2007-06-07 13:38 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
1、2003年黃河秋汛洪水泥沙調度管理實(shí)踐
1.1、調度過(guò)程
自8月下旬~10月中旬,黃河流域涇渭洛河和三花間出現了歷史上少有的50余天的持續性降雨,干、支流相繼出現10多次洪水,其中渭河發(fā)生了“首尾相連”的6次洪水過(guò)程。調度經(jīng)歷了以下階段:
第一階段:攔洪蓄水、削峰減災。9月6日之前,由于小浪底水庫未達到后汛期(9月11日~10月23日)汛限水位248m,考慮2004年黃河下游供水及引黃濟津水資源的安全,水庫以攔洪蓄水、削峰為主運用,按調度方案逐步向后汛期汛限水位過(guò)渡(9月1~10日是汛限水位的過(guò)渡期)。
第二階段:防洪預泄、調水調沙。9月6日小浪底水庫水位達到245.83m,庫內已經(jīng)形成渾水水庫,渾水層厚約24m,壩前淤積面高程達到182.5m.預估未來(lái)6d潼關(guān)站徑流量約10.5億m3、小花間徑流量5.3億m3.如果繼續采取攔洪蓄水運用方式,小浪底水庫水位將很快突破248m,對后汛期水庫防洪運用、庫區減淤、閘門(mén)防淤堵和發(fā)電安全等將產(chǎn)生嚴重影響。小浪底水庫從9月6日按照防洪預泄調度運用,并結合實(shí)施調水調沙。
9月17日小浪底水庫渾水層全部泄完,壩前淤積面降低至179m以下;同時(shí),黃河下游蘭考段出現漫灘,由于“二級懸河”形勢嚴峻,漫灘洪水迅速形成幾米深的堤溝河,對黃河大堤安全產(chǎn)生威脅,給整個(gè)黃河流域的防洪形勢增加了不利因素;引黃濟津也已經(jīng)開(kāi)始,國家防辦對降低引黃濟津的含沙量提出了要求;小浪底水庫水位已接近250m,即將達到進(jìn)行大壩250~260m水位蓄水檢驗的條件。綜合考慮這些因素,小浪底水庫9月18日結束了防洪預泄調度,改為按日均400m3/s下泄。
第三階段:確保大壩、兼顧下游。渭河第四號洪峰9月21日已在華縣站形成,9月23日小浪底水庫水位達到253.75m.小浪底水庫大壩為新壩,為保證大壩安全,決定250~260m階段蓄水水位要緩慢抬升,9月底前不得超過(guò)255m,10月底前不得超過(guò)260m.小浪底水庫以確保大壩安全為主、兼顧減輕下游防洪搶險壓力、減少下游灘區損失,按控制花園口流量不超過(guò)2700m3/s攔洪控泄運用。
在控泄運用中,10月6日小浪底庫水位超過(guò)了260m,10月15日最高達到265.69m.經(jīng)專(zhuān)家論證,要求小浪底水庫水位盡快降到260m以下。根據水情預報,僅靠小浪底水庫調節,水位短時(shí)間很難降下來(lái),決定三門(mén)峽水庫于10月16日提前蓄水運用,以減輕小浪底水庫高水位蓄水壓力。
第四階段:配合堵串、騰庫防凌。9月18日蘭考蔡集生產(chǎn)堤潰口,漫灘面積2.3萬(wàn)hm2,水圍村莊114個(gè),人口近12萬(wàn)人。洪水偎堤長(cháng)度35km,堤前最大水深5m.東明縣徐集水位達到68.88m,超出“96.8”洪水漫灘水位0.34m,接近歷史最高水位。
由于漫灘時(shí)間已達到40多天,東明堤防出現較多的滲水和管涌險情,被水圍困群眾生活受到較大影響,小浪底大壩也已經(jīng)過(guò)250m以上近40d高水位考驗。經(jīng)綜合研究分析,決定小浪底水庫260m以上水位蓄水時(shí)間可以延長(cháng),要求控泄小浪底下泄流量,配合蔡集于10月底完成堵串。小浪底水庫10月26日開(kāi)始按花園口流量不超過(guò)500m3/s控泄,蔡集堵串完成后,繼續按花園口不超過(guò)2500m3/s流量緩慢泄水,為防凌騰出庫容。按照11月底小浪底庫水位維持在259m左右的防凌預案要求,11月18日小浪底庫水位258.56m,秋汛調度過(guò)程結束。
1.2、調度效果
