水利工程論文-黃河調(diào)水調(diào)沙分析與思考.doc

水利工程論文-黃河調(diào)水調(diào)沙分析與思考摘要：黃河自2002年7月首次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)，連續(xù)3年成功地進(jìn)行了試驗(yàn)，2005年調(diào)水調(diào)沙由試驗(yàn)正式轉(zhuǎn)入生產(chǎn)運(yùn)用，至2009年7月8日，調(diào)水調(diào)沙歷經(jīng)9次，實(shí)際歷時(shí)133天，經(jīng)利津站進(jìn)入大海的泥沙累計(jì)3.67億t，最小主槽平攤流量由1800m3/s提高到3880m3/s，河道向下沖刷1m左右。調(diào)水調(diào)沙年份黃河來(lái)水來(lái)沙偏小，黃河調(diào)水調(diào)沙作用隨著河道主槽的沖刷作用有所降低，建議特枯水年份可以暫緩調(diào)水調(diào)沙更多的用于發(fā)電與利用，抓住并遵循利用自然規(guī)律與趨勢(shì)，不僅塑造洪水洪峰，還應(yīng)充分利用“中常洪水”挾沙，并抓住機(jī)會(huì)將是更偉大的治黃實(shí)踐。關(guān)鍵詞：調(diào)水調(diào)沙沖沙量洪水資源化趨勢(shì)黃河黃河是多沙河流，每年從中游攜帶大量泥沙，一部分淤積在下游沿途平原河道，造成河床抬升，過(guò)洪能力變小，洪水威脅兩岸。在干流河道修建水庫(kù)，雖然攔蓄大量泥沙，但同時(shí)也造成水庫(kù)淤積而報(bào)廢，三門峽水庫(kù)即是例子，水庫(kù)建成后，雖然使黃河水變清，但也帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題，三門峽水庫(kù)因大量泥沙淤積庫(kù)容逐漸減少，最后不得不進(jìn)行工程改造，進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙嘗試。小浪底水庫(kù)建成后進(jìn)行大規(guī)模調(diào)水調(diào)沙，目的就是通過(guò)三門峽水庫(kù)和小浪底水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，達(dá)到利用少量的泄水，攜帶淤積在水庫(kù)的泥沙，排入大海，而不造成沿途淤積，一方面使水庫(kù)沖淤平衡，另一方面又不造成沿途河道淤積，同時(shí)制造人工洪峰過(guò)程，改變河道河勢(shì)，縮小斷面寬度，增加深度。調(diào)水調(diào)沙，就是在充分考慮黃河下游河道輸沙能力的前提下，利用水庫(kù)的調(diào)節(jié)庫(kù)容，對(duì)水沙進(jìn)行有效的控制和調(diào)節(jié)，適時(shí)蓄存或泄放，調(diào)整天然水沙過(guò)程，使不適應(yīng)的水沙過(guò)程盡可能協(xié)調(diào)，以便于輸送泥沙，從而減輕下游河道淤積，甚至達(dá)到?jīng)_刷或不淤的效果，實(shí)現(xiàn)下游河床不抬高的目的。黃河特點(diǎn)是“水少沙多、水沙不平衡”，首任黃河水利委員會(huì)主任、著名水利專家王化云和他的同事們，在“上攔下排”的治黃方針的基礎(chǔ)上比較系統(tǒng)地提出了“調(diào)水調(diào)沙”的治黃思想。三門峽工程的運(yùn)用實(shí)踐中，三門峽水庫(kù)的建設(shè)使“調(diào)水調(diào)沙”得以實(shí)施，2001年小浪底水庫(kù)正式建成使用，使規(guī)模性調(diào)水調(diào)沙的水庫(kù)條件具備，而且為調(diào)水調(diào)沙由理論到實(shí)踐的飛躍提供了先決條件。黃河水利委員會(huì)主任李國(guó)英說(shuō)：“多年來(lái)，治黃人一直在探索通過(guò)人工手段，塑造一種人工的理想的水沙關(guān)系，利用自然規(guī)律改變當(dāng)前天然不平衡的水沙關(guān)系，但這要有兩個(gè)前提，一是要有大型調(diào)節(jié)水庫(kù)，二是運(yùn)用現(xiàn)代化的科技手段。”2002年7月，利用小浪底水庫(kù)開(kāi)展了首次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)，至2009年8月，調(diào)水調(diào)沙歷經(jīng)8年9次。1.黃河調(diào)水調(diào)沙2002年7月，利用小浪底水庫(kù)開(kāi)展了首次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)：7月4日上午9時(shí)，小浪底水庫(kù)開(kāi)始按調(diào)水調(diào)沙方案泄流，7月15日9時(shí)出庫(kù)流量恢復(fù)正常，歷時(shí)共11天。