小浪底水库 （蒙古记忆）吴联春郑民生（水利部小浪底水利枢纽建设管理局河南郑州450000）

（水利部小浪底水利枢纽工程建设管理局，河南郑州 450000）

摘要：小浪底水库大坝位于世界著名的沙河黄河中游峡谷最后一段出口处。 它控制着黄河91.2%的径流量和100%的输沙量。 水库运行初期，主要以重力流排沙为主。 沿流程分选后，重力流泥沙排出，使水库自然达到“拦粗排细”的效果，不仅降低了水库泥沙的细砂含量，提高了设计的利用效率。蓄沙能力，同时也延长了水库蓄沙能力的使用寿命。 同时，由于细沙易被水流携带入海，且黄河下游对细沙具有多年调节功能，小浪底异重流排沙不会加剧下游河道淤积。渠道。 通过对小浪底库区异重流实测资料的分析，总结了异重流厚度、流速、含沙量、级配的变化规律和内在关系，分析了异重流的形成、运动机制和持续条件。储层中的异重流。 对影响排沙的因素进行了初步探讨，提出了利用异重流提高水库排沙率的建议。

关键词: 异重流, 穿透点, 泥沙级配, 泥沙沉积, 泥沙运移特征, 沿程分选

一、小浪底水利枢纽工程概况

小浪底大坝位于黄河中游最后一个峡谷的出口处。 距三门峡大坝130公里，距郑州花园口128公里。 是黄河治理水沙的关键部分。 水库总库容126.5亿立方米，长期有效库容511亿立方米，控制流域面积69.42万平方公里，占黄河流域面积的92.3%； 控制黄河91.2%的径流量和100%的输沙量，是治黄总体规划的骨干工程。 小浪底水利枢纽的发展目标以防洪、防洪、减淤为主，同时兼顾供水、灌溉、发电、除害创效益、综合利用。

小浪底水利大坝为壤土倾斜心墙堆石坝，最大坝高160m，坝顶长1667m。 发电系统配备630万千瓦机组，总装机容量180万千瓦； 泄洪系统由9个泄洪洞（包括3个孔口孔、3个排沙孔、3个明流孔组成）和1个正常溢洪道组成，最大泄洪能力14733m3/s。

小浪底水利枢纽正常运行水位275m，放水建筑物按“低位排沙、高位排污、中位引水发电”的格局布置。 低位排沙洞及孔口孔口底板高程为175m。 水库最低运行水位210m，泄流能力4810m3/s，有利于异重流顺利退出水库，实现“拦粗排细”，不仅延长了水库的使用寿命，同时也充分发挥其减少下游淤积的作用。

2 小浪底水库异重流量及排沙情况

小浪底水库区干流河段为峡谷型山地河流，两岸山势陡峭。 天然河道平坦时水面宽150～500m。 急流、落水交织，比落差大，水流湍急，河段普遍上窄下窄。 广泛的趋势。 库区属土石山区，沟壑纵横，支流众多，有各级支流50余条。 支流流域较小，河长较短，比落差较大。 支流库容占总库容的42.2%。

水库异重流是高含沙河流中特有的水流形式。 当含沙量高的水流进入水库，在库区遇到清水时，由于密度差而潜入清水下方，形成浑浊水流，在坝前继续移动。 异重流排沙是小浪底水库拦沙期排沙的主要形式。

小浪底水利枢纽工程自2000年初至2007年底已运行八年，总入砂量29.73亿吨，总产砂量5.47亿吨，平均排沙比为18.4 %。 库外的所有沉积物均以异重流的形式排出库外。

小浪底水利枢纽异重流排沙的同时，黄河下游主河道全线冲刷，平滩流量逐年增加。 2002年7月，黄河下游主航道卡口段流量仅为1800立方米/秒左右。 2007年，已增至3720立方米/秒。

3 小浪底库区异重流运动特征分析

1 小浪底库区异重测流断面布置

小浪底库区共布置9个试验断面，其中4个为固定断面，即HH01（桐树岭）、HH09、HH29、HH37（河堤）断面； 坝前（距坝410m）有5个副断面。 ）、HH05、HH13、HH17，玉溪河口及下游河段潜水点（图1）。

图1 小浪底库区异重测流断面布置

2 小浪底水库异重流实测数据分析

本文利用2007年6月下旬小浪底水库调水调沙作业期间的部分异重流实测数据，分析了异重流运动的基本特征。

2007年6月19日开始调水调沙时，小浪底水库水位为244.77m。 6月27日异重流形成时，小浪底水库水位为231.08m。 7月3日调水调沙结束，小浪底水库水位223.63m（见图2）。

图2 小浪底水库调水调沙期水位过程线

(一).异重流穿透点的变化

调水调沙过程中，随着水库水位和来水调沙条件的变化，异重流穿透点不断变化。 6月27日18时30分，在HH19断面下游1200m处（距大坝31.85km）首次观测到异重流入侵，随后于6月27日19时30分在HH17断面下游400m处（距大坝27.19km）观测到异重流入侵。 ），28日7点24分。 HH16断面（距大坝25.8公里）下游400m处、28日20时30分在HH15断面（距大坝24.43公里）发现异重水流侵入，表明随着水库水位下降，上游水位下降。且沙粒增多，异重流的侵入点逐渐向下游移动。

