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1多沙河流水库分组沙排沙设计计算方法研究的必要性
多沙河流水库分组沙排沙设计计算方法(以下简称水库分组沙计算方法)是水文学模型泥沙冲淤计算的重要组成部分之一。分组沙计算结果与水库运用方式息息相关。分析建立一个正确的分组沙输沙关系准确计算水库淤积物和出库泥沙级配，对确定水库运用方式和下游河道的冲淤计算有重要意义。
水库分组沙计算方法，过去曾做过大量的研究工作，由于泥沙颗分方法的不同，1980年之前多是采用粒径计法，所以是用粒径计法资料建立的公式。而1980年以后采用的是光电法，且认为此颗分方法结果正确，因此，需用光电法资料重新建立公式。另外，以前的分组沙排沙关系是以月资料建立的，而水文学模型冲淤计算时间步长汛期为日。所以，有必要建立光电法日分组沙输沙关系
2影响分组泥沙输沙的主要因素
根据工作需要，黄河泥沙按粒径大小分为细、中、粗三组，即细沙为粒径小于0.025mm部分，中沙为粒径小于0.05mm且大于0.025mm部分，粗沙为粒径大于0.05mm部分，细、中、粗之和称为全沙。用A表示全沙排沙比（出、入库沙量之比），A细、A中、A粗分别表示细、中、粗三组泥沙排沙比。
影响分组泥沙输沙的因素有：来沙量及级配、水库运用方式、泄洪排沙建筑物的开启情况及库区输沙流态，及水库全沙排沙比等。当水库冲刷时，出库分组泥沙不仅与来沙级配和全沙排沙比有关，而且与河床淤积物级配有关。
3分析资料选取的依据和原则
三门峡水库建成运用至今经历了1960年9月~1962年3月的蓄水拦沙期，1962年3月至1973年10月的敞泄排沙和滞洪排沙运用期，以及1973年11月以后的蓄清排浑运用期。鉴于三门峡水库各个时期运用方式不同，在分析分组泥沙输沙关系时，按以下原则选用资料：
①三门峡水库实测资料为主，其它水库实测资料为补充；
②以断沙日资料为主，以单沙资料为补充，以高含沙和月资料来分析分组沙输沙关系的适应性；
③潼关至三门峡传播时间为一天；
④资料的选用：在水库蓄水状态下，重点考虑三门峡水库运用初期1961~1964年及1966年、1967年、1977年；水库敞泄排沙时重点考虑三门峡水库1965年、1966年、1981年、1983年和1970~1973年及盐锅峡六十年代至八十年代的资料。
4分组泥沙输沙关系线
依据上述原则，根据实测单、断沙资料，得全沙排沙比与分组沙排沙比关系(称为三条线)见表1及图1a-图1c。
图1a 水库细沙与全沙排沙比关系 图1b 水库中沙与全沙排沙比关系 图1c 水库粗沙与全沙排沙比关系
分析过程中，A<1时考虑以来沙级配为参数，A>1时以河床淤积物和来沙级配为参数，虽有趋势但难以定线，预报操作困难。且全沙排沙比与分组沙排沙比点群关系较集中分布规律较好，所以，分组泥沙输沙关系仅考虑水库全沙排沙比。
表1 分组泥沙排沙关系表
三条线在使用中可能存在着不闭合现象，因此，需对三条线进行平衡，但其误差仍然存在。所以，在计算时三条线计算的分组泥沙量采用分配法进行了修正，具体修正方法如下式：
式中：为出库全沙输沙率； 为最终出库分组沙输沙率，f=1(细沙)、2（中沙）、3（粗沙）；为按三条线计算的出库分组沙输沙率。
5单沙级配直线插值合理性论证
由于在水库运用方式研究中，往往需要进行系列年计算，汛期计算时间步长一般为日，在实测资料中断沙资料极少，有时一年也只有几次，无法满足计算要求，相比之下单沙资料较丰富，单沙资料是否可以在系列年计算中代替断沙，为此对潼关、三门峡站单、断沙关系进行了分析，经分析图2a潼关、三门峡单断沙关系很好，可用单沙级配代替断沙级配。
虽然单沙资料较丰富，但单沙资料也不完整，经分析单沙缺测只发生在小沙期，且一般不连续缺测，最多连续缺测2天，为插值提供了良好的条件。
图2a 潼关实测与单沙插值月沙量关系 图2b 潼关实测与单沙插值月沙量关系 图2c 潼关实测与单沙插值月沙量关系
为进一步论证单沙插值的可行性，用单沙插值计算所得月级配与水文局提供月级配分别求出三门峡、潼关各分组沙沙量，并点绘成关系图，见图2b、图2c。从图中看，两种方法所得月分组沙量相符较好。
由以上分析认为，以单沙插值成果进行系列年计算是有一定依据的，是可行的。
6分组泥沙输沙关系验算与适应性
为了验证三条线的适应性分别对三门峡水库不同运用方式,不同来水来沙条件,及小浪底水库运用初期的2000、2001年实测资料进行了验算。
6.1三门峡水库验证
三条线验算资料范围，断沙为1961~1987年,单沙为1960~1990年,月资料1960~1995年，见表2。为了分析其适应性，进行了1960~1990年潼关站日平均含沙量大于200kg/m3高含沙洪水的验算，见图3a～c;并利用月级配进行验证，结果符合较好，见图4。从验算图表中可以看到，计算值与实测值吻和较好，计算误差在允许范围内。说明分组沙排沙关系适用于高含沙洪水且可用于月计算。
表2 三门峡水库分组沙验证成果表
图3a 三门峡实测与单沙插值月沙量关系 图3b 三门峡实测与单沙插值月沙量关系 图3c 三门峡实测与单沙插值月沙量关系
图4 分组沙输沙率验证对比图
6.2 小浪底水库资料验证
小浪底水库投入运用时间较短，排沙资料有限，这里仅以2001年资料进行了验算。
2001年小浪底水库排沙0.23亿t，其中细沙、中沙、粗沙分别为0.20、0.02、0.01亿t。与入库相比，全沙排沙比为7.8％，细沙、中沙、粗沙排沙比分别为14.7％、2.7％、1.1％。按照三条线计算细沙、中沙、粗沙排沙比分别为14.8％、6.2％、3.1％。验算结果表明计算值与实测值吻合较好，见表3。
表3 小浪底水库实测分组沙排沙比
