三門峽水庫(kù)運(yùn)用方案模型計(jì)算

1、三門峽水庫(kù)給陜西帶來的災(zāi)害及治理對(duì)策建議附件id三門峽水庫(kù)泥沙沖淤過程方案計(jì)算西安理工大學(xué)二oo年十二月專題名稱：三門峽水庫(kù)泥沙沖淤過程方案計(jì)算課題 名稱：三門峽水庫(kù)給陜西帶來的災(zāi)害及治理對(duì)策建議專題編號(hào)：附件iii專題承擔(dān)單位：西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院專題負(fù)責(zé)人：王新宏馮普林審定：張潤(rùn)民工作人員：王新宏唐先海張根廣楊武學(xué)石長(zhǎng)偉馬雪妍馮普林張強(qiáng)報(bào)告撰寫：王新宏摘要11數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介11.1數(shù)學(xué)模型的控制方程式11.2控制方程的離散及差分求解22模型計(jì)算中有關(guān)問題的處理42. 1斷面概化42.2水面線計(jì)算的若干問題52. 3非均勻沙的沉速計(jì)算72.4力匚流挾沙力級(jí)酉己82. 5床沙級(jí)配的調(diào)整及計(jì)算

2、方法83泥沙數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證計(jì)算及分析103. 1驗(yàn)證依據(jù)的基本資料及有關(guān)問題的處理113.2有關(guān)參數(shù)的率定123. 3 1960年7月1965年10月驗(yàn)證結(jié)果與分析133.4 1965年11月1974年6月驗(yàn)證結(jié)果與分析143. 5 1974年7月1990年10月驗(yàn)證結(jié)果與分析163.6三門峽水庫(kù)19601990年總體沖淤量驗(yàn)證結(jié)果194方案計(jì)算及成果分析204. 1方案計(jì)算的目的204.2計(jì)算條件及方案214. 3方案計(jì)算成果及分析235結(jié)語27參考文獻(xiàn)28三門峽水庫(kù)泥沙沖淤過程方案計(jì)算摘要：本文采用西安理工大學(xué)的準(zhǔn)二維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型，對(duì)三門峽水庫(kù)4種 不同運(yùn)用方案下潼關(guān)以下庫(kù)區(qū)的泥

3、沙沖淤演變過程進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算。預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果表明, 三門峽水庫(kù)采用4種推薦的運(yùn)用方案情況下，水庫(kù)運(yùn)行25年后，潼關(guān)1000m3/s流量時(shí) 的水位均大幅下降，可比現(xiàn)狀潼關(guān)高程328.47m降低3.31 4.30m,潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤平衡約需8-12年時(shí)間。文中建議，為了使潼關(guān)高程在盡可能短的時(shí)間內(nèi)降下來，三門峽水 庫(kù)今后應(yīng)考慮采用全年敞泄的運(yùn)用方式。1數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)介西安理工大學(xué)泥沙數(shù)學(xué)模型屬于準(zhǔn)二維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型，適 用于進(jìn)行長(zhǎng)歷時(shí)長(zhǎng)河段的河床變形研究。模型中將所研究的長(zhǎng)河段劃分成若 干小河段，可預(yù)測(cè)計(jì)算各斷面的水力、泥沙要素以及相鄰斷面z間的平均沖 淤厚度的沿程變化及因時(shí)變化情況。1.1數(shù)

4、歹儀型的滋刮方無式本模型屬于準(zhǔn)二維恒定流非均勻懸移質(zhì)非飽和輸沙模型，可用來模擬水 深、流速、水面比降、懸移質(zhì)含沙量及其級(jí)配、床沙級(jí)配等水力泥沙要素隨 時(shí)間和沿流程的變化。模型所依據(jù)的基木控制方程有水流連續(xù)方程、水流運(yùn) 動(dòng)方程、泥沙連續(xù)方程、懸移質(zhì)擴(kuò)散方程、水流阻力計(jì)算公式和水流挾沙力 計(jì)算公式，其形式為：水流連續(xù)方程式c1l =°水流運(yùn)動(dòng)方程式dz (d(v2q2=0(1-1)(1-2)泥沙連續(xù)方程式（分粒徑組）+ 7 學(xué)+ %=0 伙=1,2化）（1-3）oxgt懸移質(zhì)擴(kuò)散方程（分粒徑組）魚二絲佝-sj 伙=1,2 ,nj（1-4）dxq式中，0是斷面平均流量，血是側(cè)向入流量，z是

5、水位，乙是動(dòng)能修正系數(shù), 孑是局部水頭損失系數(shù)，u是斷面平均流速，k=acr!/2是流量模數(shù)（其中，a 是過水?dāng)嗝婷娣e，r是水力半徑,c=ri/6/n是謝才系數(shù)，“是糙率）,s、s*分 別是斷而平均含沙量和水流挾沙力，以kg/n?計(jì)，廠是泥沙干容重，人是泥 沙沖淤面積，血是單位流程上第k粒徑組泥沙的側(cè)向輸沙率（入為正，出為負(fù)）, p是粒徑組角標(biāo)，m是粒徑分級(jí)總數(shù)，&是恢復(fù)飽和系數(shù)，。是平均沉速，q 是單寬流量，g是重力加速度，x、f分別是流程和時(shí)間。方程（1-1）（1-4）的定解條件包括初始條件和邊界條件。初始條件包括河 道初始地形和床沙級(jí)配。邊界條件包括上游入口斷而潼關(guān)站的水沙過程，

6、河 道沿程水沙匯入（或流出）過程，以及下游出口斷面史家灘站 的水位過程。上 述4個(gè)基本方程式本身并不封閉，還需增加一些補(bǔ)充關(guān)系式，諸如水流挾沙 力計(jì)算公式，水流挾沙力級(jí)配計(jì)算公式，動(dòng)床阻力計(jì)算公式等。1.2控制方程的離散及差分求解模型屮求解上述基本方程時(shí)，首先將研究河段沿流程劃分為若干河段，使 每一河段內(nèi)的水流接近均勻流，如圖1-1所示。圖中，i是斷面編號(hào)，是 斷面總數(shù)，斷面序號(hào)由下游向上游遞增。為簡(jiǎn)便起見，稱第i斷面至笫/+/ 斷面之間的河段為第i河段。其次，把長(zhǎng)歷時(shí)的來水、來沙過程概化為梯級(jí)恒定流，使每一計(jì)算吋段內(nèi)的水流接近恒定流，按恒定非均勻漸變流進(jìn)行求解。圖1-1河段劃分及橫斷面編號(hào)示

