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黄河小浪底水库运用以来的泥沙淤积特征分析

更新时间:2009-03-28

小浪底水利枢纽地处黄河中游最后一个峡谷段的出口,上距三门峡水利枢纽130 km,控制流域面积69.4万km2,库区有大峪河、畛水河、亳清河等十多条大支流汇入,如图1所示。

  

图1 小浪底库区平面形态

小浪底水库开发任务是以防洪(包括防凌)、减淤为主,兼顾供水、灌溉、发电,除害兴利,综合利用,是黄河水沙调控的关键工程。水库设计正常蓄水位275 m,千年一遇设计洪水位274 m,万年一遇校核洪水位275 m,总库容126.5亿m3。工程于1997年10月截流,1999年10月下闸蓄水运用,至2015年4月,水库累计淤积泥沙30.48亿m3(断面法),处于拦沙后期第一阶段。

小浪底水库运用以来,在防洪(防凌)、减淤、供水、灌溉、发电等方面发挥了巨大作用,促进了当地经济社会的快速发展。目前,关于小浪底水库的研究较多,涉及小浪底水利枢纽防泥沙淤堵[1]、未来水库淤积预测[2-3]、拦沙初期运用和淤积分析[4-5]等。文中跟踪小浪底水库新的原型观测资料,在以往研究的基础上分析小浪底水库运用以来的泥沙淤积特征,对水库近期运用有参考价值。

次要终点可以根据目标定位、试验阶段和疗程酌情选用。包括:(1)排便次数、粪便性状、排便疼痛、大便失禁次数、憋便次数和腹痛等单项症状 ;(2)中医证候疗效 ;(3)补救药物的使用次数;(4)排便起效时间;(5)耐受不良患儿比例等。对于年长儿童,也可以将完全自主排便次数(CSBMs)作为次要指标之一。

1 入库水沙

小浪底水库的入库水沙主要来自黄河干流,代表水文站为三门峡站(1951年前为陕县站),1919年7月—2015年6月实测多年平均水量为365.84亿m3,沙量为11.69亿t,含沙量为32.0 kg/m3

在体肠实验中,TPGS-CS/PTX胶束溶液和PTX聚氧乙烯氢化蓖麻油EL-40乙醇(1∶1)溶液相比,前者的载药量大,主药吸收更多。在结肠中Ka较大,而在十二指肠较小,与文献报道[17]不同。实验结果初步表明,TPGS-CS/PTX胶束能提高难溶性药物PTX的生物利用度。进一步的吸收机制研究如黏蛋白吸附、采用香豆素作为荧光探针标记的材料在Caco-2细胞中的摄取等实验也已完成,表明TPGS- CS能使摄取增加。其他机制研究正在进行中。

三门峡水文站水沙历年变化过程如图2所示。2000年7月至2015年6月,实测多年平均水量225.23亿m3、沙量3.19亿t、含沙量14.2 kg/m3。1919年7月至2000年6月,实测多年平均水量391.88亿m3、沙量13.27亿t、含沙量33.9 kg/m3。21世纪以来,小浪底水库的来水来沙明显减少,水量、沙量分别减少42.5%和72.0%。

  

图2 三门峡水文站历年水沙变化曲线

2 水库运用

各支流的横断面淤积基本均呈平行抬升态势,大峪河和亳清河典型横断面形态分别如图12和图13所示,从图中横断面淤积发展趋势看,基本都是水平淤积抬升,未形成明显的滩和槽。

每年7月1日至10月31日为小浪底水库汛期防洪、减淤调度时期,其中7月1日至8月31日为前汛期,从8月21日起,水库水位向后汛期汛限水位过渡;9月1日至10月31日为后汛期;从10月21日起,水库水位向非汛期水位过渡。小浪底水库前汛期、后汛期的初期汛限水位分别为215、235 m;随着库区泥沙淤积的发展,前汛期汛限水位逐渐提高,2001年调整为220 m,2002年调整为225 m,2013年调整为230 m;后汛期汛限水位2002年调整为248 m。

每年11月1日至次年6月31日,小浪底水库为防凌、供水、灌溉、减淤调度时期,最高运用水位为275 m;2003年前,受移民等因素影响,控制运用水位为265 m[6]。小浪底水库运用以来至2015年,坝前平均水位约241.1 m,水库最高运用水位为270.1 m,历年运用库水位变化如图3所示。

  

图3 小浪底水库历年运用水位变化

3 库区泥沙淤积特征

3.1 库区淤积总量及库容变化

小浪底水库1997年10月截流至2015年4月,采用断面法计算库区泥沙淤积,累计淤积30.48亿m3;其中干流淤积24.66亿m3,占总淤积量的80.9%;支流淤积5.82亿m3,占总淤积量的19.1%。小浪底水库设计拦沙库容75.5亿m3,由于近期来沙量较少,目前库区泥沙淤积量只占设计拦沙库容的40.0%。