1.2.1、攔洪削峰,實(shí)現了減災目標 多次把花園口站可能形成的5000~6000m3/s的洪峰,削減至2500m3/s左右,避免了因黃河下游大面積漫灘而導致的大部分黃河大堤普遍長(cháng)時(shí)間、高水位擋水可能出現的大量滲水、管涌險情,大大減輕了黃河下游的防洪壓力。
保障了灘區廣大人民群眾生命財產(chǎn)安全。2003年的秋汛洪水,各水庫若按常規調度運用,黃河下游除高灘區外,其余將全部漫灘,預估漫灘面積達27.87萬(wàn)hm2,占全部灘區的74%;淹沒(méi)耕地17.47萬(wàn)hm2,占全部耕地的77%;被水圍困人口將達130萬(wàn)人,需外遷45萬(wàn)人。而實(shí)際漫灘面積約3.33萬(wàn)hm2,水圍人口不到14萬(wàn)人。
1.2.2 調水調沙,實(shí)現了減淤目標,9月6~18日,在進(jìn)行防洪預泄調度的同時(shí),利用小浪底水庫調控出庫含沙量,使水庫下泄的“渾水”與小花間清水“對接”后,在花園口站形成了流量為2400m3/s、含沙量30kg/m3的水沙過(guò)程。
在調度過(guò)程中,進(jìn)行了三門(mén)峽、小浪底、陸渾、故縣4庫水沙聯(lián)合調度。三門(mén)峽水庫敞泄排洪排沙;小浪底控泄前期以小水大沙運用為主,中期適當調減含沙量,后期清水沖刷下游河道;陸渾水庫自然滯洪運用;故縣水庫配合陸渾水庫進(jìn)行控泄運用,穩定和延長(cháng)小花間有利于小浪底配水配沙的洪水過(guò)程。期間小浪底水庫入庫水量24.25億m3,沙量0.585億t,平均含沙量24.1kg/m3;下泄水量18.25億m3,沙量0.74億t,平均流量1690m3/s, 平均含沙量40.5kg/m3;通過(guò)小花間的加水加沙,相應花園口站水量27.49億m3,沙量 0.856億t,平均流量2390m3/s,平均含沙量31.1kg/m3;利津站水量27.19億m3,沙量1.207億t,平均流量2330m3/s,平均含沙量44.4kg/m3.
9月17日小浪底水庫渾水層全部泄完后,當出庫流量2100m3/s時(shí),出庫含沙量只有7kg/m3左右,已不能排出更多的泥沙,達到了小浪底水庫盡量多排泥沙的預定目標。調水調沙前后下游主要測驗斷面同流量水位明顯降低,2000m3/s時(shí)水位降低0.2~0.4m,2500m3/s時(shí)降低0.1~0.3m.主槽過(guò)洪能力(平灘流量)均有不同程度增加,增幅一般在100~400m3/s 之間。
1.2.3、實(shí)現了洪水資源化,在保證防洪安全的前提下,盡量兼顧水庫蓄水,進(jìn)行了龍羊峽、劉家峽、萬(wàn)家寨、小浪底水庫的綜合水量協(xié)調。適當減小上游水庫的泄量,盡量把水多蓄在龍、劉兩庫,同時(shí)達到減小河道基流,減輕小浪底水庫防洪壓力的目的。小浪底水庫蓄水到允許范圍的最高水位,增加水量近50億m3,為當年秋季和來(lái)年春季黃河下游用水、引黃濟津、確保黃河不斷流儲備了充足的水源。
1.2.4、為水庫群的水沙聯(lián)合多目標調度積累了經(jīng)驗,2003年的洪水調度中不同水庫、不同階段始終存在著(zhù)主次多個(gè)目標。通過(guò)調度實(shí)現了小浪底水庫大壩安全、黃河下游防洪安全、最大限度地降低潼關(guān)高程、解決小浪底水庫閘前防淤堵問(wèn)題、三門(mén)峽和小浪底庫區減淤、黃河下游河道主槽過(guò)洪能力恢復與減淤、黃河洪水資源化、盡量減少下游漫灘損失,小浪底水庫分階段蓄水的大壩安全檢驗,緩解黃河下游搶險的困難局面、小浪底水庫調水調沙孔洞組合試驗,兼顧伊洛河下游防洪安全及科學(xué)試驗等多種目標的有機結合和統一。
1.3、調度特點(diǎn)
1.3.1、水沙特點(diǎn),峰小量大、含沙量較小、發(fā)生時(shí)間晚、持續時(shí)間長(cháng)。秋汛洪水潼關(guān)站總水量為115億m3,最大洪峰流量為4350m3/s;平均含沙量為27.7kg/m3;水量集中在9月份以后;調度期持續85d.
