四、調(diào)水調(diào)沙試驗過程
4.1 2002年黃河首次調(diào)水調(diào)沙試驗過程
1 試驗預(yù)案
黃河首次調(diào)水調(diào)沙試驗預(yù)案為：以小浪底水庫蓄水為主或小浪底至花園口區(qū)間（簡稱小花區(qū)間或小花間）來水為主水庫相機調(diào)水調(diào)沙，控制花園口臨界流量2600m3/s的時間不少于10天，平均含沙量不大于20kg/m3，相應(yīng)艾山站流量2300m3/s左右，利津站流量2000m3/s左右。試驗結(jié)束后控制花園口流量不大于800m3/s.
具體調(diào)節(jié)方式如下：
（1） 預(yù)報河道流量（指小浪底水庫以上來水與小花間來水之和，下同）小于2600m3/s時，控制花園口流量2600m3/s歷時10天，進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙試驗。
（2） 預(yù)報河道流量大于或等于2600m3/s且小于4000m3/s時，若預(yù)報小花間流量小于2600m3/s，控制花園口站流量2600m3/s歷時10天，進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙試驗；若預(yù)報小花間流量在2600～4000m3/s之間，控制花園口站流量2600～4000m3/s歷時10天；否則，盡可能減少出庫流量。
（3） 預(yù)報龍門站發(fā)生4000～8000m3/s洪水時，適時進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙或相機轉(zhuǎn)入防洪運用，盡量減小下游漫灘幾率和損失；預(yù)報龍門站發(fā)生8000 m3/s以上或小花間洪水大于4000m3/s時，轉(zhuǎn)入防洪運用。
（4） 調(diào)水調(diào)沙試驗結(jié)束，以控制下游河道不斷流為原則，控制花園口流量不大于800m3/s.
2 實施過程
2002年7月4日上午9時，小浪底水庫開始加大下泄流量，調(diào)水調(diào)沙試驗進(jìn)入調(diào)度實施階段，直到7月15日9時小浪底出庫流量恢復(fù)到800m3/s以下，水庫調(diào)度歷時11天。在這期間，通過頻繁啟閉小浪底水庫不同高度孔洞組合和聯(lián)合調(diào)度三門峽水庫，實現(xiàn)了預(yù)案規(guī)定的水沙組合。小浪底站出庫平均流量為2741m3/s，平均含沙量12.2 kg/m3.花園口站2600m3/s以上流量持續(xù)10.3天， 平均含沙量為13.3kg/m3.艾山站2300m3/s以上流量持續(xù)6.7天。利津站2000m3/s以上流量持續(xù)9.9天。7月21日，調(diào)水調(diào)沙試驗流量過程全部入海。
4.2 2003年黃河第二次調(diào)水調(diào)沙試驗過程
2002年黃河首次調(diào)水調(diào)沙試驗成功后，又開始尋找時機準(zhǔn)備第二次調(diào)水調(diào)沙試驗。根據(jù)氣象預(yù)報，2003年9月5日至6日，山陜區(qū)間局部、汾河、北洛河大部地區(qū)有小到中雨；涇渭河大部地區(qū)有中到大雨，渭河局部有暴雨；三花間將普降小到中雨，伊洛河個別站有大雨。通過水情分析，認(rèn)為小浪底水庫需要防洪預(yù)泄，并有可能結(jié)合預(yù)泄實施一次小浪底、陸渾、故縣、三門峽四庫水沙聯(lián)合調(diào)度的調(diào)水調(diào)沙。
（1） 試驗預(yù)案
黃河第二次調(diào)水調(diào)沙試驗預(yù)案為：利用小浪底、三門峽、陸渾、故縣水庫進(jìn)行水沙聯(lián)合調(diào)控，結(jié)合防洪預(yù)泄實現(xiàn)多目標(biāo)調(diào)度。在調(diào)控期間，有效利用小花間的清水，與小浪底水庫下泄的高含沙量水流在花園口進(jìn)行水沙“對接”，為將來調(diào)水調(diào)沙進(jìn)行水沙精細(xì)調(diào)度積累經(jīng)驗。通過對首次調(diào)水調(diào)沙試驗成果分析，第二次調(diào)水調(diào)沙仍控制花園口斷面流量在2600m3/s左右，平均含沙量不大于30kg/m3，調(diào)控歷時為15天左右。
（2） 實施過程
