水利工程论文-黄河调水调沙分析与思考.doc

水利工程论文-黄河调水调沙分析与思考摘要：黄河自2002年7月首次调水调沙试验，连续3年成功地进行了试验，2005年调水调沙由试验正式转入生产运用，至2009年7月8日，调水调沙历经9次，实际历时133天，经利津站进入大海的泥沙累计3.67亿t，最小主槽平摊流量由1800m3/s提高到3880m3/s，河道向下冲刷1m左右。调水调沙年份黄河来水来沙偏小，黄河调水调沙作用随着河道主槽的冲刷作用有所降低，建议特枯水年份可以暂缓调水调沙更多的用于发电与利用，抓住并遵循利用自然规律与趋势，不仅塑造洪水洪峰，还应充分利用“中常洪水”挟沙，并抓住机会将是更伟大的治黄实践。关键词：调水调沙冲沙量洪水资源化趋势黄河黄河是多沙河流，每年从中游携带大量泥沙，一部分淤积在下游沿途平原河道，造成河床抬升，过洪能力变小，洪水威胁两岸。在干流河道修建水库，虽然拦蓄大量泥沙，但同时也造成水库淤积而报废，三门峡水库即是例子，水库建成后，虽然使黄河水变清，但也带来严重问题，三门峡水库因大量泥沙淤积库容逐渐减少，最后不得不进行工程改造，进行调水调沙尝试。小浪底水库建成后进行大规模调水调沙，目的就是通过三门峡水库和小浪底水库联合调度，达到利用少量的泄水，携带淤积在水库的泥沙，排入大海，而不造成沿途淤积，一方面使水库冲淤平衡，另一方面又不造成沿途河道淤积，同时制造人工洪峰过程，改变河道河势，缩小断面宽度，增加深度。调水调沙，就是在充分考虑黄河下游河道输沙能力的前提下，利用水库的调节库容，对水沙进行有效的控制和调节，适时蓄存或泄放，调整天然水沙过程，使不适应的水沙过程尽可能协调，以便于输送泥沙，从而减轻下游河道淤积，甚至达到冲刷或不淤的效果，实现下游河床不抬高的目的。黄河特点是“水少沙多、水沙不平衡”，首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在“上拦下排”的治黄方针的基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。三门峡工程的运用实践中，三门峡水库的建设使“调水调沙”得以实施，2001年小浪底水库正式建成使用，使规模性调水调沙的水库条件具备，而且为调水调沙由理论到实践的飞跃提供了先决条件。黄河水利委员会主任李国英说：“多年来，治黄人一直在探索通过人工手段，塑造一种人工的理想的水沙关系，利用自然规律改变当前天然不平衡的水沙关系，但这要有两个前提，一是要有大型调节水库，二是运用现代化的科技手段。”2002年7月，利用小浪底水库开展了首次调水调沙试验，至2009年8月，调水调沙历经8年9次。1.黄河调水调沙2002年7月，利用小浪底水库开展了首次调水调沙试验：7月4日上午9时，小浪底水库开始按调水调沙方案泄流，7月15日9时出库流量恢复正常，历时共11天。水库平均下泄流量为2740m3/s，出库平均含沙量为12.2kg/m3，下泄总水量26.06亿m3，沙量0.32亿t。7月21日，调水调沙试验流量过程全部入海。经过对实测资料的分析计算，调水调沙试验期间，黄河下游河道净冲刷量为0.362亿t，其中小浪底至艾山河段冲刷0.137亿t，艾山至河口河段冲刷0.225亿t。全下游主槽沿程冲刷1.063亿t，滩地淤积0.701亿t。河道排洪能力得到一定提高。2003年9月，渭河、伊河、洛河相继出现洪水，洪水分别进入黄河三门峡、小浪底水库、陆浑水库、故县水库，同时沁河也出现洪水。为实现小浪底水库库区减淤及解决水库泄水建筑物闸前淤堵问题，并充分利用小浪底水库至花园口区间较清洪水的输沙能力，在使下游河道发生冲刷或至少不发生大的淤积的要求下，黄河水利委员会开展了基于空间尺度的黄河第二次调水调沙试验。20022004年，黄河防总连续3年成功地进行了调水调沙试验，在此基础上，2005年调水调沙由试验正式转入生产运用。2.黄河调水调沙成果经过8年9次调水调沙，实际历时133天，黄河下游河道主河槽河底向下冲刷，高程平均下降1m左右，经利津站进入大海的泥沙累计3.67亿t，下游主河槽最小平滩流量由2002年首次调水调沙时的1800m3/s增大到2009年的3880m3/s，见表1。2004年进入大海的泥沙最大为6970万t，2008年最小仅为2007万t。但是，小浪底排沙比为自2002年以来历次汛前调水调沙水库排沙比的最大值。此次调水调沙前，小浪底水库入库泥沙5796万t。