河”有所改善;入海沙量合计20.5亿t，其中河口造陆用沙3亿t，海洋动力深海输沙17.5亿t，保持河口基本稳定。
(本章作者:胡春宏、王延贵，受国家自然科学基金(50479069)资助)
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