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防办:2006年黄河调水调沙圆满结束
发布时间: 2006-07-07 11:42:00  
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在国家防总的正确领导下,水利部黄河水利委员会进行了第五次调水调沙。本次调水调沙自2006年6月10日9时开始预泄,6月15日9时正式按调水调沙指标控泄,至6月29日9时水库调度结束,7月3日8时,调水调沙水沙过程安全入海,前后历时23天。调水调沙期间,在晋、陕、豫、鲁四省、小浪底建管局、河南电力部门的大力支持和密切配合下,黄委所属有关单位干部职工全力投入调水调沙工作,在确保工程安全、滩区安全和满足引黄供水需求的前提下,实现了既定的目标,取得了圆满成功。

下面向大家作简要的介绍。

一、调水调沙背景

2005年汛后以来,黄委按照洪水资源化和水沙联合调控思想,在完全满足下游工农业用水和河口生态用水等的前提下,通过精细调度,为2006年汛前实施调水调沙储备了足够的水量。

截止2006年6月1日8时,万家寨、三门峡、小浪底三座水库汛限水位以上共计蓄水53.7亿立方米,其中小浪底水库汛限水位以上蓄水量48.79亿立方米。按照国家防洪法规定,所有水库水位必须在汛期来临前降至汛限水位以下。同时,按照国务院“87分水方案”,黄河580亿立方米地表总径流中有210亿立方米输沙水量。根据当时水库蓄水和用水情况,开展一次调水调沙,冲刷下游主河槽,继续扩大河道主槽过流能力是十分必要的,客观上也具备了调水调沙所要求的水量条件。

另一方面摆在我们面前的现实问题有:(1)三门峡库区距坝40公里以下淤积泥沙0.75亿立方米,淤积物的中数粒径基本在0.02毫米左右,颗粒较细,易于排沙出库;小浪底库尾段淤积泥沙约0.78亿立方米,三角洲洲面比降约为4.3 ,且大部分河段床面组成偏细,易于水流冲刷挟带。(2)预估黄河下游各河段平滩流量为:花园口~高村4000立方米每秒左右,高村~艾山3500立方米每秒左右,艾山以下大部分在3700立方米每秒左右。其中孙口上下河段仍是全下游主槽平滩流量最小的河段,最小值预估为3300立方米每秒左右。主槽平滩流量需要进一步扩大。(3)黄河的水沙和河道冲淤变化十分复杂,小浪底水库的长期运行仍存在许多技术难题,需要我们去探索解决。

二、调水调沙预案的确定

在分析水库蓄水、水库淤积分布、下游河道主槽行洪条件的基础上,确定了本次调水调沙预案。

1、指导思想和目标

指导思想:通过联合调度万家寨、三门峡、小浪底等水库,进行调水调沙生产运行,进一步恢复黄河下游主河槽的行洪排沙能力,减缓下游河道的防洪压力,合理使用黄河水资源,维持黄河健康生命。

目标:(1)实现黄河下游河道主槽的全线冲刷,继续扩大主河槽的排洪输沙能力。(2)继续探索人工塑造异重流调整小浪底库区泥沙淤积分布的水库群水沙联合调度方式。(3)进一步深化对河道、水库水沙运动规律的认识。包括水库异重流运动规律的探索和研究;黄河下游河道水沙运动规律研究。完善和改进黄河下游二维水沙数学模型,率定模型参数,利用模型对水沙过程进行跟踪分析。

2、调控指标

(1)万家寨水库

在调水调沙运用前,水库蓄水至977米6月23日前后,按1200立方米每秒流量下泄3天,冲刷三门峡库区库尾泥沙,配合三门峡水库在小浪底库区塑造人工异重流。

(2)三门峡水库

6月25日前,库水位按318米控制。之后,按3000立方米每秒以上大流量下泄2天,然后敞泄运用。先冲刷小浪底库区淤积三角洲,然后三门峡水库排沙运用,形成高含沙水流,在小浪底库区塑造人工异重流并排沙出库。

(3)小浪底水库

6月10~11日小浪底水库按控制花园口2600 立方米每秒下泄,6月12~14日按3000立方米每秒下泄,6月15日正式开始按照控制花园口断面流量3500立方米每秒下泄,实时调度过程中,视下游河道洪水演进、河势变化、主槽水位高低及工程出险、引黄供水等情况适当增大或减小下泄流量,直至小浪底库水位降至汛限水位。

在调水调沙初期,山西电网出现夏季用电高峰,要求万家寨水库承担迎峰度夏调峰发电任务,致使万家寨水库不能按预案确定的运用方式参与调水调沙。黄河防总支持万家寨水库参与山西电网迎峰度夏运用,重新制定了人工塑造异重流试验方案,决定以三门峡水库下泄流量冲刷小浪底库尾段泥沙为主人工塑造异重流。万家寨、三门峡水库运用方案调整为:

万家寨水库:按迎峰度夏发电要求下泄。

三门峡水库:在25日12时前库水位降至316米,下泄流量3500 立方米每秒,之后逐步加大至4400 立方米每秒,最后按水库泄流规模控制下泄流量直至泄空。

三、准备工作

15月底编制完成了2006年调水调沙预案;针对万家寨水库运用方式的改变,6月20日及时组织技术人员重新编制完成了《2006年调水调沙期间人工塑造异重流试验方案》。