1.3.2、工程特點(diǎn),小浪度有較大庫容,265m以下防洪庫容有67.1億m3;下游河道新工程多,基礎淺,平灘流量長(cháng)時(shí)間沖刷造成工程出險多。
1.3.3、災情特點(diǎn),黃河下游漫灘面積小,但淹沒(méi)時(shí)間長(cháng),社會(huì )影響較大。
1.3.4、調度特點(diǎn)
。1)進(jìn)行了水庫群水沙多目標聯(lián)合調度,分階段突出了調度重點(diǎn);
。2)超汛限水位運行;
。3)調蓄了中小洪水;
。4)維持了長(cháng)時(shí)間的平灘流量,花園口水文站2000m3/s以上流量持續67d;
。5)三門(mén)峽水庫長(cháng)時(shí)間敞泄拉沙,較好地實(shí)現了降低潼關(guān)高程。與2003年汛前相比,潼關(guān)高程降低了0.88m;
。6)在小浪底水庫調度的關(guān)鍵時(shí)期,萬(wàn)家寨水庫和三門(mén)峽水庫聯(lián)合運用,實(shí)現了更大范圍的水庫群聯(lián)合調度;
。7)始終堅持了洪水資源化的調度思想;
。8)在調度中積極進(jìn)行了規劃設計部門(mén)、調度部門(mén)、運行單位、上 級主管部門(mén)和專(zhuān)家的交互會(huì )商;
。9)在確保防洪安全的前提下,尊重專(zhuān)家意見(jiàn),遵守報告報批程序,充分考慮技術(shù)、經(jīng)濟、社會(huì )、科研等綜合因素,從調度理念和實(shí)踐上多次突破了調度規程。
2、對“上攔下排、兩岸分滯”和“攔、排、放、調、挖”的重新認識
2.1、新形勢下提出的問(wèn)題“上攔下排、兩岸分滯”在一個(gè)較長(cháng)的時(shí)期指導了防洪工程體系的形成,為有效控制洪水、減輕黃河下游的洪水災害起到了決定性作用!皵r、排、放、調、挖”處理和利用泥沙的措施也得到了有效的實(shí)踐。但是,隨著(zhù)新的治水思路的提出和黃河防洪工程體系的變化,也提出了許多新的問(wèn)題:
。1)上攔。小浪底水庫建成后三門(mén)峽水庫如何運用;在當前河道條件下,以小浪底水庫為主的水庫群聯(lián)合調度如何調控洪水。
。2)下排。黃河下游主槽排洪能力如何盡快恢復;生產(chǎn)堤存在的利弊;河道行洪與灘區安全和經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系如何協(xié)調。
。3)分滯。北金堤要不要廢除,南北展如何定位;分洪動(dòng)用東平湖與東線(xiàn)南水北調的關(guān)系。
。4)如何發(fā)揮小浪底水庫在洪水資源化等方面的作用;怎樣通過(guò)水庫群實(shí)現水沙資源化聯(lián)合多目標調度。
。5)“上攔下排、兩岸分滯”和“攔、排、放、調、挖”的內在機理,怎樣使其協(xié)調一致等等。
2.2、認識問(wèn)題歸結為:在經(jīng)濟社會(huì )背景已發(fā)生很大變化的條件下,在當前以小浪底水庫為主的水庫群的多目標調度、多種矛盾尖銳、協(xié)調關(guān)系困難 的情況下,“上攔下排、兩岸分滯”的洪水處理措施要不要重新認識,“攔、排、放、調、 挖”處理和利用泥沙的措施怎樣定位。綜合分析,“上攔下排、兩岸分滯”和“攔、排、放、調、挖”存在以下不足:
。1)洪水的資源屬性不清晰。汛期的洪水是黃河水資源的組成部分,而不單純是致災的控制對象,把洪水作為資源來(lái)利用和管理考慮得不夠。
。2)洪水處理的對象、目標、措施單一化,即存在就洪水論洪水、就減災論減災、就工程論工程的情況。
。3)把洪水處理和泥沙處理相分離,割裂了水和沙的有機聯(lián)系,脫離了黃河水沙統一治理的自然規律。