入库水沙具有年际变化大的特点,最大年水量为1937年的659.13亿m3,约为最小年水量2002年120.30亿m3的5.4倍;最大年沙量为1933年的37.26亿t,约为最小年沙量2008年1.11亿t的33.6倍。入库水沙年内分配不均,主要集中于汛期,多年平均汛期水量为207.17亿m3,占多年平均水量的56.6%,多年平均汛期沙量为10.06亿t,占多年平均年沙量的86.1%。

根据截流前的1997年实测河道地形资料,按断面法推算,小浪底库区275 m以下库容为127.54亿m3,其中干流库容74.91亿m3,占总库容的58.7%。2015年调水调沙前,275 m以下库容为97.06亿m3,其中干流库容为50.25亿m3,占总库容的51.8%。小浪底水库近年来库容及库区冲淤量统计见表1。

 

表1 小浪底库容及冲淤量统计 亿m3

  

时间干流库容总库容干流泥沙累计淤积量总累计淤积量1997年汛前74.91127.542007年汛前56.39105.5918.5221.952015年汛前50.2597.0624.6630.48

3.2 库区干流淤积形态

3.2.1 淤积纵剖面形态

小浪底水库在拦沙期运用时蓄水水体较大,受水流对泥沙分选作用的影响,粗颗粒泥沙首先在水库回水末端附近落淤,较细泥沙潜入水下形成异重流向坝前运行。因此,水库上段的干流淤积形态为三角洲淤积体,三角洲以下的干流淤积形态由异重流和浑水水库沉降淤积体组成。随着水库的运用,干流淤积使三角洲的顶点逐渐向坝前推进,顶点高程随运用水位升高而升高,与运用水位关系密切。小浪底库区淤积三角洲顶点逐年变化情况如图4所示。

  

图4 小浪底库区淤积三角洲顶点变化

图4中显示,2014年汛前,库区三角洲顶点推进至距坝11 km处,顶点高程214.6 m;主要是因为相对于2013年,2014年汛期运用水位升高较多,2015年汛前淤积三角洲的顶点又后退上移至距坝约16 km处,顶点高程抬升至约220 m。

3.2.2 库区地形与河床淤积纵剖面形态

小浪底水库距坝67 km以上为峡谷河段,河谷宽度仅200~400 m;距坝67 km以下除八里胡同峡谷外河谷均较为开阔,这种特殊的库形对冲刷恢复库容、调整库区淤积形态是有利的。这样,当小浪底库区淤积面达到一定高程后,便可根据来水来沙条件,相机降低小浪底水库运用水位,利用三门峡水库泄放的持续大流量过程冲刷小浪底库区尾部段,实现恢复小浪底调节库容、调整库区泥沙淤积形态的目标。

2003年5月—2004年5月,受2003年秋汛洪水的影响,小浪底水库蓄水位较高。上游洪水挟带大量泥沙淤积在小浪底库区,库区距坝50~110 km库段内发生大量淤积,淤积三角洲顶点高程已经达到250 m以上。2004年,汛前黄河进行了第3次调水调沙试验,通过联合调度万家寨、三门峡、小浪底水库,有效地改善了小浪底库尾河段的淤积形态,降低了库区的淤积高程,汛前淤积高程如图5所示。

  

图5 不同年份小浪底库区汛前淤积形态变化

由图4和图5可知,在距坝70~110 km处,河床发生明显冲刷,至2005年4月,小浪底库尾淤积三角洲发生了明显的变化;三角洲顶部平均下降20 m,淤积三角洲顶点向下游移动超过30 km。

库区淤积物沿程变化与库区地形和水库调度运用有关,总体变化趋势受超饱和输沙状态制约,为沿程细化。小浪底库区干流淤积物中值粒径沿程变化如图14所示。

(1)本次调研的5个村,土地流转率均达到了95%以上,其中陆河村土地流转率达到了100%。村民由村委会牵头签订合同进行土地流转,租期一般为3~5年,由承包户按年发放租金。目前大部分村民对土地流转的现状表示满意,因为这减轻了他们的劳作强度,并增加了收入(约900元/667 m2)。但也有少数村民不愿意流转土地,原因主要是想留作自留地。村干部们则希望土地流转率能够达到100%,这样有利于资源整合利用,对成片的土地进行集中规划,并利于招商引资、发展高效农业或作为工业集中地。

整体看小浪底水库横断面淤积形态一般为水平淤积抬升,随着水库的淤积发展,横断面高程不断抬高。当库区淤积发展到一定程度,坝前水位下降时,淤积三角洲顶坡段脱离了库区回水影响,这时便出现明流输沙流态,冲刷成槽,淤滩刷槽,横断面淤积呈现有滩、有槽的复式断面形态。