小浪底水庫2003年9月6日9時開始第二次調(diào)水調(diào)沙試驗，9月18日18時30分結(jié)束，歷時12.4天。小浪底水庫下泄平均流量為1690 m3/s， 平均含沙量40.5kg/m3；通過小花間的加水加沙，花園口站平均流量為2390 m3/s， 平均含沙量31.1kg/ m3；利津站平均流量2330 m3/s， 平均含沙量44.4kg/m3.下游河道全河段基本上都發(fā)生了沖刷，總沖刷量0.456億t，達(dá)到了下游河道減淤的目的。9月17日小浪底水庫渾水層已經(jīng)全部泄完，壩前淤積面降低至179m左右，9月18日小浪底出庫含沙量只有7 kg/m3，也達(dá)到了小浪底水庫盡量多排泥沙的預(yù)定目標(biāo)。
4.3 2004年黃河第三次調(diào)水調(diào)沙試驗過程
為了實現(xiàn)第三次調(diào)水調(diào)沙試驗所要達(dá)到的目標(biāo)，在黃河水庫泥沙、河道泥沙、水沙聯(lián)合調(diào)控等領(lǐng)域多年研究成果與實踐的基礎(chǔ)上，必須盡量利用自然力量，輔以人工干預(yù)，科學(xué)設(shè)計、調(diào)控水庫與河道的水沙過程。為此，將第三次調(diào)水調(diào)沙試驗設(shè)計為兩個階段。
第一階段，利用小浪底水庫下泄清水，形成下游河道2600m3/s的流量過程，沖刷下游河槽。并在兩處卡口河段實施泥沙人工擾動試驗，對卡口河段的主河槽加以擴展并調(diào)整其河槽形態(tài)。
第二階段沖刷庫區(qū)淤積三角洲，塑造人工異重流創(chuàng)造條件。
第二階段，當(dāng)小浪底庫水位下降至235m時，實施萬家寨、三門峽、小浪底三水庫的水沙聯(lián)合調(diào)度。首先加大萬家寨水庫的下泄流量至1200m3/s，在萬家寨下泄水量向三門峽庫區(qū)演進(jìn)長達(dá)近千km的過程中，適時調(diào)度三門峽水庫下泄2000m3/s以上的較大流量，實現(xiàn)萬、三水庫水沙過程的時空對接。利用三門峽水庫下泄的人造洪峰強烈沖刷小浪底庫區(qū)的淤積三角洲，以達(dá)到清除設(shè)計平衡縱剖面以上淤積的3850萬m3泥沙，合理調(diào)整三角洲淤積形態(tài)的目的。并使沖刷后的水流攜帶大量的泥沙在小浪底水庫庫區(qū)形成異重流向壩前推進(jìn)，進(jìn)一步為人工異重流補充沙源，提供后續(xù)動力，實現(xiàn)小浪底水庫異重流排沙出庫。
根據(jù)上述調(diào)水調(diào)沙試驗的設(shè)計過程，實施了萬家寨、三門峽和小浪底水庫群水沙聯(lián)合調(diào)度，具體調(diào)度過程如下：
（1） 水庫調(diào)度第一階段（6月19日9時至6月29日0時）
控制萬家寨水庫庫水位在977m左右；控制三門峽水庫庫水位不超過318m；小浪底水庫按控制花園口流量2600m3/s下泄清水，庫水位自249.1m下降到236.6m.
第二階段（7月2日12時至7月13日8時）
萬家寨水庫7月2日12時至5日，出庫流量按日均1200m3/s下泄。7月7日6時庫水位降至959.89m之后，按進(jìn)出庫平衡運用。
三門峽水庫自7月5日15時至7月10日13時30分，按照“先小后大”的方式泄流，起始流量2000m3/s.7月7日8時，萬家寨水庫下泄的1200m3/s的水流在三門峽庫水位降至310.3m時與之成功對接。此后，三門峽水庫出庫流量不斷加大，當(dāng)出庫流量達(dá)到4500m3/s后，按敞泄運用。7月10日13時30分泄流結(jié)束，并轉(zhuǎn)入正常運用。
小浪底水庫自7月3日21時起按控制花園口2800m3/s運用，出庫流量由2550m3/s逐漸增至2750m3/s，盡量使異重流排出水庫。7月13日8時庫水位下降至汛限水位225m，調(diào)水調(diào)沙試驗水庫調(diào)度結(jié)束。
（2） 人工異重流塑造過程按照確定的試驗方案，人工異重流塑造分兩個階段：
第一階段
7月5日15時，三門峽水庫開始按2000m3/s流量下泄，小浪底水庫淤積三角洲發(fā)生了強烈沖刷，庫水位235m回水末端附近的河堤站（距壩約65km）含沙量達(dá)36kg/m3～120kg/m3，7月5日18時30分，異重流在庫區(qū)HH34斷面（距壩約57km）潛入，并持續(xù)向壩前推進(jìn)。
第二階段
萬家寨和三門峽水庫水流對接后沖刷三門峽庫區(qū)淤積的泥沙，較高含沙量洪水繼續(xù)沖刷小浪底庫區(qū)淤積三角洲，并形成異重流的后續(xù)動力推動異重流向壩前運動。
7月8日13時50分，小浪底庫區(qū)異重流排沙出庫，渾水持續(xù)歷時約80小時。至此，首次人工異重流塑造獲得圓滿成功。
（3） 整個試驗過程中，萬家寨、三門峽及小浪底水庫分別補水2.5億m3、4.8億m3和39億m3.進(jìn)入下游河道總水量（以花園口斷面計）44.6億m3.