7、意圖計(jì)算方法采用非耦合解法。具體作法是先解水流方程一一水力計(jì)算，即 利用明渠恒定漸變流運(yùn)動(dòng)方程，推求庫(kù)區(qū)水面線，從而得到各斷而的水力要 素。其次求解泥沙方程泥沙計(jì)算，即利用含沙量沿程變化方程式自上游 向下游求得各斷面的輸沙率及級(jí)配，從而推求出河床沖淤變化。最后修正河 道斷而型態(tài)，并進(jìn)入下一時(shí)段的水力計(jì)算。如此水力計(jì)算和泥沙計(jì)算交替進(jìn) 行，直到計(jì)算完所有的時(shí)段。(1-5)(1-6)(1-7)仃8)對(duì)于水流連續(xù)方程式（1-1）,可在第i河段上直接積分得e = a+）+（心 1,2,心-i）若令qu = j/dx是第i河段的匯流流量，則和iqf+也(心1,2代一 1)1=1qi=q*+qu (心12

8、譏一1)乙嚴(yán),為=乙+唸+逢嚴(yán)+遵書）對(duì)于水流運(yùn)動(dòng)方程式（1-2）,可在第i河段上離散為如下形式:式中，心kg】分別是第i和斷面的流量模數(shù)，力筠是第i河段的長(zhǎng)度,匕是笫i河段的局部水頭損失系數(shù)。(1-9)對(duì)于泥沙連續(xù)方程式（1-3）可離散為如下形式:處 * +（1一0）九+1/式屮，。是權(quán)重系數(shù)（0.5w owl.oms是斷而沖淤面積（淤為正，沖為負(fù)），八k分別是斷面和粒徑的下標(biāo)，（仏認(rèn)力切是第i河段第k粒徑組泥沙的匯入輸沙 率。將非均勻沙分成m組，假定河段內(nèi)水流挾沙力線性變化，并忽略各粒徑組之間的相互影響，通過聯(lián)解泥沙連續(xù)方程式和河床變形方程式得到第k組sjk = sqk + (sg* -

9、s一,女)exp(-叫a)(1-10)泥沙的含沙量沿程變化方程式為4,1 - exp()小 acokxi式屮，s、幾m分別是第了斷而第&粒徑纟r泥沙的含沙量和水流挾沙力，是第斤粒徑組泥沙的沉速, g是第，河段平均單寬流量，/益是斷面間距，q是恢復(fù)飽和系數(shù)。2模型計(jì)算中有關(guān)問題的處理2.1斷而樓億天然河道斷面形態(tài)各式各樣，直接用原始斷面進(jìn)行計(jì)算有許多難以克服的 困難，因此有必要對(duì)原始斷面進(jìn)行概化。斷面概化的合理與否對(duì)水力計(jì)算及 河床變形計(jì)算影響很大，這主要由于河床變形的速度小于水流變化，概化后 的斷而作為河床變形計(jì)算的初始條件，不象水力計(jì)算初始條件在最初幾個(gè)時(shí) 間步長(zhǎng)內(nèi)會(huì)很快消失，地形的

10、誤差會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)影響泥沙計(jì)算結(jié)果，甚至導(dǎo) 致計(jì)算的失敗，所以概化后的斷面應(yīng)盡可能地符合實(shí)際情況。本課題所研究的河段，沖淤變幅大、橫向分布極不均勻，這種分布不均勻 性對(duì)水流的整體結(jié)構(gòu)和輸沙能力的影響是相當(dāng)突出的。例如，當(dāng)發(fā)生高含沙 洪水時(shí)，常常出現(xiàn)淤灘沖槽，斷面變的較為窄深，有利于過流和泥沙輸送。 如果這種不均勻性在模型中得不到反映，沖淤在斷面上按均勻分布處理，修 改后的斷面可能與實(shí)際情況正好和反，整體模擬的結(jié)果就很難與實(shí)際相符。 為此，在本次斷面概化中，根據(jù)各個(gè)斷面橫向河底高程變化情況和計(jì)算需要,將其劃分為若干了斷面。了斷面的寬度固定不變，而河底高程在子斷面內(nèi)被概化為線性變化，如圖2j所示，在

11、計(jì)算中只需記錄子斷面間節(jié)點(diǎn)的高程。這些節(jié)點(diǎn)的高程變化，可根據(jù)斷面上總沖淤量的大小試算得出o距起始點(diǎn)距離(m)圖典型橫斷面概化示意圖2.2水面線計(jì)算的若干問題動(dòng)量修正系數(shù)簽采用下式計(jì)算/ (賁)玄式中，是第i斷面的動(dòng)量修正系數(shù)，&、a,分別是第i斷面的流量模數(shù)和 過水?dāng)嗝婷娣e，/是子斷面下標(biāo)。局部水頭損失只計(jì)斷面擴(kuò)大或縮小吋的能 量損失。當(dāng)斷面擴(kuò)大時(shí)，取匚=0.5；當(dāng)斷面縮小時(shí)，取&=02。子斷面的流量模數(shù)與全斷面流量模數(shù)之間的關(guān)系如下k，h(1-i式中，是i斷面上第2子斷面的流量模數(shù)。假設(shè)各斷面的水力坡度與全斷 面平均水力坡度相等，則子斷面流量模數(shù)可用下式計(jì)算(1-13)(1-

12、14)式中，人，八5、心分別是第i斷面上第/子斷面的過水面積、謝才系數(shù)和水力半徑，®，是綜合糙率。本模型中采用計(jì)算時(shí)段內(nèi)的平均沖淤?gòu)?qiáng)度對(duì)糙率進(jìn)行修正。如果河道呈淤積趨勢(shì)，則糙率將減??；反之，如果河道呈沖刷趨勢(shì)，則糙率將會(huì)有所增加。假設(shè)時(shí)刻i河段的糙率為卅。若經(jīng)過小時(shí)間后，該河段的沖淤量為力 匕，則該河段州川時(shí)刻的糙率n嚴(yán)為c単(1-15)r at式中，g是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可在計(jì)算中根據(jù)計(jì)算結(jié)果的情況進(jìn)行調(diào)整；4匕 單位為億na沖刷時(shí)取負(fù)值，淤積時(shí)取止值；m單位為天。在實(shí)際計(jì)算中,對(duì)卅+血的變化范圍應(yīng)有所限制，即嚴(yán)< 0.5礦。(1-16)式中,nr°是計(jì)算初始第i河段的

13、綜合糙率,需通過實(shí)測(cè)資料率定得出。關(guān)于水面線計(jì)算。利用式8)求解水面線時(shí)，首先將其改寫為如下形式:式(117)屮，等號(hào)左邊各項(xiàng)均為未知項(xiàng)，等號(hào)右邊各項(xiàng)均已知，根據(jù)實(shí)測(cè)資料 計(jì)算得知，式(1-17)中等號(hào)左邊各項(xiàng)之代數(shù)和的“與水位zw之間有如圖2-2 所示的關(guān)系，隨著斷面水位由低到高，仗“存在一最小值爲(wèi)価對(duì)應(yīng)的水位為 zk o實(shí)質(zhì)上圖22所示的曲線近似代表了第i+丿斷面的比能曲線。根據(jù)大量 試算證實(shí)，無論對(duì)于何種斷面形態(tài)或何種流量，斷面的臨界水位z燈都略大于 z.o這是因?yàn)槌贁?shù)比降極陡的山區(qū)河流外，自然界屮大多數(shù)河流都處于緩 流狀態(tài)(弗氏數(shù)fr< 1.0),斷面水位應(yīng)人于臨界水位。因此，