水庫(kù)平均下泄流量為2740m3/s，出庫(kù)平均含沙量為12.2kg/m3，下泄總水量26.06億m3，沙量0.32億t。7月21日，調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)流量過(guò)程全部入海。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)資料的分析計(jì)算，調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)期間，黃河下游河道凈沖刷量為0.362億t，其中小浪底至艾山河段沖刷0.137億t，艾山至河口河段沖刷0.225億t。全下游主槽沿程沖刷1.063億t，灘地淤積0.701億t。河道排洪能力得到一定提高。2003年9月，渭河、伊河、洛河相繼出現(xiàn)洪水，洪水分別進(jìn)入黃河三門峽、小浪底水庫(kù)、陸渾水庫(kù)、故縣水庫(kù)，同時(shí)沁河也出現(xiàn)洪水。為實(shí)現(xiàn)小浪底水庫(kù)庫(kù)區(qū)減淤及解決水庫(kù)泄水建筑物閘前淤堵問(wèn)題，并充分利用小浪底水庫(kù)至花園口區(qū)間較清洪水的輸沙能力，在使下游河道發(fā)生沖刷或至少不發(fā)生大的淤積的要求下，黃河水利委員會(huì)開(kāi)展了基于空間尺度的黃河第二次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)。20022004年，黃河防總連續(xù)3年成功地進(jìn)行了調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，2005年調(diào)水調(diào)沙由試驗(yàn)正式轉(zhuǎn)入生產(chǎn)運(yùn)用。2.黃河調(diào)水調(diào)沙成果經(jīng)過(guò)8年9次調(diào)水調(diào)沙，實(shí)際歷時(shí)133天，黃河下游河道主河槽河底向下沖刷，高程平均下降1m左右，經(jīng)利津站進(jìn)入大海的泥沙累計(jì)3.67億t，下游主河槽最小平灘流量由2002年首次調(diào)水調(diào)沙時(shí)的1800m3/s增大到2009年的3880m3/s，見(jiàn)表1。2004年進(jìn)入大海的泥沙最大為6970萬(wàn)t，2008年最小僅為2007萬(wàn)t。但是，小浪底排沙比為自2002年以來(lái)歷次汛前調(diào)水調(diào)沙水庫(kù)排沙比的最大值。此次調(diào)水調(diào)沙前，小浪底水庫(kù)入庫(kù)泥沙5796萬(wàn)t。6月29日18時(shí)，小浪底水庫(kù)人工塑造異重流排沙出庫(kù)。6月30日12時(shí)，高含沙異重流出庫(kù)，小浪底水庫(kù)排沙洞出庫(kù)含沙量高達(dá)350kg/m3，此次排沙過(guò)程一直持續(xù)到7月3日8時(shí)，共排沙5165萬(wàn)噸，排沙比高達(dá)89%。3.近年黃河來(lái)水來(lái)沙與引水引沙特點(diǎn)3.1來(lái)水來(lái)沙黃河下游自2000年不再發(fā)生斷流。1998年12月14日，國(guó)家計(jì)委、水利部頒布實(shí)施黃河可供水量年度分配及干流水量調(diào)度方案和黃河水量調(diào)度管理辦法1999年3月1日，根據(jù)國(guó)家授權(quán)，黃河水利委員會(huì)發(fā)出第一份調(diào)水令，黃河干流水量統(tǒng)一調(diào)度正式拉開(kāi)帷幕。1999年10月25日總庫(kù)容126.5億m3的黃河小浪底水利樞紐下閘蓄水。2000年實(shí)現(xiàn)了自1991年以來(lái)黃河首次全年不斷流。統(tǒng)計(jì)自2000年以來(lái)小浪底、花園口、利津水文站的徑流量和年輸沙量，由于小浪底水利樞紐的建成蓄水蓄沙影響了輸沙，小浪底水文站實(shí)測(cè)輸沙率基本上是以汛期和調(diào)水調(diào)沙期測(cè)驗(yàn)，其它月份小浪底發(fā)電清水下泄不測(cè)輸沙率。2003年黃河中游地區(qū)渭河發(fā)生洪水，該年份為黃河少有的平水年份。2005年黃河源頭地區(qū)降雨充沛，龍羊峽水庫(kù)蓄水達(dá)到歷史高水位，黃河下游連續(xù)入海流量沖沙水量得到保障，然而入海沙量仍然很低。黃河來(lái)水來(lái)沙統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。