2、调水调沙前夕,黄委李国英主任带领有关技术人员先后向山东、河南省政府通报了2006年黄河调水调沙方案和有关工作部署,要求沿黄各级政府积极做好滩区小麦抢收、工程抢险、滩区安全等有关工作。

3、在征求河南、山东两省防指意见的基础上,黄河防总以黄防总[2006]4号向国家防办提出《关于开展2006年汛前黄河调水调沙的请示》,得到了国家防办批准。

4、向晋、陕、豫、鲁四省防指、万家寨有限公司、小浪底建管局、黄委所属有关单位发出《关于全力以赴做好2006年调水调沙工作的通知》,要求各有关单位从责任制落实、抢险组织、水文预报、浮桥管理、水库调度等方面全面做好各项准备。

5、调水调沙期间,正值沿黄农业用水高峰,根据河南、山东两省用水需求,编制了引黄供水调度预案,确保满足调水调沙期间沿黄用水。

四、调水调沙过程

根据调水调沙目标,整个调水调沙调度分为两个阶段:调水期与排沙期。

(一)调水期调度

6月10日9时至6月15日9时,小浪底水库预泄运用,下泄流量2600立方米每秒,并逐步加大到3000立方米每秒;

6月15日9时至6月19日19时,小浪底水库下泄流量按3500立方米每秒控制;

6月19日19时至6月25日12时,根据下游河道水流演进表现,考虑引黄用水需要,小浪底水库下泄流量增大到3700立方米每秒。

(二)排沙期

1、万家寨水库:按迎峰度夏发电要求下泄,其中21日最大日均下泄流量800立方米每秒;

2、三门峡水库:6月25日12时起,下泄流量按3500立方米每秒控泄,并逐步加大至4400立方米每秒,之后转入敞泄排沙运用2天。

 

 

图1  三门峡水库实时调度情况

3、小浪底水库:6月25日12时至6月27日20时,按3700立方米每秒控泄;6月27日20时至6月29日9时,为满足河南省引黄渠道拉沙冲淤和西霞院施工浮桥架设需求,并结合小浪底库区异重流排沙,按下泄2600立方米每秒12小时,1800立方米每秒控泄至汛限水位225米,之后按800立方米每秒控泄2天。

 

图1  小浪底水库实时调度情况

 

4、人工异重流塑造过程

根据潼关以上来水和水库蓄水位变化,6月25日1时30至26日8时,三门峡水库加大下泄流量,大流量冲刷小浪底库尾段形成的高含沙水流,于6月25日14时30分,在小浪底库区形成异重流潜入,潜入点距坝44公里,附近水深8.8米,异重流厚度6.5米,最大流速1.44米每秒;26日8时至28日8时,三门峡水库敞泄排沙运用,26日12时最大出库含沙量276公斤每立方米,相应流量1440立方米每秒,出库高含沙水流使小浪底水库异重流进一步加强。26日0:30分,小浪底水库异重流开始出库,27日18时48分,小浪底站含沙量最大达59.0公斤每立方米。

 

(三)水文测验

在调水调沙期间,开展了河道水库水位、流量、含沙量、输沙率、泥沙颗粒级配、断面冲淤、水库异重流等项目,共计观测1.1万余次。尤其是异重流的观测获得了较为完整的过程。

(四)河势、工情及险情

1、整个下游除有少部分工程存在上提下挫现象,整体上河势较为稳定。

2、在孙口站流量超过3200立方米每秒时,该河段部分生产堤开始偎水,当流量达到3700立方米每秒时,生产堤偎水长度最大达到67公里,水深0.2左右。

3、各级黄河河务部门对工情、险情进行了密切监视,及时抢护。河南、山东河段工程累计出险864坝次,除河南河段的桃花峪、化工控导工程为较大险情外,其他均为一般险情。


五、试验效果

1、黄河下游冲淤情况

6月10日预泄开始至调水调沙结束,小浪底水库出库沙量0.0841亿吨,利津站输沙量0.648亿吨,考虑河段引沙,小浪底至利津河段冲刷0.601亿吨。(见表6)。

表6 黄河下游调水调沙期间各断面沙量统计(6.10~7.3)

水文站

起迄时间(月.日.时:分)

输沙量(104t)

断面间引沙量量(104t)

断面间冲刷量(104t)

小浪底

6.9.14:-6.29.14

841

 

 

黑石关

6.9.8:-6.29.8

 

 

 

武陟

6.9.8:-6.29.8

 

 

 

花园口

6.10.16:-6.30.8

1815

37.06

-1011

夹河滩

6.11.14:-7.1.8

3682

39.69

-1907

高村

6.11.20:-7.1.19

3500

118.05

+64

孙口

6.12.8:-7.2.0

4919

113.84

-1533

艾山

6.13.2:-7.3.8

5292

17.44

-390

泺口

6.13.8:-7.3.8

5217

29.92

+45

利津

6.13.14:-7.3.8

6483

12.86

-1279

合计

 