14、在利用式(1-17)試算 求解乙+川寸，乙+只能在區(qū)間(z加+8)內(nèi)取值。如圖22所示，利用仗川在 區(qū)間(zki9 4-00)內(nèi)是單調(diào)增加這一特性，可構(gòu)造出方便快捷的試算方法，快速 準(zhǔn)確地得出第i+7斷面水位z沖。® 22斷而比能妙錢孑電囹2.3 0佝勺沙的沉速皆篇由于黃河含沙量高，計(jì)算沉速時(shí)必須考慮含沙量和顆粒組成的影響。含沙 量對(duì)沉速的影響主要反映在含沙水流的粘滯性上，含沙量越高，粘滯性越大, 沉速越小。在其它條件相同的情況下，渾水粘滯性將隨含沙量的增加而增加, 模型中采用費(fèi)祥?。?986）公式計(jì)算。非均勻沙（分粒徑組泥沙）的沉速計(jì)算公式是以單顆粒泥沙在清水中的沉 速計(jì)算公式為基

15、礎(chǔ)，通過兩次修正得到的。首先，考慮到泥沙的存在對(duì)泥沙 懸浮液介質(zhì)容重和粘滯性的影響，將單顆粒泥沙在清水中的沉速公式中的容 重和粘滯系數(shù)換成渾水的容重和粘滯系數(shù)，即得單顆粒泥沙在渾水中的沉速 公式。其次，考慮到群體泥沙沉降時(shí)顆粒間的相互阻尼作用，還需對(duì)單顆粒 泥沙在渾水中的沉速公式作二次修正，從而得到均勻沙（或某粒徑組泥沙）在 渾水中的沉速公式。各粒徑組泥沙沉速分不同流區(qū)計(jì)算，當(dāng)泥沙沉降處于層 流區(qū)時(shí)（粒徑判數(shù)0”<1.544）時(shí)，采用斯托克斯公式計(jì)算沉速©嚴(yán)令zvs嚴(yán)（118）1肌當(dāng)泥沙沉降處于過渡區(qū)時(shí)，采用沙玉清公式（1965）計(jì)算沉速saill = exp(2.o3o3j3

16、9-(lg血-5.777)2 一 3.665)(1 -20)血=乂乙乂)舊嚴(yán)匕(121)6 人式屮，0”法是第r粒徑組泥沙在渾水中的沉速；u,"是渾水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù);sg 0”分別是沉速判數(shù)和粒徑判數(shù)；其余符號(hào)同前。非均勻沙群體沉速采用下式計(jì)算©, = »% (1一22)式中：5”是非均勻沙在渾水中的平均沉速；巴是第k粒徑組泥沙占全沙的 重量百分比；力族是第£粒徑組泥沙在渾水屮的平均沉速。2.4水浚按沙力佩紀(jì)模烈中采用韋直林(1984)提出的方法計(jì)算水流挾沙力級(jí)配(1-23)只嚴(yán)織+(1-0)丘式屮，p枚是某斷面第r粒徑組水流挾沙力級(jí)配；巴是懸移質(zhì)級(jí)配；

17、是權(quán)重系數(shù)，ow0w1；是某一特征級(jí)配，由下式確定v3 叫 l "嘰)也心(1-24)式中，凡是某斷面床沙級(jí)配；其余符號(hào)同前。2.5床沙爼紀(jì)的訥整彳皆愆方怯天然河道中，水流屮運(yùn)動(dòng)的泥沙與床沙處于不斷的交換之屮，床沙級(jí)配的 調(diào)整變化對(duì)阻力的影響十分顯著。當(dāng)河床發(fā)生沖刷時(shí)，由于泥沙的分選作用, 河床組成逐漸粗化，水流阻力隨之增大，導(dǎo)致水流流速減小，水流挾沙力降 低，從而使沖刷強(qiáng)度減?。幌喾?，若河床發(fā)生淤積，則床沙細(xì)化，水流阻力減小，流速和水流挾沙力增大，使淤積強(qiáng)度減小。由此可以看出，床沙級(jí)配 的調(diào)整對(duì)河床變形影響很大。本模型采用分層儲(chǔ)存床沙級(jí)配模式。任一計(jì)算 時(shí)段內(nèi)假定泥沙的沖淤只與表層

18、床沙發(fā)生關(guān)系。依據(jù)該時(shí)段內(nèi)各粒徑組泥沙 的沖淤量以及表層床沙的級(jí)配，即可計(jì)算出時(shí)段末表層床沙的級(jí)配。為模擬河床在沖淤過程中床沙的粗化和細(xì)化現(xiàn)象，模型中將床沙分為m 層，分層記憶其級(jí)配，如圖2-3所示。計(jì)算初始，床沙分成5層（即m=5）。 計(jì)算過程中，第一層厚度乩始終保持不變，其級(jí)配根據(jù)各粒徑組泥沙的沖 淤情況逐時(shí)段進(jìn)行調(diào)整。第二層床沙的厚度力兄控制在1至2倍的力耳范圍 內(nèi)，這樣床沙的分層數(shù)隨著沖刷或淤積的發(fā)展，不斷的減少或增加。這里， 第一層厚度4厲在理論上應(yīng)等于河床可動(dòng)層厚度，但由于可動(dòng)層厚度的彩響 因素十分復(fù)雜，其值不易從理論上確定。實(shí)際計(jì)算中力乩的大小應(yīng)取決于沖 淤?gòu)?qiáng)度和時(shí)間步長(zhǎng)。模型取

19、力已二2.0m。q i > hvzo v© 23床沙56分層亍瘙囹若已知第i斷面第k粒徑組的平均沖淤厚度為ahsw并令嘰衛(wèi)人是jt=l第i斷面的總沖淤厚度，則床沙級(jí)配調(diào)整計(jì)算可分為兩種情況。第一種情況：ms,即發(fā)生淤積的情況，此時(shí)表層（第一層）床沙級(jí)配用下式計(jì)算a片嚴(yán)=ahg-心/嚴(yán)=ah；（ _25）ah；式中，aplk apat分別是時(shí)段初和時(shí)段末的表層床沙級(jí)配；力加、aht+ "分別是時(shí)段初和時(shí)段末的表層床沙的厚度；其余符號(hào)同前。此時(shí)，若（0 hzhs）w2 4hj,則可對(duì)第二層的床沙級(jí)配進(jìn)行修正，并令ah2t+al= ah2j+ hsi;若（4的+人hj>