(2) 异重流速、含沙量、D50横向分布

在潜点下游的断面，由于异重流刚刚潜入，沿途动能损失较小，异重流层的平均流速较大。 从HH17断面平均流速横向分布图（图3）可以看出，同一断面异重流平均流速变化较大，平均流速最大达到1.7m/s，最小平均流速达到1.7m/s。平均流速为0.1m/s。 表现为主流流速和含沙量较大，边缘流速和含沙量较小，与天然河流的流速分布形状相似。

图3 HH17断面异重流平均流速横向分布

HH15和HH17断面的平均含砂量和中值粒径D50横向分布规律基本相同。 主槽内含沙量较大，泥沙粒径较粗，断面方向泥沙粒径极不均匀。 图4为HH17剖面含砂量和D50的横向分布。

图4 HH17断面平均含砂量及D50横向分布

(三).异重流沿过程的垂直演化

图5反映了6月28日至7月1日小浪底库区沿线异重流厚度变化情况，总体变化规律是沿途异重流厚度变薄。 28日和29日，HH01断面（距坝1.32km）异重流厚度较HH05断面（距坝6.54km）有所增加，不符合这一规律。 原因是异重流进入的沙量大于从水库排出的沙量。 坝前永高发生异重流。

图5 异重流厚度沿过程变化图

异重流的平均流速和含沙量沿程变化趋势与厚度变化趋势相似，且沿程整体减小。 表明异重流运动过程中，随着运行速度的降低，所携带的泥沙会沿途掉落。

在描述异重流运动特征的厚度、流速、含沙量、级配等参数中，异重流速度占据主导地位。 异重流速度越大，含砂量越大，夹带的泥沙也就越厚，也就是说，异重流的速度是决定异重流携砂能力的主要因素。

同时，异重流的演化受入流影响很大。 6月28日，三门峡水库大流量、高含沙量向小浪底水库放水时，6月29日至30日沿线各断面出现最严重水流，强烈的异重流导致厚度最大、平均流速最大和最大含沙量。 7月1日，随着来水量和沙量减少，异重流也减弱。

3、小浪底水库异重流继续向坝前水沙临界条件移动。

小浪底水库异重流排沙既遵循普遍规律，又具有一定的特殊性。 其特殊性体现在受三门峡水库调度影响较大。 库区平面形状复杂，经常发生局部放大、收缩或弯曲等地形突变现象。 当地形发生剧烈变化时，异重流能量会造成局部损失。 特别是库区有10余条大型支流，异重流向支流的回流往往发生在主支流与支流的交汇处，使得异重流沿程的变化特征更加复杂。

黄河委通过分析历年异重流实测数据，并结合相关试验成果，研究了小浪底水库异重流发生、运行和排沙的基本规律。

水库要产生异重流并到达坝前，除了一定的洪水持续时间外，还需要满足一定的流量和含沙量，即水库为异重流提供的能量。形成异重流的砂过程。 足以克服沿异重流的能量损失。

异重流的流量与其携砂力和含砂量成正比，且异重流的流量与含砂量一致。 图6为小浪底水库2001—2004年异重流发生时的进水、泥沙数据，并根据坝前泥水库的变化情况（粗略判断异重流是否到达坝前） 、小浪底水库进水口标绘点流量与含沙量的关系（图中点组边缘标注的数据为细粒泥沙含沙量的百分比）。 由此图分析了坝前异重流产生和持续运行的临界条件。 根据点群的分布情况，大致可分为三个区域。

A区是满足异重水流向坝前连续运动的区域。 临界条件（即左下外线）必须满足洪水持续时间，入库细粒泥沙的砂重百分比为50%左右。 还应具有足够大的流量和含砂量，即必须满足以下条件之一：一是进水流量大于2000m3/s，含砂量大于40kg/m3； 其次，进水流量为500~2000m3/s，含砂量S与流量Q的关系满足S>280-3Q/25。

图6 异重流连续运动的水沙条件分析

B区涵盖异重流能到达坝前和不能到达坝前两种情况。 允许异重流向坝前移动的数据往往满足以下三个条件之一：一是处于洪峰期，此时异重流行进过程中需要克服的阻力小于其正面克服了阻力。 因为异重流的前端在移动时必须取代它前面的清水，所以异重流的水头向前移动的力大于维持随后的底流的力； 其次，虽然水库内含沙量较低，但由于水库入口与水库回水端之间的地段受到冲刷，使得异重流穿透处的含沙量增加。 三是入库水细泥沙含量占总泥沙量的75%以上。