因此,對黃河洪水泥沙的處理,要按照現階段經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的需求和工程、技術(shù)、法規、政策等條件的許可來(lái)重新認識。
3、水庫群水沙資源化聯(lián)合調度管理的思考
3.1、按照洪水的資源屬性確定其處理原則和目標,對洪水資源進(jìn)行合理配置
黃河是資源性缺水的河流,1987年國務(wù)院批準“八七”分水方案,對多年平均580億m3的徑流量,按370億m3分配給沿黃省區使用的方案,是因為“為了黃河治理和防洪的需要,必須留有一定的輸沙入海水量,盡可能保持每年淤積泥沙不大于4億t的水平,才不致加速黃河下游河道的惡化”。據有關(guān)部門(mén)多次測算,為了保證河道淤積泥沙每年不大于4億t,至少需要沖沙水量200~240億m3(這一部分水量主要是汛期洪水,大部分無(wú)法應用)。因此,黃河天然徑流量580億m3中,可引用的水量不過(guò)360億m3左右。從“八七”分水方案中可以注意到以下幾點(diǎn):
。1)分水方案只考慮了沖沙和生活、生產(chǎn)、灌溉兩部分用水;
。2)先留足了沖沙用水;
。3)沖沙用水是汛期全部的水;
。4)汛期洪水除沖沙外,大部分無(wú)法應用;
。5)非汛期的水已基本分完。
而實(shí)際情況是,首先,汛期多數時(shí)間處于小于2000m3/s以下不利于沖沙的小流量的平水期,據統計,1986~2002年潼關(guān)水文站7~10月份小于2000m3/s流量的天數年均101d,占82%,相應徑流量為72.12億m3,占7~10月徑流總量105.24億m3的68.53%,這部分水量不經(jīng)過(guò)調控是達不到?jīng)_沙作用的。所以,“八七”分水方案預留的汛期沖沙用水如果不進(jìn)行調節,只是個(gè)理論數字,實(shí)際是沒(méi)有保證的。因此,對大洪水要攔洪削峰,保證防洪安全,對多數中小洪水也要調洪調峰,既減輕對防洪的威脅,又保證汛期的水能充分發(fā)揮沖沙功能。其次,由于非汛期的水已基本分完,用來(lái)持續河道、近海、濕地等的生態(tài)用水必須 依靠汛期的洪水資源。因此,對后汛期的洪水要爭取多蓄一些,以備非汛期使用。
所以,無(wú)論從供水或沖沙來(lái)講,汛期的洪水都是資源。大洪水是水資源的短時(shí)間過(guò)剩,小洪水是水資源的時(shí)段性不足,都需要對其進(jìn)行必要的調節。要把汛期的洪水納入全年的水帳中,按照多目標的需求合理配置,并根據配置的用途確定其調控的方式。
3.2、實(shí)現水沙一體化調度管理
3.2.1、水沙一體化調度管理是黃河治理的必然,洪水處理和泥沙處理要并重,小浪底水庫參與聯(lián)合調度以后,從工程上有了水沙聯(lián)合調度的條件,從目標上提出了水沙聯(lián)合調度的要求,再把“上攔下排、兩岸分滯”處理洪水和“攔、排、放、調、挖”處理 利用泥沙的措施從理念、方案上分開(kāi)已不符合當前黃河治理開(kāi)發(fā)的需要。因此,不管是洪水處理還是泥沙處理,都要同時(shí)算水帳和沙帳,同時(shí)分析水資源利用和減淤、生態(tài)的綜合效益。在小流量供水階段,要盡量避免對河道減淤不利的流量過(guò)程,即便對大洪水,在攔洪削峰的同時(shí),在洪水過(guò)程的峰前和峰后階段,也要調節出合適的水沙過(guò)程,做到水庫和河道減淤。