20、;2屮；貝ij必須增加一個(gè)記憶層，也就是將厚度為（力 h+ 4弘）的床沙平分成兩層，兩層的厚度都為力兄1二05（力丹2+ w 其 級(jí)配作相應(yīng)的調(diào)整。第二層以下各層級(jí)配均不作變化。第二種情況：ahsi<0,即發(fā)生沖刷的情況，此時(shí)表層（第一層）床沙級(jí)配 用下式計(jì)算少皿二（ + 凡側(cè)）+軸悶（1-26）式中，力戶2/是時(shí)段初第二層床沙的級(jí)配；其余符號(hào)同前，此時(shí)，若（丹2 + 4禺）2鈿,則只需調(diào)整第二層的厚度，級(jí)配不變；若（力的+4弘）<4刃, 則將第二層與第三層混合，合二為一，這樣，床沙層數(shù)就隨之減少。按照上述床沙調(diào)整計(jì)算模型，若河床發(fā)生沖刷，則表層細(xì)顆粒泥沙被沖 走，表層床沙逐漸粗化

21、；若河床發(fā)工淤積，則由于淤積的泥沙相對(duì)于床沙較 細(xì)，表層床沙將逐漸細(xì)化。3泥沙數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證計(jì)算及分析本文利用前述的準(zhǔn)二維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型對(duì)三門峽水庫(kù)的沖淤 過程進(jìn)行了驗(yàn)證計(jì)算。三門峽水庫(kù)驗(yàn)算的時(shí)間跨度為1960-1990年共30年,空間范圍為從潼關(guān) 至三門峽人壩的114公里庫(kù)區(qū)。驗(yàn)證計(jì)算的主要內(nèi)容包括三門峽水庫(kù)潼關(guān)至 大壩段的沖淤量，沖淤過程和沖淤部位，潼關(guān)高程的變化情況等。3.1鎔詢:偌腸的基本盪料員侖歩向逼的處理三門峽水庫(kù)驗(yàn)算的時(shí)間跨度為i9601990年共30年，空間范圍為從潼關(guān) 至三門峽大壩的114公里庫(kù)區(qū)。模型驗(yàn)證分三個(gè)時(shí)段進(jìn)行，分別為1960年7月1965年10月、1965

22、年 10月1974年6月、1974年6月1990年10月。吋間步長(zhǎng)劃分為非汛期每 旬一個(gè)計(jì)算時(shí)段，汛期每天一個(gè)計(jì)算時(shí)段。計(jì)算過程中如果某個(gè)時(shí)段的沖淤 量過大，程序可將此時(shí)段重新細(xì)分成多個(gè)時(shí)段進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算中將泥沙分成9組，分組粒徑與水文測(cè)驗(yàn)資料一致，見表31。懸移 質(zhì)和床沙的分組粒徑相同。采用的實(shí)測(cè)資料，凡1980年以前之粒徑法成果統(tǒng) 一修正為光電法成果。表3-1泥沙分級(jí)粒徑組數(shù)123456789分組粒徑(mm)0.0070.0100.0250.050.10.250.51.02.0入庫(kù)水沙采用潼關(guān)站水沙實(shí)測(cè)資料。壩前水位采用史家灘站實(shí)測(cè)水位資 料。三個(gè)計(jì)算時(shí)段的初始斷面資料分別采用1960年5

23、月、1965年10月和1974 年6月三次實(shí)測(cè)人斷面經(jīng)概化處理得到，斷面?zhèn)€數(shù)32個(gè)，斷面間距平均約 3.5km。各驗(yàn)證時(shí)段的初始床沙級(jí)配資料采用各時(shí)段初三門峽庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)淤積物級(jí) 配成果。如果同一斷面在不同位逍上測(cè)量了床沙級(jí)配，則取算術(shù)平均值代表 本斷面的床沙級(jí)配，如果某一斷面缺測(cè)，則用插值的辦法求得。潼關(guān)至壩址區(qū)間的來水來沙情況采用黃委設(shè)計(jì)院提供的分析資料。據(jù)統(tǒng)計(jì) 分析，6090年汛期區(qū)間來水約187.6億m?,平均每個(gè)汛期來水6.05億m,相應(yīng)流量為56.9m3/s；該時(shí)期內(nèi)區(qū)間來沙3.84億噸,年均來沙0.124億噸, 相應(yīng)平均含沙量19.9kg/m3o區(qū)間水沙量的加入方式為:將區(qū)間來水來沙

24、量平均分配到區(qū)間來水來沙時(shí) 段的每一天，計(jì)算時(shí)將其作為匯流水沙量在每一控制河段之進(jìn)口斷面處作為 節(jié)點(diǎn)加入，例如，黃淤34#41#斷面之區(qū)間水沙量須在黃淤41#斷面處加入。19601990年三門峽水庫(kù)河岸累計(jì)崩塌8.06億m3,年均崩塌0.26億na 崩塌量較多的年份是1960-1964年，5年共崩岸5.26億m3,年均1.05億 m3；崩塌量較多的庫(kù)段是潼關(guān)至古垛（黃淤36#-41#）庫(kù)段和北村至楊家灣（黃淤 22#-31#）庫(kù)段。由于河岸崩塌進(jìn)入河槽后的沖淤規(guī)律十分復(fù)雜，很難在數(shù)摸中正確模擬, 本文將庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)斷面法淤積量減去塌岸量作為驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果時(shí)采用的全沙沖 淤量，近似考慮塌岸量對(duì)水庫(kù)泥沙

25、沖淤過程的影響。3.2侖弄參數(shù)的率寶淤積物干容重根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析，淤積物的初期干容重在不同河段 有差別，就是在同一河段，汛前和汛后，沖刷階段和淤積階段也有差別。盡 管淤積物的干容重在空間和時(shí)間上呈現(xiàn)一定的變化，但這種變化的幅度在三 門峽水庫(kù)潼關(guān)至壩址河段變化并不大，為了便于計(jì)算，我們?cè)谟?jì)算中取淤積 物干容重為定值,即r!=1.3t/m3o初始綜合糙率弘及糙率調(diào)整系數(shù)c.利用式（1-15）預(yù)測(cè)下一時(shí)段河道的 糙率時(shí)，需已知初始時(shí)刻的綜合糙率。河道的初始綜合糙率，是根據(jù)河道水位實(shí) 測(cè)資料，通過水面線計(jì)算反推出來。具體作法是；先統(tǒng)計(jì)出各驗(yàn)證吋段初不同 流量級(jí)各測(cè)站水位，然后計(jì)算各流量級(jí)的水面線,

26、通過調(diào)整糙率使計(jì)算水位與實(shí)測(cè)水位一致，從而得出庫(kù)區(qū)不同流量級(jí)初始綜合糙率恥，見表3-2o式(1-15) 中的糙率調(diào)整系數(shù)g值是在一系列的程序調(diào)試計(jì)算后得到的，取c尸040.6。表3-2各驗(yàn)證時(shí)段初始綜合糙率飩流量吋段100 (m3/s)500 (m3/s)1000(m3/s)2000(m3/s)3000(m3/s)10000(m3/s)60.0765.100.0220.0210.0190.0170.0160.01565.1074.060. 0200.0190.0170.0150.0130.01274.0690.120.0200.0190.0170.0160.0150.0153.31960年7月