 

368.86

-6011

 

2、下游主槽过流能力变化

(1)水文控制站最高水位变化

从本次调水调沙和2005年调水调沙下游各水文站最高水位对比看(表1),孙口以上最高水位除夹河滩站之外基本接近,相应流量增加了210~310立方米每秒,孙口站水位高0.03米,流量增大380立方米每秒,艾山以下各站水位高0.27~0.5米,相应流量增大520~660立方米每秒。(详见下表)

表1      2006年与2005年调水调沙期下游主要控制站

最高水位及其流量比较

 

花园口

夹河滩

高村

孙口

艾 山

泺 口

利 津

2005年

汛期最高水位(m)

92.85

76.92

62.95

48.89

41.43

30.50

13.27

对应流量(m3/s)

3530

3490

3490

3490

3310

3120

2950

2006年

 

最高水位(m)

92.86

76.12

62.86

48.92

41.70

30.99

13.77

对应流量(m3/s)

3770

3880

3790

3870

3830

3770

3610

水位差(m) ②-①

0.01

-0.80

-0.09

0.03

0.27

0.49

0.50

(2)同流量水位变化

本次调水调沙和2005年调水调沙涨水期相比,同流量水位都有不同程度的下降,3000立方米每秒同流量水位一般下降0.16~0.44 米,夹河滩站下降最大,为0.74 米,花园口和利津两站下降最小,为0.01~0.1 米

(3)平滩流量变化

根据同流量水位表现、生产堤偎水方式和发展变化,经综合分析黄河下游河道主河槽最小平滩流量由调水调沙前的3300立方米每秒增大到3500立方米每秒。在部分生产堤挡水的情况下,艾山以上河道主河槽安全通过了3800立方米每秒最大流量。

 4、水库排沙

三门峡水库出库沙量2350万吨,小浪底水库异重流排沙841万吨,排沙比高达35.8%。实现了调整三门峡、小浪底库区淤积形态的既定目标。

六、主要收获

1、尝试了新的人工塑造异重流运行模式

在万家寨水库可调水量较少、塑造异重流动力条件变化较大,潼关入库流量较小的情况下,探索并实践了人工塑造异重流新的试验模式。

在04、05年以利用万家寨调控1200立方米每秒以上较大流量过程,冲刷三门峡库区淤积泥沙形成高含沙水流,在小浪底库区形成异重流并排出库外的人工塑造异重流成功的基础上,本次异重流试验方式改为以三门峡水库加大泄量,冲刷小浪底库尾段泥沙为主,辅以小流量冲刷三门峡库区泥沙,形成高含沙水流过程,在小浪底库区形成异重流并排沙出库。在沙源条件和潼关以上来水流量、小浪底水库运用水位利用上积累了新的经验。

2、实践了调水调沙期间不影响下游引黄用水的河道流量调控手段

调水调沙是今后维持河道必要功能的重要手段,在实施过程中必须兼顾工农业用水,确保滩区安全。今年的调水调沙过程中,通过分河段确定引水指标、连续5天滚动修订引水定单、建立河道主槽水流演进监测反馈机制等措施,保证了引黄用水,积累了扩大主槽过流能力和兼顾引黄用水的水库、河道流量调度经验。

3、团结协作、密切配合是调水调沙取得成功的保证

在国家防总、水利部的正确领导下,在晋、陕、豫、鲁四省和沿黄各级政府的全力支持下;各级防指及黄河防办按照防汛要求,精心组织工程防守和黄河下游滩区防守,从而确保了黄河工程安全和滩区安全;小浪底建管局、三门峡管理局克服困难、顾全大局,严格执行黄河防总的调度指令,为确保人工塑造异重流试验成功和调控目标的实现奠定了基础;河南电力部门在发电安排给予大力支持,最大限度的减少了发电弃水;黄委属各单位密切配合,协调一致,按照黄河防总的部署全力投入调水调沙工作,圆满完成了方案制定、水沙监测和预报、引黄供水调度、巡坝查险和抢险等任务。在参与各方的共同努力下,调水调沙实现了既定目标,取得圆满成功。

4、又一次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之一是切实有效的

在深入分析总结四次黄河调水调沙实践的基础上,2006年黄河调水调沙取得了河道排洪能力继续扩大,人工塑造异重流成功等良好效果,再次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。

5、尽快构建黄河中下游水沙调控体系十分必要和迫切

本次调水调沙,由于万家寨水库库容较小,距离较远,与发电矛盾突出,不能实施三库联合调度,不得不修正了原有的调度预案。实践证明,在中游构建以古贤、小浪底水库为骨干的水沙调控体系十分必要和迫切。

本次调水调沙和人工塑造异重流试验的成功,积累了经验,增加了新的认识,但黄河的问题十分复杂,黄河水利委员会将在水利部和国家防办的领导下,和沿黄省区一道,继续研究新问题,探索新措施,为维持黄河健康生命,促进流域和区域经济社会可持续发展做出新的贡献。


  稿件来源: 责任编辑:徐倩 打印】【关闭
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