小浪底水库运用至今,距坝6.54 km处的HH5断面(如图6所示)始终位于淤积三角洲顶点以下,随着水库的淤积发展,横断面不断平行淤积抬高。距坝53.44 km处的HH32断面(如图7所示),2005年前处于淤积三角洲前坡段或顶点附近,通过三角洲顶坡段输送的泥沙在此淤积,断面抬升较快;2005年后,随三角洲顶点下移和坝前水位升降,该断面有冲有淤,出现滩槽。距坝72.06 km处的HH41断面(如图8所示),2003年10月处于淤积三角洲顶点处,该年汛期入库沙量大,坝前运用水位高,泥沙在该断面大量淤积,横断面深泓抬升至244.40 m高位;而2004年以后,随着淤积三角洲顶点不断向坝前推进,HH41断面又处于持续冲刷下降状态。

  

图6 小浪底水库库区干流横断面套绘(HH5断面)

  

图7 小浪底水库库区干流横断面套绘(HH32断面)

  

图8 小浪底水库库区干流横断面套绘(HH41断面)

3.3 支流淤积形态变化

大峪河(距坝约4.94 km)、畛水河(距坝约17.67 km)、亳清河(距坝约57.98 km)的实测纵剖面在不同时期的演变如图9—11所示。由图9—11中可看出,支流淤积形态总体呈锥体变化。

  

图9 大峪河纵剖面

  

图10 畛水河纵剖面

  

图11 亳清河纵剖面

从水库调度状况看,2003年水库运用水位较高,回水末端上移,挟沙水流较早进入库区壅水范围,水深流缓,挟沙能力迅速下降,更多细颗粒泥沙落淤。再加上当年汛期入库泥沙组成较细,粒径大于0.050 mm的粗沙占全沙比例仅为23.3%(一般年份粗沙比例多为26.2%~30.5%),故当年库区淤积物很细,距坝70 km范围内的泥沙中值粒径均在0.020 mm以下。

(1)将有毒物品用在食品保鲜或改性方面。如利用苯甲酸钠抑制西红柿腐烂、硫酸铜把发蔫的蔬菜染成绿色、硼砂消除变质火腿的异味、三硬脂酸甘油延长动物油保存时间。

受干流淤积影响,支流口门在有些时段会形成一定高度的拦门沙坎,最高可达约10 m,如支流大峪河和畛水河。但随着时间推移,拦门沙坎在干支流淤积的共同作用下又被逐渐淤平,目前小浪底枢纽还未产生严重的拦门沙坎及衍生问题。

小浪底水库运用分为拦沙初期、拦沙后期和正常运用期3个时期。拦沙初期是水库泥沙淤积量达到21亿~22亿m3以前;拦沙后期为拦沙初期完成之后至库区形成高滩深槽、坝前滩面高程达254 m时期,其中库区淤积量在42亿m3之前为拦沙后期第一阶段;正常运用期为保持254 m高程以上防洪库容前提下,利用254 m高程以下槽库容长期进行调水调沙运用时期。水库自1999年10月下闸蓄水后至2007年前为拦沙初期,目前处于拦沙后期第一阶段。

2.门脉性肝硬变和坏死后肝硬变所形成的肥大性颗粒状肝硬变,系吸虫的幼虫在组织内穿通游走而产生不规则的出血及结缔组织增生。肝呈土黄色,肝的表面形成粟粒大乃至黄豆大,红色或灰白色小结节。

  

图12 大峪河DYH1断面套绘

  

图13 亳清河BQH1断面套绘

4 库区淤积物变化

3.2.3 横断面淤积形态

  

图14 小浪底水库库区干流淤积物中值粒径沿程变化

图14中显示:从库尾至坝前沿程泥沙颗粒变细,符合淤积过程中泥沙分选的规律。坝前 4.55 km范围内泥沙粒径相对较细,中值粒径基本在0.01 mm以下;距坝4.55~20 km范围内,泥沙中值粒径在0.018 mm以下;距坝20~50 km范围内,泥沙中值粒径在0.050 mm以下;距坝50 km以上,泥沙粒径明显较粗,中值粒径一般为0.05~0.15 mm,有的甚至达0.200 mm以上。

库区淤积物组成还与上游来沙情况和水库调度情况有关。从来沙状况看,2000—2005年汛期,小浪底入库泥沙粒径小于0.025 mm的细沙占全沙的比例为40.1%~46.9%,故该时段坝前40 km范围内淤积泥沙都很细,中值粒径多在0.010 mm以下。2006年汛期,入库泥沙粒径小于0.025 mm,细沙含量高达全沙的56.3%,粒径大于0.050 mm的粗沙仅占全沙的23.7%。因此,当年库区淤积物非常细。