C区基本上是来水流量小于500m3/s或含砂量小于40kg/m3的数据。 异重流往往不能流到坝前。

4 提高小浪底水库异重流排沙效率的建议

针对不同的来水、来沙情况，根据异重流的运动特点，采用不同的调度方法，达到提高小浪底水库异重流排沙效率的目的。

1、黄河中游发生洪水时，充分利用自然洪水形成的高密度水流排沙。

黄河中游汛期常发生含沙量高的洪水，细沙含量高。 经三门峡水库调节后，细砂含量更高，有利于小浪底水库形成异重流，将砂排出库外。 在水库调度过程中，应充分发挥三门峡水库的调节作用，为小浪底水库创造有利于异重流形成和泄流的水沙条件。

（1）利用三门峡水库调度，保证泄水排沙在A区范围内，增加小浪底水库异重流含沙量，尽可能延长异重流排沙持续时间。

（2）合理开闭小浪底水库不同标高排水孔。 异重流到达大坝前后，排水建筑物的使用原则是“先低后高”，即先采用排沙洞，当排沙洞排水能力不足时，采用排沙洞排水。打开明流隧道以排放水。

2、黄河中游不发生洪水时，联合调度万家寨、三门峡、小浪底水库，人为塑造超重力外流水库。

当黄河中游不发生洪水时，通过万家寨、三门峡、小浪底水库联合调度，充分利用万家寨、三门峡水库洪水极限水位以上释放的能量，非汛期利用自然水冲三门峡水库。 积存的泥沙和小浪底水库上部段积存的泥沙形成异重流，将泥砂排出水库，达到水库排沙和调整水库尾段沉积格局的目的。

要人为地塑造异重流并使其在坝前继续运行，形成异重流的水沙过程必须满足异重流持续运动的条件。 除了要求来水流携带足够量的细砂外，还要求来洪水供给异重流的能量，以克服异重流沿线和局部的能量损失，否则异重流将中途消失。

(1) 小浪底水库异重流水沙来源

水流中含沙量，特别是细粒含沙量，是异重流排沙的关键。 小浪底水库异重流的形成有两个沙源。 一是小浪底水库尾部淤积三角洲（细砂含量不高），主要是三门峡水库大流量泄流使其悬浮所致； 另一种是三门峡水库深河道的沙子。 当三门峡水库水位低或空时，细泥沙由万家寨水库泄洪冲刷排出。

(2) 三门峡出水流量大小

利用三门峡水库排出水冲刷小浪底水库尾部的淤积三角洲，需要大量的能量，使水体中悬浮的泥沙能够满足异重流产生和连续运行的需要。 一般情况下，要求三门峡水库泄洪流量不小于2000m3/s，并有一定的持续时间。

（三）尽可能利用万家寨水库水量

要形成异重流并从水库排砂，不仅需要满足一定的流量和持续时间，而且还需要水流中有足够的细粒泥沙含量。 因此，确定万家寨和三门峡水库的泄洪量和泄洪时机，必须保证两水库的泄洪连通，并保证水流在繁殖过程中能够扬起并携带一定量的泥沙。过程。 这就是小浪底水库。 异重流提供了持续的水力和丰富的细泥沙来源。 一般情况下，要求万家寨水库泄洪流量不低于1000立方米/秒，持续时间2天以上。

(4)异重流整形时机应尽量选择在小浪底水库水位较低时。

小浪底水库异重流排沙过程中，提高水库排沙比例的主要途径是选择小浪底水库水位较低的时机塑造异重流，缩短异重流的运行距离，减少异重流移动到坝前所需的时间。 减少能量损失，提高异重流携砂能力。 小浪底水库异重水位塑造的选择，需要综合考虑上游水量、水库排沙水量、下游河道消淤、下游地区后期供水等多种因素。 一般选在226～230m之间。

注：本文异重流实测数据来自黄河水文水资源研究所。

据介绍，观音山龙岩古寺位于大鹏新区大鹏街道王母社区观音山。 占地约3000平方米，于光绪三十四年（1908年）重修。 抗战时期，南越抗日武装东江纵队依托古寺周围参天大树的保护，多次举办干部培训班，并在此设立野战医院。 1985年，大鹏人民、华侨和港澳同胞捐款，将龙岩古寺恢复原貌。

据了解，大鹏新区目前共有民间信仰活动场所30个，其中葵涌办事处3个、大鹏办事处8个、南澳办事处19个。 较大的民间信仰活动场所有观音山龙岩古寺、高原崇化古寺、奎新新安古寺、南澳天后宫等。

一直以来，大鹏新区宗教部门坚决贯彻党的宗教工作基本方针、政策，遵循“属地管理、分类管理、场所自治”的原则。 全市首份民间信仰活动场所“十严禁”负面清单已在新区所有民俗活动场所张贴。 对宗教活动场所，建立民间宗教活动场所底线管理办法。 以全省民间信仰活动场所登记编号为契机，大鹏办着力加强观音山龙岩古寺的法制管理，建立健全工作制度，积极探索管理长效机制负责全区民间信仰事务。 （文图/蒋嘉媛、金凤娟、李若诗、黄海轩）

来源 | 羊城晚报•羊城学校