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水 利 学 报

2021 年 4 月 SHUILI XUEBAO 第 52 卷 第 4 期

文章编号：0559-9350（2021）04-0393-08

三门峡水库汛期排沙效果研究

侯素珍 ，胡 恬 ，杨 飞 ，王 平 1，2
1，2
1，2
1，2
（1. 黄河水利委员会 黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003；2.水利部黄河泥沙重点实验室，河南 郑州 450003）
摘要：三门峡水库汛期排沙是解决泥沙淤积问题、控制潼关高程的关键途径。“蓄清排浑”运用以来，非汛期蓄水
期库区发生淤积、汛期降低水位运用排泄全年泥沙，基本保持了库区动态冲淤平衡。不同控制水位和入库流量过
程存在不同的排沙效果，针对三门峡水库汛期排沙过程的差异，对“蓄清排浑”运用以来汛期排沙特征进行统计，
分析了水库敞泄和不同控制水位运用对排沙效果的影响。结果表明，在汛期平水 305 m、洪水敞泄的运用条件
下，水库排沙具有多来多排的特点，汛期排沙总量与入库含沙量和水量密切相关；完全敞泄时库区冲刷取决于流
量大小和敞泄时间，净排沙效率随着水量的增加和敞泄时间的延长而减小，冲刷效率降低；汛期控制运用期，当
流量在 1000 m /s 以上时、水位在 305 ~ 311 m 也会产生一定的排沙，排沙效果取决于含沙水流在壅水段的滞留时
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间和出入库流量之比。研究成果可为三门峡水库运用方式的优化提供依据。
关键词：三门峡水库；运用水位；净排沙量；敞泄排沙；排沙比
中图分类号：TV145 文献标识码：A doi：10.13243/j.cnki.slxb.20200564

1 研究背景

水库排沙是解决水库淤积问题、保持水库长期有效库容的重要环节，对确定水库运用方式、发
挥水库功能具有重要的实际意义。关于水库排沙方式曾有大量研究，依靠水流动力的有异重流排沙
和明流排沙。在水库异重流方面，范家骅等于 1950 年代对官厅水库的异重流观测和室内试验进行了
［1］
较深入的研究，特别是给出了异重流的潜入条件和异重流排沙和孔口出流的计算方法 。根据早期生
产需要，对三门峡、青铜峡、闹德海、红领巾、黑松林、巴家嘴、恒山等水库的排沙特性进行了分
析研究，取得大量的研究成果 ［2-6］ ，对水库排沙规律有了共同认识。陕西水利科学研究所河渠研究室
与清华大学水利工程系泥沙研究室用中国资料验证过的 G.M.Brune 的水库拦沙率曲线，提出了水库冲
［6］
［7］
刷的排沙关系和水库冲淤计算的解析法 ，张启舜和张振秋研究了壅水状态下排沙比 ，涂启华从三
［8］
［9］
门峡等大型水库资料提出了异重流和壅水明流排沙比经验关系 。曹如轩 认为高含沙异重流的输沙
模式与明流一致，提出的高含沙明流挟沙能力公式也可用于计算异重流。韩其为等用不平衡输沙理
论研究了壅水排沙，给出的理论关系在不同参数下可以概括 Brune 拦沙率、张启舜和涂启华排沙比关
系 ［10］ 。降低水位或敞泄时产生溯源冲刷，是增加水库排沙的重要方式，它不仅能排走上游来沙，而
且能冲走前期淤积物。关于溯源冲刷的纵剖面方程在数学物理方程中已有成熟的解法，彭润泽等 ［11］
对推移质进行了这方面的实验研究和求解，得到的结果与实际颇为符合。曹叔尤 ［12］ 针对一般的初始
条件和边界条件，求出了分析解，并且用悬移质的溯源冲刷进行了检验。张跟广 ［13］ 通过水槽试验表
明溯源冲刷除一般的全程剥蚀外，尚有局部跌坎，以其不断崩塌的形式发展。王艳平 ［14］ 考虑水流流
态、前期淤积物的物理化学特性等初步建立了多沙水库跌水溯源冲刷模式。这些研究，更注重水库
不同冲刷形式的机理和单一排沙方式的研究，在水库的实际运用中，水库的排沙包含了进库泥沙和

收稿日期：2020-07-24；网络首发时间：2020-11-09
网络首发地址：http：/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1882.tv.20201106.1718.004.html
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基金项目：国家重点研发计划项目（2017YFC0405202，2018YFC0407406）
作者简介：侯素珍（1964-），教授级高级工程师，主要从事河流泥沙及河床演变研究。E-mail：hsz20130422@163.com
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