27、1965年10月窮洛倨果鄉(xiāng)分朽3.3.1沖淤屢銘洛圖3-1是全庫(kù)區(qū)沖淤量累計(jì)過程計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較。圖3-1中可以看出, 全庫(kù)區(qū)累計(jì)沖淤量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相當(dāng)吻合。水庫(kù)自1960年汛期蓄水至1964 年汛末出現(xiàn)了嚴(yán)重的累計(jì)性淤積，這一時(shí)段計(jì)算淤積體積為35. 53億n?,而 實(shí)測(cè)淤積體積為本36. 52億相對(duì)誤差為2. 7%,兩者十分接近。水庫(kù)口 1964 年汛后發(fā)生了溯源沖刷過程，模型計(jì)算結(jié)果較好的再現(xiàn)了這一沖刷規(guī)律。自 1964年汛后至1966年汛前，庫(kù)區(qū)實(shí)測(cè)沖刷量為5. 39億m3,而計(jì)算沖刷量為 3. 73億m3,相對(duì)誤差為30. 8%,這說明數(shù)學(xué)模型模擬沖刷過程的精度較差。從圖3-2中

28、可以看出，在潼三段時(shí)段沖淤量模擬中，個(gè)別時(shí)段沖淤量的 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值有一定的差別。但從總體來看，模型能較好地模擬水沙的沖 淤調(diào)整過程，前期計(jì)算淤積量小，后期淤積量加大，使累計(jì)淤積量模擬較為9099299p09901寸990l90w90懇9営90二 990s 二 0960095(gez)矍盤0 5 0 5 04 3 3 2 20 5 0圖3-1潼三段累計(jì)沖淤量比較1-6009二 092292co9ss90£99099圖3-2潼三段時(shí)段沖淤量比較合理。從各庫(kù)段的沖淤情況比較來看，可以認(rèn)為計(jì)算值基本上反映了各庫(kù)段 的沖淤性質(zhì)，但有時(shí)在數(shù)量上或性質(zhì)上有所差異，這主要是由于三門峽水庫(kù) 水位變幅

29、大、沖淤變化劇烈、河岸崩塌嚴(yán)重等因素造成的。3.3.2遙券斷而何床咅旌鉛粗圖3-3繪出了潼關(guān)斷面（330m高程以下）平均河底高程變化過程，圖3-4繪 出了潼關(guān)斷面q=1000m3/s水位變化過程。水庫(kù)運(yùn)用初期，1960年9月至1962 年5月，潼關(guān)高程抬高近5m,而后受洪水沖刷作用潼關(guān)高程有所下降，但 很快乂抬高。從圖33和圖34中計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較看，可以認(rèn)為模型 模擬的潼關(guān)河床高程變化趨勢(shì)是正確的，反映了潼關(guān)河床高程總趨勢(shì)為逐漸 抬高的過程。4 32 23 3o 83 23 3 (£) s90090 二9929900990"90石990 一 9goln9299邑一90

30、99602236665661年3626圖3-3潼關(guān)斷面平均河底高程變化過圖3-4潼關(guān)1000m3/s水位過程34 1965年11月1974年6月翁訂倨呆a分朽圖3-5是全庫(kù)區(qū)沖淤量累計(jì)過程計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較，圖3-6是庫(kù)區(qū)吋 段沖淤量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較。從圖3-5中可以看出，全庫(kù)區(qū)累計(jì)沖淤量計(jì) 算值與實(shí)測(cè)值基木一致。木驗(yàn)證時(shí)段處于三門峽水庫(kù)兩次改建期。第一次改 建工程從1965年開始，1968年完成。從圖35可以看出，這一時(shí)期水庫(kù)庫(kù) 區(qū)的沖淤規(guī)律為非汛期沖刷，汛期淤積。由于汛期淤積量稍大于非汛期沖刷 量，總體趨勢(shì)為淤積，從1965年10月至1968年10月庫(kù)區(qū)累計(jì)淤積量0.7853 億n?。第

31、一次改建完成后，由于水庫(kù)泄流能力增加，自1968年汛后庫(kù)區(qū)發(fā) 生了較大幅度的沖刷，庫(kù)區(qū)沖刷規(guī)律也隨之改變。從圖3-6可以看出，從1968 年至1971年11月，除1969年非汛期發(fā)生淤積外，其它時(shí)間均為沖刷，此間 累計(jì)沖刷4.3994億從1971年12月至1974年6月，水庫(kù)呈現(xiàn)出非汛期 淤積，汛期沖刷的規(guī)律，與第一次改建完成z前的沖淤規(guī)律截然相反。三門 峽水庫(kù)庫(kù)區(qū)沖淤規(guī)律的這種變化，是與來水來沙、水庫(kù)改建以及水庫(kù)控制運(yùn) 用方式密切相關(guān)的。1968年以前，由于水庫(kù)泄流規(guī)模不足，造成汛期滯洪嚴(yán) 重，泥沙大量落淤；非汛期流量小，壩前水位底，庫(kù)區(qū)發(fā)生。1968年10刀 至1971年1月，第一次改建完

32、成后，泄流規(guī)模大幅增加，價(jià)值非汛期長(zhǎng)些, 形成了全年持續(xù)沖刷的有利局面。1971年12月以后，隨著第二次改建，水 庫(kù)泄流規(guī)模進(jìn)一步增大，汛期滯洪幾率減小，庫(kù)區(qū)沖刷；但這一時(shí)期水庫(kù)開 始在非汛期蓄水，壩前水位較高，導(dǎo)致非汛期發(fā)生淤積。從圖35可以看出，模型較好的反映了水庫(kù)的這種沖淤變化規(guī)律，說明模 型在模擬水庫(kù)累計(jì)沖淤過程方面是較成功的。從圖3-6中時(shí)段沖淤量比較可 以看出，各吋段沖淤性質(zhì)基本相符，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相比較大部分時(shí)段基本 一致。從各庫(kù)段的沖淤情況來看，各河段在各時(shí)段的沖淤性質(zhì)基本相符。從總體來看，模型對(duì)庫(kù)區(qū)沖淤量的模擬是成功的。c| 計(jì)算i1tl1實(shí)測(cè)11111ifli1 r)i11

33、jiii山 1 q q 曾7)咽董ef190£90zz90iz900zg0699089s0z99099弐工60m03 i二卜0sz 01690-890tz9 019921o1-2-3-4-5-6 陰冬主圖3-6漁三段時(shí)段沖淤量比較潼二段累計(jì)沖淤?gòu)櫛容^3.4.2諼參斷而何床京繹鉛池圖3-7繪出了潼關(guān)斷面（330m高程以下）平均河底高程變化過程。從圖3-7 沖可以看出，1960年6月以前，潼關(guān)河底高程持續(xù)上升。1970年汛期，潼關(guān) 河底高程沖刷下降了約18哄 此后，潼關(guān)河底高程緩慢上升，值1974年汛 期，上升至326. 9m左右。圖3-7中的計(jì)算值基木上反映了這一變化過程。325g l