6月29日18时，小浪底水库人工塑造异重流排沙出库。6月30日12时，高含沙异重流出库，小浪底水库排沙洞出库含沙量高达350kg/m3，此次排沙过程一直持续到7月3日8时，共排沙5165万吨，排沙比高达89%。3.近年黄河来水来沙与引水引沙特点3.1来水来沙黄河下游自2000年不再发生断流。1998年12月14日，国家计委、水利部颁布实施黄河可供水量年度分配及干流水量调度方案和黄河水量调度管理办法1999年3月1日，根据国家授权，黄河水利委员会发出第一份调水令，黄河干流水量统一调度正式拉开帷幕。1999年10月25日总库容126.5亿m3的黄河小浪底水利枢纽下闸蓄水。2000年实现了自1991年以来黄河首次全年不断流。统计自2000年以来小浪底、花园口、利津水文站的径流量和年输沙量，由于小浪底水利枢纽的建成蓄水蓄沙影响了输沙，小浪底水文站实测输沙率基本上是以汛期和调水调沙期测验，其它月份小浪底发电清水下泄不测输沙率。2003年黄河中游地区渭河发生洪水，该年份为黄河少有的平水年份。2005年黄河源头地区降雨充沛，龙羊峡水库蓄水达到历史高水位，黄河下游连续入海流量冲沙水量得到保障，然而入海沙量仍然很低。黄河来水来沙统计，见表2。3.2引水引沙黄河下游灌区（包括花园口断面以上）分布于黄河两岸河南、山东两省黄淮海平原。其范围上自河南武陟县白马泉闸，下至山东垦利县五七闸，在大堤上建有以渠首工程型式分为涵闸、扬水站和虹吸等工程100多处，退水入淮河、海河水系。1950年在山东利津试办綦家嘴引黄放淤闸成功。1952年2月建成人民胜利渠，设计流量55m3/s。由此到1957试办阶段，1958年大发展，引水量过大造成了严重后果；1962年以后停灌，1965年恢复至到稳定发展阶段。黄河下游沿黄两岸30万亩以上的大型引黄灌区29处，其中河南省10处，山东省19处，如人民胜利渠、位山、潘庄、打鱼张灌区等。引黄水量主要集中外流域引水，除金堤河文岩渠外其它为外流域引水，黄河干流引水除王庄渠、堤南灌区等属于黄河流域大堤内滩区引水外，其它均为大堤外引水、引水的同时也引沙，由于小浪底水利枢纽的建成蓄水蓄沙影响了引沙量，引沙量2001至2008年年平均只有0.33亿t。4.黄河调水调沙看法与意见4.1调水调沙使河道过流能力提高明显黄河下游河道主河槽河底向下冲刷，高程平均下降1m，下游主河槽最小平滩流量由2002年首次调水调沙时的1800m3/s增大到2009年的3880m3/s。“96.8”洪水之后，平滩流量从6000m3/s降到2000m3/s左右。2002年，黄河下游出现流量为1800m3/s的洪水，发生漫滩灾情。2003年，黄河河南兰考段洪水流量为2400m3/s，出现重大漫滩灾情，滩区内近12万人被洪水围困。为此，自2002年起，黄委连续进行了五次调水调沙，用“人造洪峰”冲刷下游河道，使下游泥沙淤积状况改善，河道过流能力逐步提升，下游河道得到全面冲刷，主河槽河底向下冲刷高程平均下降1m，最小过流能力从实施前的1800m3/s提高到3810m3/s，使河道的基本功能逐步得以恢复。4.2现行的水利工程无法支撑调水调沙水库异重流是黄河等高含沙河流特有的水流形式，指高含沙水流进入库区后遇到清水，由于密度差而潜入清水下面形成一股浑水流，并沿库底向坝前行进的现象。掌握异重流演进规律，可在异重流到达水库坝前时，打开冲沙闸门，将高含沙浑水排出库外，减少水库淤积。小浪底水库人工塑造的高含沙量异重流是调水调沙的重要工作。2004年7月9日世界水利史上首次人工塑造异重流成功过黄河世界水利史上首次人工塑造的异重流沙峰通过黄河小浪底水库大坝，监测数据表明：异重流出库泥沙厚度高达7米。这宣告黄河第三次调水调沙试验中难度最大、科技含量最高的成果万家寨、三门峡水库“接力”调水塑造异重流排沙取得成功。根据九次调水调沙的实践证明，调水调沙作为处理黄河泥沙、维持黄河健康生命的措施是切实有效的。但现状骨干工程存在很大的局限性，万家寨、三门峡水库库容较小，且万家寨水库距小浪底水库较远，调度时不确定因素较多，不能满足人工塑造异重流进行泥沙调节的要求；北干流河段目前尚无一座控制性骨干工程，仅有万家寨水库和天桥水电站，不能满足该河段水沙调控的要求；随着小浪底水库的淤积，小浪底水库单库调水调沙水动力不足的局面已逐步显现。因此，应尽快上马古贤水库，构建完善的黄河中下游水沙调控体系，发挥黄河调水调沙的长期效益。4.3调水调沙向生态用水转移调水调沙对河口三角洲湿地补水