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1、水利工程论文-黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考摘要：本文通过对黄河2003年秋汛洪水调度实践、黄河水沙资源和处理洪水泥沙措施的分析研究，提出要对黄河进行水库群水沙资源化联合调度管理的理念，水沙一体化、“科学拦蓄、调排有序、挖放结合、分滞兼顾”的调度管理思想及“场次洪水汛限水位”、洪水泥沙调度实行两个“二级分化”、拓宽分水分沙途径、水库群一体化调度等措施。并提出了相关实施建议。 关键词：水库群 水沙资源化 联合调度 黄河 12003年黄河秋汛洪水泥沙调度管理实践 1.1调度过程自8月下旬10月中旬，黄河流域泾渭洛河和三花间出现了历史上少有的50余天的持续性降雨，干、支流相继出现10多次
2、洪水，其中渭河发生了“首尾相连”的6次洪水过程。调度经历了以下阶段： 第一阶段：拦洪蓄水、削峰减灾。9月6日之前，由于小浪底水库未达到后汛期(9月11日10月23日)汛限水位248m，考虑2004年黄河下游供水及引黄济津水资源的安全，水库以拦洪蓄水、削峰为主运用，按调度方案逐步向后汛期汛限水位过渡(9月110日是汛限水位的过渡期)。 第二阶段：防洪预泄、调水调沙。9月6日小浪底水库水位达到245.83m，库内已经形成浑水水库，浑水层厚约24m，坝前淤积面高程达到182.5m。预估未来6d潼关站径流量约10.5亿m3、小花间径流量5.3亿m3。如果继续采取拦洪蓄水运用方式，小浪底水库水位将很快
3、突破248m，对后汛期水库防洪运用、库区减淤、闸门防淤堵和发电安全等将产生严重影响。小浪底水库从9月6日按照防洪预泄调度运用，并结合实施调水调沙。 9月17日小浪底水库浑水层全部泄完，坝前淤积面降低至179m以下；同时，黄河下游兰考段出现漫滩，由于“二级悬河”形势严峻，漫滩洪水迅速形成几米深的堤沟河，对黄河大堤安全产生威胁，给整个黄河流域的防洪形势增加了不利因素；引黄济津也已经开始，国家防办对降低引黄济津的含沙量提出了要求；小浪底水库水位已接近250m，即将达到进行大坝250260m水位蓄水检验的条件。综合考虑这些因素，小浪底水库9月18日结束了防洪预泄调度，改为按日均400m3/s下泄。 第
4、三阶段：确保大坝、兼顾下游。渭河第四号洪峰9月21日已在华县站形成，9月23日小浪底水库水位达到253.75m。小浪底水库大坝为新坝，为保证大坝安全，决定250260m阶段蓄水水位要缓慢抬升，9月底前不得超过255m，10月底前不得超过260m。小浪底水库以确保大坝安全为主、兼顾减轻下游防洪抢险压力、减少下游滩区损失，按控制花园口流量不超过2700m3/s拦洪控泄运用。 在控泄运用中，10月6日小浪底库水位超过了260m，10月15日最高达到265.69m。经专家论证，要求小浪底水库水位尽快降到260m以下。根据水情预报，仅靠小浪底水库调节，水位短时间很难降下来，决定三门峡水库于10月16日提
5、前蓄水运用，以减轻小浪底水库高水位蓄水压力。 第四阶段：配合堵串、腾库防凌。9月18日兰考蔡集生产堤溃口，漫滩面积2.3万hm2，水围村庄114个，人口近12万人。洪水偎堤长度35km，堤前最大水深5m。东明县徐集水位达到68.88m，超出“96.8”洪水漫滩水位0.34m，接近历史最高水位。 由于漫滩时间已达到40多天，东明堤防出现较多的渗水和管涌险情，被水围困群众生活受到较大影响，小浪底大坝也已经过250m以上近40d高水位考验。经综合研究分析，决定小浪底水库260m以上水位蓄水时间可以延长，要求控泄小浪底下泄流量，配合蔡集于10月底完成堵串。小浪底水库10月26日开始按花园口流量不超过5