34、o 999loogco9g69o99oo圖3-7潼關(guān)斷面平均河底高程變化過程3.5 1974年7月1990年10月窮詢:倨果鳥分朽 3.5.1沖淤蚤鉛池圖3-8是三門峽水庫(kù)1974年7月1990年10月全庫(kù)區(qū)沖淤量累計(jì)過程 計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較，圖3-9是庫(kù)區(qū)時(shí)段沖淤量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值比較。從圖 3-9中可以看出，全庫(kù)區(qū)累計(jì)沖淤量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值基本一致。本驗(yàn)證時(shí)段 處于三門峽水庫(kù)“蓄清排渾”控制運(yùn)用期，汛期降低水位排沙，非汛期蓄水 運(yùn)用。從圖38中可以看出，這一階段水庫(kù)的沖淤特點(diǎn)極為明顯，即汛期沖 刷，非汛期淤積。唯一的例外是1977年汛期水庫(kù)庫(kù)區(qū)發(fā)生了淤積，出現(xiàn)這一 現(xiàn)象的主要原因是汛期入庫(kù)沙量

35、較多，多達(dá)20.65億噸，而同期來水量近 166.27億n?,屬于枯水豐沙年份，水沙比例失調(diào)。加z本年度汛期洪峰流量 較大，水庫(kù)滯洪淤積嚴(yán)重，造成了這一特殊現(xiàn)象。比較計(jì)算值和實(shí)測(cè)值，汛 期和非汛期各吋段沖淤性質(zhì)一致，數(shù)量上也較為接見，總體上看各時(shí)段沖淤 幅度計(jì)算值比實(shí)測(cè)值略小。從長(zhǎng)期來看，模型計(jì)算出的累計(jì)沖淤量與實(shí)測(cè)值 較為接見。從各庫(kù)段的沖淤量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的比較來看，計(jì)算結(jié)果也是令 人滿意的。3.5.2諼労斷而何床為終鉛洛圖3-10是1974年7月至1990年10月潼關(guān)河床平均高程變化過程。從圖 中可以看出，這一時(shí)期潼關(guān)高程升降變化的規(guī)律為：自1974年7月至1975 年10月，潼關(guān)高程迅

36、速下降了約2m,主要原因可以認(rèn)為是兩次改建期水庫(kù) 暢泄運(yùn)用，造成的水庫(kù)溯源沖刷緩慢向上游發(fā)展的結(jié)果，而且1975年為豐水 年，該年度豐厚的水量是造成這一年汛期潼關(guān)高程大幅下降的又一重要原因。 自1975年非汛期至1980年非汛期，潼關(guān)高程緩慢上升了約2m,主要原因 是這一時(shí)期來水量偏少，加上壩前控制水位偏高，導(dǎo)致了庫(kù)區(qū)累計(jì)性淤積， 潼關(guān)高程隨之抬高?？?1981年汛期至1984年汛期，潼關(guān)高程下降了約2m, 主要原因是這一時(shí)期來水量偏豐，加上壩前控制水位比前期有所降低，造成 了庫(kù)區(qū)累計(jì)性沖刷，潼關(guān)高程因此下降。自1984年非汛期至1990年汛期，潼關(guān)高程上升了約2m,主要原因是，一方面，這一時(shí)

37、期來水量偏少；另一方面，自1986年10月上游龍羊峽水庫(kù)投入運(yùn)用造成了年內(nèi)來水量分配發(fā)生了較大變化，汛期水量減少，非汛期水 量增加，因此導(dǎo)致了汛期沖刷量持續(xù)小于非汛期淤積量，庫(kù)區(qū)發(fā)生累計(jì)性淤 積，潼關(guān)高程因此上升。從圖310中看出，計(jì)算潼關(guān)高程變化過程與實(shí)測(cè)過 程一致，可以認(rèn)為模型計(jì)算出的潼關(guān)河底高程較好的再現(xiàn)了實(shí)測(cè)過程的變化, 對(duì)潼關(guān)高程的模擬是成功的。505050502.2.ll0.0.-0.-1 . 電逗)-2,i 2.02,8 z098 zos 5寸 8 sg5085s zi s6z zos lollz09卜 sfss062.068圖3-8潼三段累計(jì)沖淤量比較05050 5 0 50

38、a o _ _ _ 一g0cccoccc卜呂occsoc00oooo606圖3t。潼關(guān)斷面平均河底高程變化過程3.6三門峽水痔19601990年總體沖淤邏斑詢:倨果三門峽水庫(kù)自i960年6月至1990年10月累計(jì)沖淤過程和時(shí)段沖淤過程 分別如圖3-11、圖3-12所示。從圖中可以看出，三門峽水庫(kù)在不同的運(yùn)用 階段，庫(kù)區(qū)沖淤特性各不相同。1964年z前，因水庫(kù)蓄水運(yùn)用和水庫(kù)泄流規(guī) 模不足等原因，造成泥沙在庫(kù)區(qū)中大量堆積，累計(jì)淤積量達(dá)36.5億m3o 1964 年至1974年，水庫(kù)滯洪排沙運(yùn)用，水庫(kù)發(fā)工沖刷，部分前期淤積物沖出庫(kù)外。 1974年以后，水庫(kù)蓄清排渾運(yùn)用，水庫(kù)呈現(xiàn)出汛期沖刷，非汛期淤積

39、的庫(kù)區(qū) 沖淤規(guī)律。30年長(zhǎng)的驗(yàn)證時(shí)段內(nèi)，計(jì)算淤積量為29. 66億憶而實(shí)測(cè)淤積量 為28. 82億m3,相對(duì)誤差為1. 4%,說明模型計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的。4 3 3 2 2 1 11 - wi書 2682.1298z098 oleoo 2.0用208z.06z2222.092.2w.2.0s i 二 2. 9002.289 gos2s90績(jī)2s 9019 ss12二訃二二二二譽(yù)二二二1 1 /i 1 1 11 1 a a 1a1 1 1u 1 1 im ixa 人人人人人 aa人人a 幾 hjlvvvyvyv yvvv圖3-11潼三段累計(jì)沖淤量比較o864 2 0 2 4益0168 s88 0-

40、98z0980is2.0笑20ccl06l0e2.092,0ez0s二9002,0189s0z90s9 g2、9 01299s92.009圖3-12潼三段時(shí)段沖淤量比較利用西安理t大學(xué)的維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型對(duì)三門峽水庫(kù)的沖淤過程進(jìn)行了驗(yàn)證計(jì)算。驗(yàn)算的時(shí)間跨度為1960-1990年共30年，空間范 圍為從潼關(guān)至三門峽大壩的114公里庫(kù)區(qū)。驗(yàn)證計(jì)算的主要內(nèi)容包括三門峽 水庫(kù)潼關(guān)至大壩段的沖淤量，沖淤過程和沖淤部位，潼關(guān)高程的變化情況等。驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果表明，模型較好的模擬了三門峽水庫(kù)的沖淤量，沖淤 過程和沖淤部位，潼關(guān)高程的變化等。分析了三門峽水庫(kù)的泥沙沖淤規(guī)律，認(rèn)為三門峽庫(kù)區(qū)在某時(shí)段內(nèi)的 沖淤