三門(mén)峽多年運用的情況、龍羊峽和劉家峽水庫運用對內蒙河道的影響、多年的不利水沙條件造成的渭河、黃河河道嚴重萎縮對排洪的影響都說(shuō)明,以前我們注重了對水的處理和利用,而對沙的重視不夠。2003年汛期黃河上中下游同時(shí)出現小水大險情的局面,是這種處理思想的集中表現之一。這就提醒我們,既要重視水對沙的作用,也絲毫不能忽視沙對水的影響,洪水處理和泥沙處理要并重。有必要對黃河治理的規劃、工程設計、管理運行方案審視補充,按“水沙并重”的原則予以完善。
3.2.2、“上攔下排、兩岸分滯”和“攔、排、放、調、挖”的關(guān)聯(lián)性 顯然,上述攔、排、分處理洪水的同時(shí),也攔住、排走、分出了泥沙;同樣,處理泥沙的各種措施也同時(shí)消耗著(zhù)水資源。處理泥沙措施中的“放”基本等同于“分”,“調”是“排” 的優(yōu)化措施。且“調”實(shí)質(zhì)上也包含著(zhù)調出適合減淤、減少不必要的漫灘流量過(guò)程,所以“ 調”也是處理洪水的措施之一。因此,在黃河防洪、供水調度及調水調沙調度中,黃河的水和沙不管從物理屬性、調度理念、還是實(shí)際調度過(guò)程,始終是相互關(guān)聯(lián),密不可分的。除了水保措施攔沙和疏浚挖沙外,處理洪水和泥沙的主要措施基本上是一致的。
把處理利用水沙的工程措施和調度思想結合在一起,水和沙處理利用方針可綜合為:科學(xué)攔蓄,調排有序,挖放結合,分滯兼顧。在這里,水和沙都是資源,包括了洪水和小水。
3.3、要遵循“洪水泥沙處理利用符合資源整體配置利用”的原則,科學(xué)進(jìn)行水沙聯(lián)合調度管理
3.3.1、科學(xué)攔蓄——確定“場(chǎng)次洪水汛限水位”小浪底水庫初期運用階段有較大的可調節庫容,為靈活地發(fā)揮防洪、減淤、供水等功能,更好地發(fā)揮效益提供了條件。從水資源綜合利用和合理攔沙的角度,應該對小浪底水庫進(jìn)行彈性調度。
按洪水資源化的理念,汛期水庫的調度不能只考慮防洪單一目標,因此,不能只按防洪單一要求確定一個(gè)汛限水位。由于汛限水位與水沙過(guò)程和調度目標有關(guān)聯(lián),可以根據汛期的不同階段、河道來(lái)水的流量級、洪水過(guò)程和徑流量、含沙量和泥沙粒度級配以及不同階段的主要調度目標,實(shí)行不同的“場(chǎng)次洪水汛限水位”!皥(chǎng)次洪水汛限水位”包含2個(gè)概念:
。1)不同時(shí)段的不同洪水有不同的確定汛限水位的原則,按此原則每場(chǎng)洪水都有相應不同的汛限水位;
。2)在時(shí)間概念上,只要符合調度目標、有安全的預泄流量和預泄時(shí)間,就應該允許水庫蓄水位高出汛限水位,當一場(chǎng)洪水到來(lái)前提前預泄至汛限水位。這樣,可以預防后期來(lái)水特枯造成水資源不足。對于小浪底水庫,短時(shí)間超汛限水位的水量可按滿(mǎn)足一次調水調沙的水量掌握。
為便于操作,小浪底水庫“場(chǎng)次洪水汛限水位”的劃定可概化到時(shí)段,并進(jìn)一步細化?煞譃7月15日以前、7月15日~8月15日、8月15日~9月10日、9月10~30日、10月份以后幾個(gè)時(shí)段,按照時(shí)段洪水發(fā)生的頻率及調度目標確定相應汛限水位。對三。ㄈT(mén)峽~小董)間、渭河等低含沙洪水,干流潼關(guān)水文站2000m3/s流量以下的低含沙基流,考慮預泄時(shí)間和水量可以制定較高的“場(chǎng)次洪水汛限水位”。