6、00m3/s控泄，蔡集堵串完成后，继续按花园口不超过2500m3/s流量缓慢泄水，为防凌腾出库容。按照11月底小浪底库水位维持在259m左右的防凌预案要求，11月18日小浪底库水位258.56m，秋汛调度过程结束。 1.2调度效果 1.2.1拦洪削峰，实现了减灾目标多次把花园口站可能形成的50006000m3/s的洪峰，削减至2500m3/s左右，避免了因黄河下游大面积漫滩而导致的大部分黄河大堤普遍长时间、高水位挡水可能出现的大量渗水、管涌险情，大大减轻了黄河下游的防洪压力。 保障了滩区广大人民群众生命财产安全。2003年的秋汛洪水，各水库若按常规调度运用，黄河下游除高滩区外，其余将全部漫滩，
7、预估漫滩面积达27.87万hm2，占全部滩区的74%；淹没耕地17.47万hm2，占全部耕地的77%；被水围困人口将达130万人，需外迁45万人。而实际漫滩面积约3.33万hm2，水围人口不到14万人。 1.2.2调水调沙，实现了减淤目标9月618日，在进行防洪预泄调度的同时，利用小浪底水库调控出库含沙量，使水库下泄的“浑水”与小花间清水“对接”后，在花园口站形成了流量为2400m3/s、含沙量30kg/m3的水沙过程。 在调度过程中，进行了三门峡、小浪底、陆浑、故县4库水沙联合调度。三门峡水库敞泄排洪排沙；小浪底控泄前期以小水大沙运用为主，中期适当调减含沙量，后期清水冲刷下游河道；陆浑水库自
8、然滞洪运用；故县水库配合陆浑水库进行控泄运用，稳定和延长小花间有利于小浪底配水配沙的洪水过程。期间小浪底水库入库水量24.25亿m3，沙量0.585亿t，平均含沙量24.1kg/m3；下泄水量18.25亿m3，沙量0.74亿t，平均流量1690m3/s， 平均含沙量40.5kg/m3；通过小花间的加水加沙，相应花园口站水量27.49亿m3，沙量 0.856亿t，平均流量2390m3/s，平均含沙量31.1kg/m3；利津站水量27.19亿m3，沙量1.207亿t，平均流量2330m3/s，平均含沙量44.4kg/m3。 9月17日小浪底水库浑水层全部泄完后，当出库流量2100m3/s时，出库含
9、沙量只有7kg/m3左右，已不能排出更多的泥沙，达到了小浪底水库尽量多排泥沙的预定目标。调水调沙前后下游主要测验断面同流量水位明显降低，2000m3/s时水位降低0.20.4m,2500m3/s时降低0.10.3m。主槽过洪能力(平滩流量)均有不同程度增加，增幅一般在100400m3/s 之间。 1.2.3实现了洪水资源化在保证防洪安全的前提下，尽量兼顾水库蓄水，进行了龙羊峡、刘家峡、万家寨、小浪底水库的综合水量协调。适当减小上游水库的泄量，尽量把水多蓄在龙、刘两库，同时达到减小河道基流，减轻小浪底水库防洪压力的目的。小浪底水库蓄水到允许范围的最高水位，增加水量近50亿m3，为当年秋季和来年春
10、季黄河下游用水、引黄济津、确保黄河不断流储备了充足的水源。 1.2.4为水库群的水沙联合多目标调度积累了经验2003年的洪水调度中不同水库、不同阶段始终存在着主次多个目标。通过调度实现了小浪底水库大坝安全、黄河下游防洪安全、最大限度地降低潼关高程、解决小浪底水库闸前防淤堵问题、三门峡和小浪底库区减淤、黄河下游河道主槽过洪能力恢复与减淤、黄河洪水资源化、尽量减少下游漫滩损失，小浪底水库分阶段蓄水的大坝安全检验，缓解黄河下游抢险的困难局面、小浪底水库调水调沙孔洞组合试验，兼顾伊洛河下游防洪安全及科学试验等多种目标的有机结合和统一。 1.3调度特点 1.3.1水沙特点峰小量大、含沙量较小、发生时间晚
11、、持续时间长。秋汛洪水潼关站总水量为115亿m3，最大洪峰流量为4350m3/s；平均含沙量为27.7kg/m3；水量集中在9月份以后；调度期持续85d。 1.3.2工程特点小浪度有较大库容，265m以下防洪库容有67.1亿m3；下游河道新工程多，基础浅，平滩流量长时间冲刷造成工程出险多。 1.3.3灾情特点黄河下游漫滩面积小，但淹没时间长，社会影响较大。 1.3.4调度特点(1)进行了水库群水沙多目标联合调度，分阶段突出了调度重点；(2)超汛限水位运行；(3)调蓄了中小洪水；(4)维持了长时间的平滩流量，花园口水文站2000m3/s以上流量持续67d；(5)三门峡水库长时间敞泄拉沙，较好地实