41、特性，不僅與該時(shí)段內(nèi)水庫(kù)的運(yùn)用水位和入庫(kù)水沙條件密切相關(guān)， 而且與該時(shí)段前庫(kù)區(qū)的沖淤情況有關(guān)，尤其是前期發(fā)生溯源沖刷造成河 道底坡變陡，將有利丁后期的沖刷。通過驗(yàn)證計(jì)算，表明西安理工人學(xué)準(zhǔn)二維懸移質(zhì)不平衡輸沙數(shù)學(xué)模 型能夠正確模擬三門峽水庫(kù)不同時(shí)期的泥沙沖淤過程，適用于黃河中游 高含沙水流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，具有較高的精度和可靠性，可用于對(duì)三門峽水 庫(kù)不同運(yùn)用方案下的泥沙沖淤過程進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算。4方案計(jì)算及成果分析4.1方磺皆須的的利用前述驗(yàn)證后的數(shù)學(xué)模型對(duì)三門峽水庫(kù)不同方案下的沖淤過程進(jìn)行預(yù) 測(cè)計(jì)算，通過分析比較，提出三門峽水庫(kù)合理的運(yùn)行方式。當(dāng)前三門峽水庫(kù)存在的主要矛盾是防洪、防凌、春灌、發(fā)電等與庫(kù)

42、區(qū)嚴(yán) 重的泥沙淤積間的矛盾。小浪底水庫(kù)建成投入運(yùn)用后，三門峽水庫(kù)將不再承 擔(dān)以上任務(wù)。小浪底水庫(kù)建成后，三門峽水庫(kù)如何運(yùn)用才能使庫(kù)區(qū)泥沙淤積 問題有根本性好轉(zhuǎn)，使潼關(guān)河床高程穩(wěn)定地下降，是本計(jì)算的主要目的。利 用數(shù)學(xué)模型對(duì)各種調(diào)度方案進(jìn)行模擬計(jì)算，預(yù)測(cè)在各種運(yùn)用方案下庫(kù)區(qū)特別 是潼關(guān)斷面泥沙淤積發(fā)展過程，為選擇最佳的水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用方案提供參考o(jì)42皆第纟牛及方參我們擬訂了如下幾個(gè)方案，分別進(jìn)行庫(kù)區(qū)泥沙沖淤過程的預(yù)測(cè)計(jì)算。4.2.1方參1方案1計(jì)算的目的是，預(yù)測(cè)水庫(kù)保持現(xiàn)有泄流規(guī)模不變，非汛期壩前水位 控制在305m,汛期（7-10月）敞泄情況匚水庫(kù)庫(kù)區(qū)河床及潼關(guān)高程的沖 淤演變情況。根據(jù)以上耍求

43、，并考慮到擁有資料的情況，方案1計(jì)算中采用1974年7 月1999年10月期間潼關(guān)實(shí)測(cè)水沙資料（包括流量、懸移質(zhì)含沙量及其級(jí)配） 作為模型計(jì)算的進(jìn)口水沙資料;采用1996年汛后的實(shí)測(cè)黃淤大斷面和床沙級(jí) 配資料，作為模型計(jì)算的初始床面條件。水庫(kù)壩前運(yùn)用水位的確定方法是：非汛期壩前水位控制在305mo汛期 （7-10月）水庫(kù)打開所有的泄流孔洞敞泄，壩前水位按表41三門峽水庫(kù)現(xiàn) 狀泄流規(guī)模（不含機(jī)組）經(jīng)調(diào)洪計(jì)算得到。表4-1三門峽水庫(kù)泄流規(guī)模水位（m）現(xiàn)狀泄流規(guī)模 （m3/ s）增大泄流規(guī)模后 （m3/ s）不含機(jī)組不含機(jī)組含機(jī)組28000029011881738173830036334819590

44、93055455691181113107829950511173312859810344120583149347111831294131596951156113331316999711904137053181059212574144193201115313210151073221169613803157573241219514362163623261264914871169193281307415356174513301348315820179633321384316240184343341418316635188833351435016837191134.2.2方資2方案2計(jì)算的目的是，預(yù)測(cè)

45、水庫(kù)保持現(xiàn)有泄流規(guī)模不變，全年敞泄情況 下，水庫(kù)庫(kù)區(qū)河床及潼關(guān)高程的沖淤演變情況。為有利于對(duì)比分析，方案2計(jì)算中仍采用1974年7月1999年10月期間 潼關(guān)實(shí)測(cè)水沙資料（包括流量、懸移質(zhì)含沙量及其級(jí)配）作為模型計(jì)算的進(jìn) 口水沙資料；采用1996年汛后的實(shí)測(cè)黃淤大斷而和床沙級(jí)配資料，作為模型 計(jì)算的初始床面條件。方案2水庫(kù)壩前運(yùn)用水位的確定方法是:水庫(kù)全年打開所有的泄流孔洞敞 泄，壩前水位按表三門峽水庫(kù)現(xiàn)狀泄流規(guī)模（不含機(jī)組）經(jīng)調(diào)洪計(jì)算得 到。4.2.3方會(huì)3方案3計(jì)算的目的是，預(yù)測(cè)水庫(kù)增大泄流規(guī)模后，非汛期壩前水位控制在 305m,汛期（710月）敞泄情況下，水庫(kù)庫(kù)區(qū)河床及潼關(guān)高程的沖淤演變

46、情 況。未來增大泄流規(guī)模的具體措施有兩個(gè)：一是增大泄流底孔的過水?dāng)嗝婷?積，將112#底孔相鄰孔洞之間的隔墻打通，預(yù)計(jì)改建后的泄流規(guī)模見表4-1 第列數(shù)據(jù)；二是三門峽水庫(kù)停止發(fā)電，拆除所有發(fā)電機(jī)組，將發(fā)電引水洞 改為泄水洞，預(yù)計(jì)改建后（包括增大泄流底孔的過水?dāng)嗝婷娣e）的泄流規(guī)模 見表4-1中第列數(shù)據(jù)。方案3計(jì)算中采用的進(jìn)口水沙資料和初始床面條件與方案1相同。水庫(kù)壩前運(yùn)用水位的確定方法是：非汛期壩前水位控制在305mo汛期 （7-10月）水庫(kù)打開所有的泄流孔洞敞泄，壩前水位按表41中三門峽水庫(kù) 未來增大泄流規(guī)模后（含機(jī)組）的泄流曲線經(jīng)調(diào)洪計(jì)算得到。4.2.4方修4方案4計(jì)算的目的是，預(yù)測(cè)水庫(kù)增大

