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水利工程论文-黄河是怎样调水调沙的摘要：20世纪70年代后期，随着治黄实践的不断深入，“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性，治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。关键词：黄河调水调沙截至6月28日10时，来自黄河防汛指挥部的消息称，已经进行了9天的黄河第三次调水调沙试验，由于高科技的娴熟应用，没有再像前两次一样，在个别地段发生串沟漫滩现象，桀骜不驯的黄河水只冲河底泥沙，不淹滩上庄稼，表明我国在科技治黄方面已经迈出了新的一步。“调水调沙”治黄思想的由来20世纪70年代后期，随着治黄实践的不断深入，“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性，治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。其具体设想就是在黄河上修建一系列大型水库，实行统一调度，对水沙进行有效地控制和调节，变水沙不平衡为水沙相适应，更好地排洪、排沙入海，减轻下游河道的淤积，甚至达到不淤。随着1997年小浪底工程的截流蓄水，治黄专家进行了大量的物理模型试验，找到了理论上的实现黄河下游不淤积的临界流量和临界时间。2001年小浪底工程全面竣工，次年便进行首次“调水调沙”试验，从而使“通过原型试验，进行调水调沙试验”的设想最终变为现实。调水调沙的基本原则是根据黄河下游河道的输沙能力，利用水库的调节库容，有计划地控制水库的蓄、泄水时间和数量，调整天然水沙过程，使不平衡的水沙过程尽可能协调。“三条黄河”互为验证补充从2002年7月4日黄河首次调水调沙试验开始，实验室里的“模型黄河”和计算机上的“数字黄河”就与“原型黄河”一样同步进行。所谓“原型黄河”，就是自然界中真实的黄河；“数字黄河”则是借助现代信息技术构建的数字化虚拟平台，被称为“装在计算机里的黄河”；而“模型黄河”则是以相似性原理为依据，按照一定比例缩小的黄河模型，也就是“实验室中的黄河”。“模型黄河”比“原型黄河”小600倍，河道模型长585米，宽36米，直观地反映了小浪底水库以下近350多公里游荡河段在不同水文条件下的河势变化。与“原型黄河”具有高度的相似性。当调水调沙还处于论证阶段的时候，“模型黄河”就已进行了数十次模拟试验，为找到利用最小水量、最短泄水时间、对下游河道形成最佳减淤效果的方法，提供了大量参考数据。“调水调沙”试验开始后，“模型黄河”又与“原型黄河”进行同步试验，一方面复验“模型黄河”的可靠性，一方面为“原型黄河”提供更好的技术支撑。与此同时，“数字黄河”则利用遥测、遥感、卫星技术和数字模型等科技手段，在调水调沙试验期间进行降雨预报、洪水预报和水库调度；同时收集水量分配、冲淤变化、洪水演变等方面的数据信息，并运用数学模型即时分析研究。在首次试验前夕建成的黄河流域第一个数字化水文站花园口水文站在其中发挥了重要作用。每一次调水调沙试验结束后，专家们就对“三条黄河”分别取得的试验数据进行合成分析，互为验证补充，大大提高了试验的科学性。第三次调水调沙不同于前两次含沙量、水量及其历时，是确保调水调沙试验成功的三个关键数据。既要把这三个指标确定下来，又要确保这三个指标能顺利实现，其中饱含着专家们的大量劳动和科学技术的强大作用。今年6月19日开始的第三次试验，预计于7月14日结束,历时约25天。其显著特点是，基于人工扰动方式，在更大空间尺度上的调水调沙。