3.2引水引沙黃河下游灌區(qū)（包括花園口斷面以上）分布于黃河兩岸河南、山東兩省黃淮海平原。其范圍上自河南武陟縣白馬泉閘，下至山東墾利縣五七閘，在大堤上建有以渠首工程型式分為涵閘、揚(yáng)水站和虹吸等工程100多處，退水入淮河、海河水系。1950年在山東利津試辦綦家嘴引黃放淤閘成功。1952年2月建成人民勝利渠，設(shè)計(jì)流量55m3/s。由此到1957試辦階段，1958年大發(fā)展，引水量過(guò)大造成了嚴(yán)重后果；1962年以后停灌，1965年恢復(fù)至到穩(wěn)定發(fā)展階段。黃河下游沿黃兩岸30萬(wàn)畝以上的大型引黃灌區(qū)29處，其中河南省10處，山東省19處，如人民勝利渠、位山、潘莊、打魚(yú)張灌區(qū)等。引黃水量主要集中外流域引水，除金堤河文巖渠外其它為外流域引水，黃河干流引水除王莊渠、堤南灌區(qū)等屬于黃河流域大堤內(nèi)灘區(qū)引水外，其它均為大堤外引水、引水的同時(shí)也引沙，由于小浪底水利樞紐的建成蓄水蓄沙影響了引沙量，引沙量2001至2008年年平均只有0.33億t。4.黃河調(diào)水調(diào)沙看法與意見(jiàn)4.1調(diào)水調(diào)沙使河道過(guò)流能力提高明顯黃河下游河道主河槽河底向下沖刷，高程平均下降1m，下游主河槽最小平灘流量由2002年首次調(diào)水調(diào)沙時(shí)的1800m3/s增大到2009年的3880m3/s。“96.8”洪水之后，平灘流量從6000m3/s降到2000m3/s左右。2002年，黃河下游出現(xiàn)流量為1800m3/s的洪水，發(fā)生漫灘災(zāi)情。2003年，黃河河南蘭考段洪水流量為2400m3/s，出現(xiàn)重大漫灘災(zāi)情，灘區(qū)內(nèi)近12萬(wàn)人被洪水圍困。為此，自2002年起，黃委連續(xù)進(jìn)行了五次調(diào)水調(diào)沙，用“人造洪峰”沖刷下游河道，使下游泥沙淤積狀況改善，河道過(guò)流能力逐步提升，下游河道得到全面沖刷，主河槽河底向下沖刷高程平均下降1m，最小過(guò)流能力從實(shí)施前的1800m3/s提高到3810m3/s，使河道的基本功能逐步得以恢復(fù)。4.2現(xiàn)行的水利工程無(wú)法支撐調(diào)水調(diào)沙水庫(kù)異重流是黃河等高含沙河流特有的水流形式，指高含沙水流進(jìn)入庫(kù)區(qū)后遇到清水，由于密度差而潛入清水下面形成一股渾水流，并沿庫(kù)底向壩前行進(jìn)的現(xiàn)象。掌握異重流演進(jìn)規(guī)律，可在異重流到達(dá)水庫(kù)壩前時(shí)，打開(kāi)沖沙閘門，將高含沙渾水排出庫(kù)外，減少水庫(kù)淤積。小浪底水庫(kù)人工塑造的高含沙量異重流是調(diào)水調(diào)沙的重要工作。2004年7月9日世界水利史上首次人工塑造異重流成功過(guò)黃河世界水利史上首次人工塑造的異重流沙峰通過(guò)黃河小浪底水庫(kù)大壩，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明：異重流出庫(kù)泥沙厚度高達(dá)7米。這宣告黃河第三次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn)中難度最大、科技含量最高的成果萬(wàn)家寨、三門峽水庫(kù)“接力”調(diào)水塑造異重流排沙取得成功。根據(jù)九次調(diào)水調(diào)沙的實(shí)踐證明，調(diào)水調(diào)沙作為處理黃河泥沙、維持黃河健康生命的措施是切實(shí)有效的。但現(xiàn)狀骨干工程存在很大的局限性，萬(wàn)家寨、三門峽水庫(kù)庫(kù)容較小，且萬(wàn)家寨水庫(kù)距小浪底水庫(kù)較遠(yuǎn)，調(diào)度時(shí)不確定因素較多，不能滿足人工塑造異重流進(jìn)行泥沙調(diào)節(jié)的要求；北干流河段目前尚無(wú)一座控制性骨干工程，僅有萬(wàn)家寨水庫(kù)和天橋水電站，不能滿足該河段水沙調(diào)控的要求；隨著小浪底水庫(kù)的淤積，小浪底水庫(kù)單庫(kù)調(diào)水調(diào)沙水動(dòng)力不足的局面已逐步顯現(xiàn)。因此，應(yīng)盡快上馬古賢水庫(kù)，構(gòu)建完善的黃河中下游水沙調(diào)控體系，發(fā)揮黃河調(diào)水調(diào)沙的長(zhǎng)期效益。4.3調(diào)水調(diào)沙向生態(tài)用水轉(zhuǎn)移調(diào)水調(diào)沙對(duì)河口三角洲濕地補(bǔ)水