离小浪底大坝最近的大峪河从2000—2002年由河口段淤积出现倒坡,2002—2005年倒坡又被淤平。畛水河口段从2000—2002年出现倒坡,2006—2009年倒坡也被淤平。亳清河从1999—2004年在河口段出现淤积倒坡,而后于2005—2006年倒坡基本淤平。

适配器模式由Target(目标抽象类)、Adapter(适配器类)和Adaptee(适配者类)三部分组成,其中,Target类中定义了客户所需的接口[4];Adaptee定义了一个已经存在的接口,它包含了客户希望使用的业务方法,此接口需要适配;而Adapter是此模式的核心,它将对Adaptee和Target进行适配。

5 结语

1)小浪底水库入库水沙具有年际变化大、年内分配不均匀的特点。2000年7月—2015年6月,实测多年平均水量、沙量分别为225.23亿m3、3.19亿t,比小浪底水库运用前分别减少了约42.5%和76.0%。

2)小浪底水库运用分为拦沙初期、拦沙后期和正常运用期,汛限水位和汛期运用水位逐步抬高。至2015年,水库平均运用水位241.1 m,最高运用水位270.1 m,2000年7月—2015年6月,平均排沙比为21.0%。

3)从1997年10月(截流)—2015年4月,小浪底库区累计淤积泥沙30.48亿m3(断面法),其中干流淤积占总淤积量的80.9%。当前库区淤积量占水库设计拦沙库容的40.0%,水库运用还属于拦沙后期第一阶段。

图中A为踝关节,B为膝关节,C为髋关节;(XA,YA)为 A 点的坐标,也为原点坐标(0,0),同上 B点坐标为(XB,YB),C 点坐标为(XC,YC),θ1是脚踝处小腿与铅垂线的角度,θ2是髋关节与铅垂线小于90°的夹角.在本次所需要的臀部轨迹中,只需要知道在坐起阶段每个时间点上的大腿与水平线的角度α=90°-θ2.在建立起这个简化模型后可以开始记录运动的轨迹.

4)小浪底库区干流淤积纵剖面形状基本为三角洲淤积形态,随着水库的运用,淤积三角洲顶点向坝前推进,水库上窄下宽的特殊库形条件对调整库区淤积形态有利。水库运用初期,横断面淤积形态一般为水平淤积抬升,当淤积发展到一定程度,较宽库区在脱离回水影响后,形成有滩、有槽的宽横断面淤积形态。库区支流淤积主要为干流倒灌淤积,有些时段,支流形成一定高度的拦门沙坎。但随着时间的推移,拦门沙坎又逐渐被淤平,虽然目前并未产生严重的衍生问题,但是也应引起高度重视。

5)库区淤积物从库尾至坝前沿程细化,其组成受来沙条件和水库运用条件影响。

“为了年轻”是青岛啤酒给出的答案。早在2003年的百年庆典上,青岛啤酒提出要“百年归零”,也提出要改变“我爸爸的啤酒”刻板的印象,让品牌更年轻化,成为“年轻人的啤酒”。

参 考 文 献

[1] 王二平,张欣,孙东坡,等.小浪底水利枢纽防泥沙淤堵试验研究[J].华北水利水电大学学报(自然科学版),2015,36(6):6-9.

[2] 李景宗.黄河小浪底水利枢纽规划设计丛书工程规划[M].北京:中国水利水电出版社,郑州:黄河水利出版社,2006:381-414.

[3] 李文学,安催花,付健.小浪底水库高滩深槽塑造及支流库容利用研究[M].郑州:黄河水利出版社,2015:50-62.

[4] 王普庆.小浪底水库运用初期库区泥沙淤积分布特征[J].人民黄河,2012,34(10):26-27.

[5] 蔡蓉蓉,王晖.小浪底水库运用初期支流泥沙淤积特征分析[J].人民黄河,2014,36(7):23-24.

[6] 刘继祥.黄河小浪底水利枢纽规划设计丛书水库运用方式研究与实践[M].北京:中国水利水电出版社,2008:3-11.

1.2.5.3 给药。将制得的复方中草药制剂对已攻毒的Ⅰ~Ⅳ组肉鸡逐只进行灌服,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ灌服剂量分别为2.0、4.0、6.0 mL/只,Ⅳ组灌服剂量为8.0 mL/只;Ⅴ组为攻毒对照组,只攻毒不给药;Ⅵ组为空白对照组,既未攻毒,也不给药。治疗试验从16日龄开始,试验期为10 d。统计各组累计治愈量和治愈率。

 
孙东坡,吴默溪
《华北水利水电大学学报(自然科学版)》2018年第02期文献

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