12、现了降低潼关高程。与2003年汛前相比，潼关高程降低了0.88m；(6)在小浪底水库调度的关键时期，万家寨水库和三门峡水库联合运用，实现了更大范围的水库群联合调度；(7)始终坚持了洪水资源化的调度思想；(8)在调度中积极进行了规划设计部门、调度部门、运行单位、上 级主管部门和专家的交互会商；(9)在确保防洪安全的前提下，尊重专家意见，遵守报告报批程序，充分考虑技术、经济、社会、科研等综合因素，从调度理念和实践上多次突破了调度规程。2对“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”的重新认识 2.1新形势下提出的问题“上拦下排、两岸分滞”在一 个较长的时期指导了防洪工程体系的形成，为有效控制洪水
13、、减轻黄河下游的洪水灾害起到了决定性作用。“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙的措施也得到了有效的实践。但是，随着新的治水思路的提出和黄河防洪工程体系的变化，也提出了许多新的问题： (1)上拦。小浪底水库建成后三门峡水库如何运用；在当前河道条件下，以小浪底水库为主的水库群联合调度如何调控洪水。 (2)下排。黄河下游主槽排洪能力如何尽快恢复；生产堤存在的利弊；河道行洪与滩区安全和经济发展的关系如何协调。 (3)分滞。北金堤要不要废除，南北展如何定位；分洪动用东平湖与东线南水北调的关系。 (4)如何发挥小浪底水库在洪水资源化等方面的作用；怎样通过水库群实现水沙资源化联合多目标调度。 (5)“上拦下
14、排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”的内在机理，怎样使其协调一致等等。 2.2认识问题归结为：在经济社会背景已发生很大变化的条件下，在当前以小浪底水库为主的水库群的多目标调度、多种矛盾尖锐、协调关系困难 的情况下，“上拦下排、两岸分滞”的洪水处理措施要不要重新认识，“拦、排、放、调、 挖”处理和利用泥沙的措施怎样定位。综合分析，“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”存在以下不足： (1)洪水的资源属性不清晰。汛期的洪水是黄河水资源的组成部分，而不单纯是致灾的控制对象，把洪水作为资源来利用和管理考虑得不够。 (2)洪水处理的对象、目标、措施单一化，即存在就洪水论洪水、就减灾论减灾、就工
15、程论工程的情况。 (3)把洪水处理和泥沙处理相分离，割裂了水和沙的有机联系，脱离了黄河水沙统一治理的自然规律。 因此，对黄河洪水泥沙的处理，要按照现阶段经济社会发展的需求和工程、技术、法规、政策等条件的许可来重新认识。3水库群水沙资源化联合调度管理的思考 3.1按照洪水的资源属性确定其处理原则和目标，对洪水资源进行合理配置黄河是资源性缺水的河流，1987年国务院批准“八七”分水方案，对多年平均580亿m3的径流量，按370亿m3分配给沿黄省区使用的方案，是因为“为了黄河治理和防洪的需要，必须留有一定的输沙入海水量，尽可能保持每年淤积泥沙不大于4亿t的水平，才不致加速黄河下游河道的恶化”。据有关
16、部门多次测算，为了保证河道淤积泥沙每年 不大于4亿t，至少需要冲沙水量200240亿m3(这一部分水量主要是汛期洪水，大部分无法应用)。因此，黄河天然径流量580亿m3中，可引用的水量不过360亿m3左右。从“八七”分水方案中可以注意到以下几点：(1)分水方案只考虑了冲沙和生活、生产、灌溉两部分用水；(2)先留足了冲沙用水；(3)冲沙用水是汛期全部的水；(4)汛期洪水除冲沙外，大部分无法应用；(5)非汛期的水已基本分完。 而实际情况是，首先，汛期多数时间处于小于2000m3/s以下不利于冲沙的小流量的平水期，据统计，19862002年潼关水文站710月份小于2000m3/s流量的天数年均101d，占82%，相应径流量为72.12亿m3，占710月径流总量105.24亿m3的68.53%，这部分水量不经过调控是达不到冲沙作用的。所以，“八七”分水方案预留的汛期冲沙用水如果不进行调节，只是个理论数字，实际是没有保证的。因此，