根據“場(chǎng)次洪水汛限水位”進(jìn)行水庫實(shí)時(shí)調度,對水情沙情預報預見(jiàn)期、測驗精度有較高的要求,F在氣象監測和水文預報測報技術(shù)已有較大的進(jìn)步,細化水庫的實(shí)時(shí)調度技術(shù)上已經(jīng)具備了條件。要制定相應洪水的不同調度預案,首先要重點(diǎn)分析主要目標和其他目標的相關(guān)關(guān)系,明確相應的調度原則和規程。要運用氣象、水情、調度耦合數學(xué)模型提高調洪演算和方案比較的速度。在黃河上,要把沙情預報正式列入水文工作內容。鑒于“場(chǎng)次洪水汛限水位”進(jìn)行水庫實(shí)時(shí)調度的復雜性,還要制定必要的應急調度預案。
3.3.2、調排有序——要把恢復主槽過(guò)洪排沙能力作為近期的主要目標 黃河下游主槽嚴重萎縮,使整個(gè)河道排洪能力降低,導致中、小洪水給防洪帶來(lái)很大壓力,灘區受災頻繁,問(wèn)題突出,比較有利的調水調沙流量和含沙量難以實(shí)施,對水庫水沙聯(lián)合調度有很大的限制。延長(cháng)小浪底的使用壽命,不能以加重黃河下游河道淤積為代價(jià)。由于調水調沙流 量達到3500m3/s左右時(shí),排沙能力將大大增加,從辯證的觀(guān)點(diǎn),為了能夠長(cháng)期有效地減緩小浪底水庫的淤積,近期適當犧牲小浪底的淤沙庫容,利用小浪底水庫運用初期有較大庫容的有利時(shí)機,盡量多地調控出有利于恢復下游主槽排洪排沙能力的水沙過(guò)程是必要的,措施是調度實(shí)行兩個(gè)“二級分化”。
。1) 洪水泥沙調度“二級分化”。對于高含沙、較大洪水要堅持“淤灘刷槽”的調度,對含沙量較小的中、小洪水要適當攔蓄削峰,靈活地進(jìn)行“調水調沙”調度。通過(guò)洪水泥沙調度的“二級分化”并配合其它措施,解決“主槽萎縮”和“二級懸河”的不利局面,盡快恢復下游主槽的過(guò)洪能力。通過(guò)把含沙量較低的中小洪水調控成平灘流量級的“調水調沙”流量,可避免因漫灘造成的堤防防守和控導工程搶險困難。在當前“二級懸河”形勢嚴峻的情況下,實(shí)際上是防汛的一種重要措施和有效手段,符合通過(guò)洪水調度盡量減小災害、保證工程安全的目的。
。2) 平水調度“二級分化”。汛期的平水期和非汛期的水庫調度要按已研究的成果,盡量避免不利于下游減淤的流量出現,要通過(guò)水庫的調節,進(jìn)行小于800m3/s或大于2400m3/s( 小于漫灘流量)的“二級分化”調度,避免出現沖上段淤下段的現象,從而影響整個(gè)下游河道主槽的沖淤調整和過(guò)洪能力。
3.3.3、挖放結合,分滯兼顧——拓寬分水分沙的途徑對于超標準洪水,除利用分滯洪區短期分滯洪水外,要考慮洪水和泥沙的資源化,有計劃地向兩岸補充地下水。當前黃河下游沖積平原淺層地下水過(guò)度開(kāi)采,存在嚴重的水源不足,從長(cháng)遠來(lái)看,將成為這一廣大區域經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的最大制約。有計劃地在黃河兩岸開(kāi)辟包括南北展在內的調蓄洪水工程和更多的沉沙池,利用大洪水資源補充兩岸地下水是值得的。從某種意義上講,這個(gè)地區地下水的補充是國家戰略資源的儲備。
河口地區形成的年代不遠,由于河口堤防過(guò)早的延伸修建,影響了自然鋪沙,使黃河尾閭過(guò)快延伸,給黃河的治理帶來(lái)很多難以解決的問(wèn)題。同時(shí),造成河口地區土地鹽堿嚴重,開(kāi)發(fā)利用價(jià)值不高。從黃河的長(cháng)治久安和河口地區長(cháng)遠發(fā)展考慮,要盡快立法,將西河口以下劃為可控制的“泛濫區”,對這些區域進(jìn)行分洪分沙規劃,修建必要的工程,對群眾進(jìn)行近距離短時(shí)間遷移,近期限制規模型的開(kāi)發(fā)利用,恢復這些區域黃河自然行洪鋪沙的特性。對尾閭的一定區域要劃為“自然泛濫區”,嚴格控制人類(lèi)活動(dòng)的影響,恢復尾閭“淤積、延伸、擺動(dòng)、改道”的自然特性。這對黃河的治理、改善河口生態(tài)和河口地區的長(cháng)遠發(fā)展是有利的。