将充分借助自然力量，加之中游水库联合调度塑造人工异重流，形成连续的泄流动力对小浪底水库的淤积泥沙进行冲刷，同时在下游淤积严重的河段进行人工扰动加沙，增加入海洪水的挟沙含量，从而最大限度地实现减淤冲沙的目的。今年的试验不同于2002年、2003年的地方是：科学调控万家寨、三门峡、小浪底水库的泄流时间和流量，在小浪底库区塑造人工异重流，并实现异重流的接力运行，从而保证对小浪底水库淤积泥沙形成连续的冲刷能量，不同于小浪底水库的单库运用，也不同于单纯依靠自然异重流的联合调度；二是充分利用小浪底出库洪水的富余能量，在下游“二级悬河”最严重和平滩流量最小的河段进行人工扰动，结合小浪底水库可能下泄的含沙量在下游河道实施人工加沙，从而增加“卡口段”平滩流量，扩大主河槽行洪能力。通过科学调度，控制小浪底水库出库流量和含沙量，使花园口站流量控制在2700立方米/秒左右、平均含沙量控制在25千克/立方米左右。塑造人工异重流异重流本来是挟沙水流进入库区遭遇清水后，由于密度差而潜入清水底部运行的一种现象。异重流使泥沙运行到大坝前淤积，增强大坝的防渗能力，但对调水调沙试验来说，如果不及时对异重流进行调控，则会大大影响人造洪峰中含沙量的试验指标。一般来说，每立方米的水量最多只能运送20千克的泥沙，超过了这个量就可能淤积。首次试验就是按这个一般规律进行。但此后，科研人员发现了异重流，并变异重流这个不利条件为有利条件，加大泥沙的运送能力。正在进行的第三次试验，在中下游长达2100公里的河道上，充分借助自然力量和黄河中游干流水库的联合调度，尝试塑造人工异重流，提高一定流量的水运送泥沙的能力，形成连续的泄流动力，对小浪底水库的淤积泥沙进行冲刷。具体措施就是科学调控黄河干流万家寨、三门峡、小浪底水库的泄流时间和流量，在小浪底库区塑造人工异重流，并实现异重流的接力运行，从而保证对小浪底水库淤积泥沙形成连续的冲刷能量，减少库区淤积或调整其淤积形态。采用人工扰沙技术所谓“人工扰沙”，即借助河水已有的势能，辅以人工扰动河床土质，促进河床泥沙启动，实现河床下切、输沙入海。简单地说，就是通过搅动让河底淤沙上浮，使其与自然水流一起下泄，从而达到清淤输沙的目的。第三次调水调沙试验共设3个扰沙点，分别位于小浪底库尾、河南范县李桥河段、山东梁山县小路口河段。黄委会主任李国英说：“这在世界其他江河上是没有过的。”通过实施人工扰沙，可实现小浪底水库减淤或调整库区泥沙淤积形态。同时利用下泄水流的富余挟沙力，扩大黄河下游高村和孙口之间的徐码头、雷口两个“卡口”处的行洪能力，而且加大下游“悬河”河道的排沙量，扩大主河槽的过洪能力。河南范县吴老家是人工扰沙实验的一个现场。6月23日下午，记者乘江河09号船顺流而下，距离5号作业船还有50米的距离，一股带有新鲜泥土腥味夹杂着细微泥浆的空气扑面而来。但见3道暗褐色的高含沙泥浆流从作业平台喷涌而出，在宽阔的黄河水面上划出一道道优美的抛物线后融入大河。放眼眺望，在上下五六公里的河段上，8艘作业船只依次排开，一道道泥浆流似一条条黄龙翻腾、跳跃。据技术人员介绍，此次安装的QL两相流渣浆泵可在水下12米处作业，泵前端叶轮可将河底沉积的泥沙搅起，并将搅起的高含沙泥浆通过泵抽吸上来，生产出的泥浆每立方米最大含沙量可达900公斤，高含沙泥浆流顺着高压管道再喷射到黄河主流区，从而达到降低河底高程、减少河道淤积的目的。各类指令随着50余部报话机高速运转，确保了这项具有开创意义实验的顺利进行。高新技术总动员调水调沙试验是一次大规模的科学试验。每次试验，黄委会都约有15000多名工作人员参加方案制定、工程调度、水文测验、预报、河道形态和河势监测、模型验证及工程维护等项工作。同时，也是高科技技术在黄河上的一次全面应用，使用了天气雷达、全球定位系统、卫星遥感、地理信息系统、水下雷达、远程监控、图像数据网络实时