47、泄流規(guī)模后，全年敞泄情況下，水庫(kù) 庫(kù)區(qū)河床及潼關(guān)高程的沖淤演變情況。未來增大泄流規(guī)模的具體措施同方案 3o方案4計(jì)算中采用的進(jìn)口水沙資料和初始床面條件與方案1相同。水庫(kù)壩前運(yùn)用水位的確定方法是：水庫(kù)全年打開所有的泄流孔洞敞泄，壩 前水位按表牛1中三門峽水庫(kù)未來增大泄流規(guī)模后（含機(jī)組）的泄流曲線經(jīng) 調(diào)洪計(jì)算得到。4.3方參詁第戌果0分朽各方案下三門峽水庫(kù)運(yùn)行25年后（相應(yīng)的實(shí)測(cè)系列為1974年7月1日至 1999年6月30日），庫(kù)區(qū)的沖淤量、潼關(guān)looomvs水位等計(jì)算成果見表4-2。 從表4-2中可以看出，方案1情況下，水庫(kù)運(yùn)行25年后，潼關(guān)1000m7s流 量時(shí)的水位為325. 16m,比現(xiàn)

48、狀潼關(guān)高程328. 47m降低了 3. 31m；方案2情況 下，水庫(kù)運(yùn)行25年后，潼關(guān)looomvs流量時(shí)的水位為324. 75m,比現(xiàn)狀潼關(guān) 高程328. 47m降低了 3. 72m；方案3情況下，水庫(kù)運(yùn)行25年后，潼關(guān)looomvs 流量時(shí)的水位為324. 64m,比現(xiàn)狀潼關(guān)高程328. 47m降低了 3. 83m；方案4 情況下，水庫(kù)運(yùn)行25年后，潼關(guān)looomvs流量時(shí)的水位為324. 17m,比現(xiàn)狀 潼關(guān)高程328. 47m降低了 4. 30m。表4-2各方案計(jì)算成果匯總表方案水庫(kù)控制水位泄流規(guī)模潼關(guān)looomvs累計(jì)沖淤量（億in3）編號(hào)汛期（710月）非汛期（116月）水位（m）

49、全庫(kù)區(qū)潼古段方案1敞泄運(yùn)用305m現(xiàn)狀泄流325. 16-3. 7681-0. 2851方案2敞泄運(yùn)用敞泄運(yùn)用規(guī)模324. 75-4. 1327-0. 3032方案3敞泄運(yùn)用305m改建后泄流324. 64-4. 2539-0. 3217方案4敞泄運(yùn)用敞泄運(yùn)用規(guī)模324. 17-4. 5428-0. 3783圖4-1中繪出了方案1、方案2情況下潼關(guān)1000m3/s流量時(shí)的水位高程隨 時(shí)間的變化過程。從圖中可見，方案1情況下，潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤平衡約需 12年吋間，相應(yīng)的潼關(guān)水位為324. 16m；方案2情況下，潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤 平衡約需9年時(shí)間，相應(yīng)的潼關(guān)水位為324. 75m。圖4-2中繪出了

50、方案3、方案4情況下潼關(guān)1000m3/s流量時(shí)的水位高程隨 時(shí)間的變化過程。從圖中可見，方案3情況下，潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤平衡約需 11年時(shí)間，相應(yīng)的潼關(guān)水位為324. 64m；方案2情況下，潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤 平衡約需9年時(shí)間，相應(yīng)的潼關(guān)水位為324. 17mo從圖4-1、圖4-2屮可見，潼關(guān)斷面達(dá)到?jīng)_淤平衡之前，各方案情況下潼 關(guān)高程逐漸沖刷下降；之后，各方案情況下潼關(guān)高程均有沖有淤，基本處于 沖淤平衡狀態(tài)。方案1和方案3情況下，由于水庫(kù)非汛期壩前水位控制在 305m,汛期敞泄，年內(nèi)沖淤變化較大；而方案2和方案4情況下，由于水庫(kù) 全年敞泄，年內(nèi)沖淤變化相對(duì)較小。圖4-3屮繪出了各方案下三門峽水庫(kù)

51、運(yùn)用25年后的庫(kù)區(qū)縱剖而（斷而最 深點(diǎn)），為便于比較，圖中還繪出了 1996年10月三門峽水庫(kù)的庫(kù)區(qū)縱剖面（斷 面最深點(diǎn)），即方案計(jì)算開始時(shí)刻的庫(kù)區(qū)縱剖面。從圖中可見，各方案情況下, 庫(kù)區(qū)河床普遍發(fā)生沖刷。庫(kù)區(qū)河床最深點(diǎn)沖刷幅度大約為：壩前段（壩前40km 范圍）沖刷深度約6. 8m,庫(kù)尾段（距壩里程大于75km范圍）沖刷深度約3. im, 庫(kù)區(qū)屮部段（距壩里程40km75km范圍）沖刷深度約4.加。329.0328. 5328.0327. 5327.0326.5326.0325.5325.0324.5324.0trili-_ _ l2468101214161820222426運(yùn)用年限（年）3

52、運(yùn)冬氷君運(yùn)川年限（年）© 4一2方會(huì)3、方彥4幢吉1000m3/s水適卷從過*呈距壩里程（km）© 43各方彥三門姣水痔似刮而（第25年末）從上述計(jì)算成果可以看出，4個(gè)方案中庫(kù)區(qū)沖刷量最多，且潼關(guān)高程下降 幅度最大的是方案4o這是由于方案4水庫(kù)是在泄流規(guī)模增大il全年敞泄的 情況下運(yùn)行的，水庫(kù)發(fā)揮了最大的泄流排沙作用。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)期的泄空沖刷后, 潼關(guān)高程有了顯著下降，庫(kù)區(qū)縱剖面也有了明顯變化。庫(kù)區(qū)河床比降比現(xiàn)狀 陡得多，壩前段河床高程降低幅度遠(yuǎn)人于潼古段的河床高程降低幅度。這說 明庫(kù)區(qū)溯源沖刷從壩前向上游發(fā)展的過程中，即使壩前溯源沖刷的強(qiáng)度很大, 但發(fā)展到遠(yuǎn)離壩址100km以上的潼古段時(shí)，溯源沖刷的強(qiáng)度將會(huì)大為減弱。 因此，使潼古段河床發(fā)生穩(wěn)定沖刷下降的前提是，三門峽水庫(kù)保持較長(zhǎng)時(shí)間 的低水位運(yùn)用時(shí)間。方案1和方案3情況下，由于水庫(kù)非汛期壩前水位控制在305m,汛期敞 泄，庫(kù)區(qū)沖刷量和潼關(guān)高程下降幅度均比水庫(kù)全年敞泄的方案2和方案4大, 這說明即使水庫(kù)非汛期壩前水位控制在305m,汛期敞泄，也會(huì)對(duì)潼關(guān)高程 產(chǎn)生影響。需要指出的是，本次方案計(jì)算采用的入庫(kù)水沙系列為1974年1999年滝 關(guān)的實(shí)測(cè)資料，前期來水較豐，對(duì)水庫(kù)沖刷較為有利。若未來潼關(guān)來水條件 仍保持90年代枯水