3.4、實(shí)現水庫群的多目標統一調度管理
3.4.1、多目標調度是經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的必然,2003年秋汛,小浪底水庫為保證主要調度目標的實(shí)現,根據來(lái)水來(lái)沙情況和工程條件的變化,靈活地實(shí)現多目標統一調度的實(shí)踐證明,包括黃河下游灘區在內的經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展對水庫的多目標調度有很大的需求。水庫群的多目標調度包括水庫群設計功能的多目標和不同水庫之間多目標的統一,既要通過(guò)一體化的統一調度實(shí)現綜合目標,也要兼顧各水庫的設計效益。
水庫群的多目標統一調度管理是水沙資源化及其效益、矛盾的關(guān)聯(lián)性決定的。水庫群要聯(lián)合調度,發(fā)揮防洪、減淤、供水、發(fā)電等效益,對于綜合的目標其效益是一致的,對于各自的利益其效益是矛盾的,而水庫群的綜合效益和單個(gè)水庫的利益都要爭取最大化,一體化的統一調度管理就成為必然。
3.4.2、效益一體化的水庫群調度方案 黃河防總面臨的一直是“三庫聯(lián)調”或“四庫聯(lián)調”,所以黃河水庫群的多目標統一調度管理首先需要按《綜合利用水庫調度通則》的規定,制定黃河水庫群綜合調度方案。
制定黃河水庫群綜合調度方案,應以小浪底水庫為主體。由于小浪底水庫攔沙初期運用階段的復雜性,通過(guò)2003年調度的實(shí)踐和認識,要合理的發(fā)揮小浪底水庫防洪(凌)、減淤、供水、灌溉、發(fā)電的綜合效益,在攔沙運用初期有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步開(kāi)展研究。如汛期水位的高低與水庫淤積的近期遠期關(guān)系;在運用初期庫容較大的情況下,區域洪水或“場(chǎng)次洪水汛限水位”與防洪、攔沙排沙、蓄水的關(guān)系;延長(cháng)小浪底水庫攔沙壽命與近期首先考慮恢復黃 河下游主槽過(guò)洪能力原則的辯證關(guān)系;小浪底水庫的調度與減輕下游“二級懸河”的關(guān)系;分級洪水和分級預報情況下的水庫調度;洪水管理和洪水資源化與黃河不斷流及防洪的關(guān)系;水沙聯(lián)合調度的原則;供水的長(cháng)期小流量調度和發(fā)電的調峰調度與下游主槽淤積的關(guān)系:“調水調沙”的水沙條件與當前主槽過(guò)洪能力低及水量不足的矛盾等等。這些問(wèn)題在小浪底初設中有的不可能做得很細,有的是近幾年提出的要求或黃河發(fā)生了新的情況變化需要研究的問(wèn)題,而這些問(wèn)題我們在調度實(shí)踐中都必須盡量解決好。
應該看到,在調度管理中科學(xué)地解決好各方面的問(wèn)題,現在的認識和經(jīng)驗都還很不夠。因此,除了盡量編制較具體的調度方案外,還要有一個(gè)好的調度理念和調度思想,在遵循基本原則的前提下,利用小浪底庫容較大的有利時(shí)機,創(chuàng )造一個(gè)和諧、有利于研究創(chuàng )新、有利于水庫群調度進(jìn)步的環(huán)境也是很需要的。應該在保證安全、科學(xué)運行的前提下,鼓勵創(chuàng )造性的優(yōu)化調度,給調度者更大的自由度去發(fā)揮工程最大的綜合效益。
