简要信息

    【获奖类型】应用特等奖
    【任务来源】水利部、中国工程院
    【课题编号】泥-010512
    【项目起止时间】2002年～2005年
    【完成单位】泥沙所
    【主要完成人】胡春宏、陈建国、郭庆超、戴清、王延贵、史红玲、邓安军、胡健、袁玉萍、李希霞、李慧梅、朱毕生、董占地、刘大滨、祁伟

    立项背景

    潼关作为黄河小北干流、渭河、北洛河三河交汇口的控制断面，自1960年三门峡水库运用以来，其高程（1000m3/s流量水位）上升了5m左右，给渭河下游的防洪等带来了严重影响，寻求降低潼关高程途径成为一项十分重要和紧迫任务。为此，2002年初受中国工程院委托承担了“降低潼关高程可能性研究”任务，2002年底又承担了水利部重点项目“潼关高程控制及三门峡水库运用方式研究”。

    研究内容

    主要研究内容包括：（1）三门峡水库不同运用方式对潼关高程的影响；（2）潼关高程变化对渭河下游河道的影响；（3）降低潼关高程的工程和非工程措施。

    在三门峡水库运用方式对潼关高程影响的研究中，主要采用泥沙数学模型的研究手段，对不同水沙系列条件下，三门峡水库各种不同运用方式对潼关高程的影响进行了多个方案计算分析研究。在计算中，还采用了以潼关和龙门/华县分别作为计算区域的上游进口边界，对计算结果进行了有效比对，更增加了研究成果的可靠性。

    在潼关高程变化对渭河下游河道影响的研究中，采用实体模型试验和数学模型计算等综合技术手段，就不同水文系列条件下潼关不同控制高程对渭河下游河道冲淤过程、冲淤量、冲淤部位、冲淤范围、水位变化等进行了系统研究。实现了实体模型试验与数学模型计算结果的相互比对，增加了研究成果的可靠性。
在降低潼关高程的工程和非工程措施研究中，着重就降低潼关高程的目标，各种工程与非工程措施对降低潼关高程的作用，潼关高程稳定降低以及潼关高程变化后渭河下游河道治理等问题进行综合研究。提出了应采用包括调整三门峡水库运用方式在内的，辅之于跨流域调水、减少来沙、人造洪峰、河道裁弯、缩窄河宽、疏浚和增加三门峡水库泄量等综合措施来降低潼关高程的途径，以实现近期降低潼关高程1m，中远期降低2m的目标。

    创新点

    项目的主要创新点包括：

    （1）动床实体模型包括渭河下游河道和三门峡库区，在长河段、多进口、不同河型和干支流同步模拟技术方面取得了较大进展。数学模型实现了黄河小北干流、渭河下游河道、三门峡库区之间的互动，采用了高含沙和低含沙统一的挟沙能力公式，避免了参数取值的不确定性，使得数学模型的模拟功能和适应性得到较大提升。
    （2）全面研究了三门峡水库现状运用、全年敞泄运用、汛期敞泄非汛期控制运用、汛期部分敞泄非汛期控制运用等8种运用方式条件下，潼关高程的变化趋势和升降值。首次清楚地阐述了潼关高程的变化是一个动态过程，瞬时的大幅度下降并不能代表其稳定下降。系统地研究了不同潼关控制高程条件下，渭河下游河道的冲淤过程、冲淤量、冲淤部位、冲淤范围、水位变化等。
    （3）首次提出了潼关高程稳定下降的概念，以及降低潼关高程的近期和中长期目标。
    （4）提出了应采用包括调整三门峡水库运用方式在内的，辅之于跨流域调水、水保减沙、人造洪峰、河道裁弯、缩窄河宽、疏浚和增加水库泄量等综合措施来降低潼关高程并使之稳定的途径。
    （5）提出了三门峡水库运用方式的调整方案。

    与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

    过去的研究多侧重于某一个或几个方面影响因素，不能全面反映潼关高程的变化规律和发展趋势，再加上采用的研究方法比较单一，缺乏不同研究手段之间的相互比对，使得人们在三门峡水库运用方式和上游来水来沙条件对潼关高程的影响程度，潼关高程变化和渭河下游来水来沙条件对渭河下游河道冲淤演变影响等问题上，存在着不同认识和观点，妨碍了研究成果在工程实践中的应用。该项目采用原型实测资料分析、泥沙数学模型计算、实体模型试验等多种研究手段，全面系统地研究了三门峡水库不同运用方式和上游不同来水来沙对潼关高程的影响，研究了不同潼关控制高程和上游来水来沙条件对渭河下游和黄河小北干流河道冲淤演变影响，研究了诸如跨流域调水、水保减沙、人造洪峰、河道裁弯、缩窄河宽、疏浚和增加水库泄量等多种工程与非工程措施对降低潼关高程的作用，实现了不同方法之间的相互比对，增加了研究成果的可靠性。提出了降低潼关高程的近期和中长期目标、实现途径、三门峡水库运用方式的调整方案、以及渭河下游河道治理对策等，研究成果得到了同行专家、中国工程院和水利部的认可，使人们在潼关高程变化规律和发展趋势的认识上趋于一致，为水利部科学决策提供了有力的技术支持，成果已在2003年以后的三门峡水库运用方式调整中得到应用。

    应用前景及社会经济效益

    该项目研究成果具有重要的实际应用价值，得到了水利部、中国工程院、黄河水利委员会、同行专家的认可。研究成果在2003年以来的三门峡水库运用方式中得到应用，通过洪水期间的敞泄，使潼关高程下降了0.88m，在2003年的渭河大洪水中发挥了重要作用。近几年三门峡水库运用方式的调整使汛末潼关高程保持在328m以下，较2002年汛末的328.78m下降了近1m。通过三门峡水库运用方式的调整和采取汇流区整治等措施，使潼关高程进一步下降并得以维持，将对三门峡库区和渭河下游防洪安全产生显著的社会、经济和环境效益。

试验实体模型



三门峡水库不同运用方式潼关高程变化过程