Page 21 - 水利学报2021年第52卷第4期

再次泄空运用时，305 m 控制产生的淤积极易被冲
刷出库，每次敞泄初期均有较高的含沙量出库。
3.2 敞泄排沙规律 汛期排沙过程表明，敞泄时

排沙效率远大于控制运用下的洪水期。为全面分
析 水 库 敞 泄 的 排 沙 规 律 ， 对 2003 年 以 来 坝 前 水
位 低 于 300 m 或 完 全 敞 泄 的 时 段 进 行 统 计（表
2）， 结 果 表 明 ， 一 般 洪 水 过 程 单 次 敞 泄 时 间 多

在 2～4 d，持续大流量过程单次敞泄时间达 10 d
以上，如上述的 2003 年和 2019 年敞泄时间均比较
长。17 年累计敞泄时间 209 d，年均 12.3 d，占汛 图 4 2019 年敞泄期排沙量过程
期 10%；相应累计出库沙量 31.59 亿 t，占汛期出库沙量的 70%，占全年出库沙量的 66%；同期相应潼

关站沙量为 10.66 亿 t，排沙比为 2.96，敞泄期净排沙量为 20.93 亿 t，为汛期净排沙量 15.36 亿 t 的 1.36
倍，说明汛期出库沙量增加发生在敞泄期，控制运用期出库沙量 13.68 亿 t 小于入库沙量 19.25 亿 t 为淤
积过程，即汛期水库敞泄时冲刷、控制运用期回淤。
统计表明，三门峡水库遇适当的时机和流量进行完全敞泄运用，可以在较短时间内达到较好的
冲刷排沙效果。敞泄期的排沙不仅与入库水流过程相关，还与前期的河床条件或累计冲淤情况有
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关，每次敞泄的排沙过程均表现为从高含沙量快速衰减而后缓慢减少，一般情况下水量达 3～5 亿 m
时净排沙量可达 0.5 亿 t 以上，单位水量净排沙量（冲刷效率）达 50 kg/m 以上，大者可达 200 kg/m 以上
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（见图 5），随着水量的增大冲刷效率降低，并呈幂函数关系。可见，短期敞泄可以产生较好的冲刷排
沙效果。对于一个汛期而言，完全敞泄时的累计净排沙量与累计水量具有较好对数关系（见图 6），水
量约在 15 亿 m 以下时随水量增加净排沙量增幅较大，水量达 20 ~ 30 亿 m 后，随水量增加净排沙量
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增幅减小。其中 2003 年有 4 次敞泄过程，第 4 次敞泄期恰是当年最大洪水期，入库洪峰 4220 m /s，又
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是紧邻蓄清排浑运用以来累计淤积量最大之后 ［23］ ，可冲泥沙量大，溯源冲刷和沿程冲刷得以充分发
展，排沙效果仍然很好。2011 年后年均入库沙量 1.712 亿 t，较 2003—2010 年减少 39%，非汛期和敞
泄间隔期的淤积量相应减少，敞泄时河床可补给沙量减少，造成相同水量条件下累计净排沙量减少。

表 2 敞泄期累计排沙统计
年份 敞泄天数 出库水量/亿 m 3 出库沙量/亿 t 净排沙量/亿 t 天数占汛期/% 敞泄排沙量占年总量/%
2003 32 67.83 6.371 3.150 26.0 82
2004 8 9.71 2.069 1.025 6.5 76
2005 25 42.46 3.503 2.106 20.3 87
2006 9 11.37 1.361 1.122 7.3 59
2007 9 14.53 1.908 1.547 7.3 61
2008 4 5.68 0.740 0.721 3.3 55
2009 9 12.37 1.369 1.278 7.3 69
2010 17 30.47 2.907 1.943 13.8 83
2011 9 19.35 1.006 0.717 7.3 57
2012 19 44.62 2.201 1.393 15.4 66
2013 10 27.92 2.111 1.166 8.1 53
2014 5 9.47 0.986 0.935 4.1 71
2015 5 4.91 0.426 0.377 4.1 83
2016 4 4.84 0.638 0.441 3.3 57
2017 2 3.46 0.616 0.392 1.6 54
2018 19 26.28 2.061 1.521 15.4 42
2019 23 53.01 1.316 1.095 18.7 47
年均值 12.3 22.84 1.858 1.231 10.0 66

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