綜合調度方案要改變以往只制定四庫聯(lián)合防洪調度方案的思想,要把防洪、減淤、供水、發(fā)電綜合在一起,聯(lián)合算水帳,沙帳和電帳,以求綜合效益的最大。
3.4.3、三門(mén)峽水庫和小浪底水庫的聯(lián)合調度是水庫群水沙聯(lián)合調度的主體之一
小浪底水庫建成后代替了三門(mén)峽水庫的大部分功能,但從水沙聯(lián)合調度的角度,三門(mén)峽水庫和小浪底水庫的聯(lián)合調度是必要的。在2003年調水調沙調度中,9月18日小浪底水庫水位為249.07m、出庫含沙量?jì)H有7kg/m3的事實(shí)說(shuō)明靠小浪底水庫的蓄水很難沖走庫內淤積的泥沙,對利用水庫調節小流量蓄水為主進(jìn)行調水調沙的調度,此時(shí)即便有水,也需要改變水流在小浪底水庫的運動(dòng)形態(tài),使之盡量接近河道水流的狀態(tài)。這個(gè)任務(wù)需要三門(mén)峽水庫來(lái)完成。對潼關(guān)水文站流量小于2000m3/s、含沙量小于30kg/m3的基流,利用三門(mén)峽水庫蓄一部分,在水庫蓄水夠一次調水調沙水量時(shí),三門(mén)峽水庫按設計方案泄水,在小浪底水庫形成類(lèi)似河道徑流或水庫異重流,可以加大小浪底水庫的排沙比。如果三門(mén)峽水庫在小于2000m3/s的流量時(shí)全部敞泄,小浪底水庫達到汛限水位時(shí)進(jìn)出庫平衡運用,必然造成對下游河道主槽沖淤不利的水沙過(guò)程。否則,單靠小浪底水庫調節,既增加庫內的淤積,也不利于增大水庫排沙比。黃河防總2002年和2003年的調度實(shí)踐證明,利用三門(mén)峽水庫的微調,在小浪底水庫形成或干預異重流是可行的。這樣的調度主要在汛期,由于三門(mén)峽水庫高水位時(shí)間短,不致造成嚴重淤積,少量的淤積本汛期就有可能沖下來(lái)。而對小浪底來(lái)講,可以較有效地減少水庫淤積,同時(shí)有利于維持合適的水位,避免出現2002年調水調沙后遇嚴重枯水造成水資源緊張的局面,保證水資源安全。這種運行方式的可行性應加強研究。
3.4.4、一體化的管理體制 水庫群一體化水沙聯(lián)合調度應該有一個(gè)好的體制作支撐。黃河中游干支流小浪底、三門(mén)峽、陸渾、故縣4個(gè)水庫應該組建成統一管理的集團公司,在共同擔負防洪減淤任務(wù)的同時(shí),統一協(xié)調供水、發(fā)電效益的調度。
4、結語(yǔ)
由于黃河下游主河槽淤積嚴重,“二級懸河”形勢嚴峻,大洪水對防洪安全威脅很大,中、小洪水也能造成“小流量、高水位”、加重黃河防洪的壓力。同時(shí),黃河水資源的嚴重不足給經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)愈加顯著(zhù)的影響,對水沙資源化提出了更高的要求。隨著(zhù)小浪底水庫投入運用,處理利用黃河洪水和泥沙的工程體系趨于完善,為水利信息化提供了更先進(jìn)的技術(shù)支撐。對需求和條件的變化需要研究、并改變黃河洪水泥沙處理利用的理念和措施,2003年秋汛洪水調度的實(shí)踐說(shuō)明,黃河水沙資源化聯(lián)合調度管理是必須和可行的。今后規劃設計和調度管理工作者面臨的重要任務(wù)是繼續加強研究、細化措施和規程,使黃河的水沙資源充分發(fā)揮作用。
作者:廖義偉,從事防汛、水文、信息化、通信等方面研究。
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