黃河水庫群水沙化聯(lián)合調(diào)度管理的若干思考

1、黃河水庫群水沙資源化結(jié)合調(diào)度管理的假設(shè)干考慮摘要：本文通過對黃河2022年秋汛洪水調(diào)度理論、黃河水沙資源和處理洪水泥沙措施的分析研究，提出要對黃河進(jìn)展水庫群水沙資源化結(jié)合調(diào)度管理的理念，水沙一體化、“科學(xué)攔蓄、調(diào)排有序、挖放結(jié)合、分滯兼顧的調(diào)度管理思想及“場次洪水汛限水位、洪水泥沙調(diào)度實行兩個“二級分化、拓寬分水分沙途徑、水庫群一體化調(diào)度等措施。并提出了相關(guān)施行建議。關(guān)鍵詞：水庫群水沙資源化結(jié)合調(diào)度黃河12022年黃河秋汛洪水泥沙調(diào)度管理理論1.1調(diào)度過程自8月下旬10月中旬，黃河流域涇渭洛河和三花間出現(xiàn)了歷史上少有的50余天的持續(xù)性降雨，干、支流相繼出現(xiàn)10屢次洪水，其中渭河發(fā)生了“首尾相連

2、的6次洪水過程。調(diào)度經(jīng)歷了以下階段：第一階段：攔洪蓄水、削峰減災(zāi)。9月6日之前，由于小浪底水庫未到達(dá)后汛期(9月11日10月23日)汛限水位248，考慮2022年黃河下游供水及引黃濟津水資源的平安，水庫以攔洪蓄水、削峰為主運用，按調(diào)度方案逐步向后汛期汛限水位過渡(9月110日是汛限水位的過渡期)。第二階段：防洪預(yù)泄、調(diào)水調(diào)沙。9月6日小浪底水庫水位到達(dá)245.83，庫內(nèi)已經(jīng)形成渾水水庫，渾水層厚約24，壩前淤積面高程到達(dá)182.5。預(yù)估將來6d潼關(guān)站徑流量約10.5億3、小花間徑流量5.3億3。假如繼續(xù)采取攔洪蓄水運用方式，小浪底水庫水位將很快打破248，對后汛期水庫防洪運用、庫區(qū)減淤、閘門防

3、淤堵和發(fā)電平安等將產(chǎn)生嚴(yán)重影響。小浪底水庫從9月6日按照防洪預(yù)泄調(diào)度運用，并結(jié)合施行調(diào)水調(diào)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179以下；同時，黃河下游蘭考段出現(xiàn)漫灘，由于“二級懸河形勢嚴(yán)峻，漫灘洪水迅速形成幾米深的堤溝河，對黃河大堤平安產(chǎn)生威脅，給整個黃河流域的防洪形勢增加了不利因素；引黃濟津也已經(jīng)開場，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250，即將到達(dá)進(jìn)展大壩250260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日完畢了防洪預(yù)泄調(diào)度，改為按日均4003/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

4、，9月23日小浪底水庫水位到達(dá)253.75。小浪底水庫大壩為新壩，為保證大壩平安，決定250260階段蓄水水位要緩慢抬升，9月底前不得超過255，10月底前不得超過260。小浪底水庫以確保大壩平安為主、兼顧減輕下游防洪搶險壓力、減少下游灘區(qū)損失，按控制花園口流量不超過27003/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了260，10月15日最高到達(dá)265.69。經(jīng)專家論證，要求小浪底水庫水位盡快降到260以下。根據(jù)水情預(yù)報，僅靠小浪底水庫調(diào)節(jié)，水位短時間很難降下來，決定三門峽水庫于10月16日提早蓄水運用，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

5、蘭考蔡集消費堤潰口，漫灘面積2.3萬h2，水圍村莊114個，人口近12萬人。洪水偎堤長度35k，堤前最大水深5。東明縣徐集水位到達(dá)68.88，超出“96.8洪水漫灘水位0.34，接近歷史最高水位。由于漫灘時間已到達(dá)屢次把花園口站可能形成的500060003/s的洪峰，削減至25003/s左右，防止了因黃河下游大面積漫灘而導(dǎo)致的大部分黃河大堤普遍長時間、高水位擋水可能出現(xiàn)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(qū)廣闊人民群眾生命財產(chǎn)平安。2022年的秋汛洪水，各水庫假設(shè)與小花間清水“對接后，在花園口站形成了流量為24003/s、含沙量30kg/3的水沙過程。在調(diào)度過程中，進(jìn)展

6、了三門峽、小浪底、陸渾、故縣4庫水沙結(jié)合調(diào)度。三門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(dāng)調(diào)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)展控泄運用，穩(wěn)定和延長小花間有利于小浪底配水配沙的洪水過程。期間小浪底水庫入庫水量24.25億3，沙量0.585億t，平均含沙量24.1kg/3；下泄水量18.25億3，沙量0.74億t，平均流量16903/s，平均含沙量40.5kg/3；通過小花間的加水加沙，相應(yīng)花園口站水量27.49億3，沙量0.856億t，平均流量23903/s，平均含沙量31.1kg/3；利津站水量27.19億3，沙量1.207億t

7、，平均流量23303/s，平均含沙量44.4kg/3。9月17日小浪底水庫渾水層全部泄完后，當(dāng)出庫流量21003/s時，出庫含沙量只有7kg/3左右，已不能排出更多的泥沙，到達(dá)平安的前提下，盡量兼顧水庫蓄水，進(jìn)展了龍羊峽、劉家峽、萬家寨、小浪底水庫的綜合水量協(xié)調(diào)。適當(dāng)減小上游水庫的泄量，盡量把水多蓄在龍、劉兩庫，同時到達(dá)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50億3，為當(dāng)年秋季和來年春季黃河下游用水、引黃濟津、確保黃河不斷流儲藏平安、黃河下游防洪平安、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題、三門峽和小浪底庫區(qū)減淤、黃河下游河道主

8、槽過洪才能恢復(fù)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平安檢驗，緩解黃河下游搶險的困難場面、小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙孔洞組合試驗，兼顧伊洛河下游防洪平安根底平安的前提下，尊重專家意見，遵守報告報批程序，充分考慮技術(shù)、經(jīng)濟、社會、科研等綜合因素，從調(diào)度理念和理論上屢次打破了調(diào)度規(guī)程。2對“上攔下排、兩岸分滯和“攔、排、放、調(diào)、挖的重新認(rèn)識2.1新形勢下提出的問題“上攔下排、兩岸分滯在一個較長的時期指導(dǎo)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(zāi)害起到了決定性作用?！皵r、排、放、調(diào)、挖處理和利用泥沙的措施也得到了有效的理論。但是，隨著新的治水思路的提出和黃河

9、防洪工程體系的變化，也提出了許多新的問題：(1)上攔。小浪底水庫建成后三門峽水庫如何運用；在當(dāng)前河道條件下，以小浪底水庫為主的水庫群結(jié)合調(diào)度如何調(diào)控洪水。(2)下排。黃河下游主槽排洪才能如何盡快恢復(fù)；消費堤存在的利弊；河道行洪與灘區(qū)平安和經(jīng)濟開展的關(guān)系如何協(xié)調(diào)。(3)分滯。北金堤要不要廢除，南北展如何定位；分洪動用東平湖與東線南水北調(diào)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；怎樣通過水庫群實現(xiàn)水沙資源化結(jié)合多目的調(diào)度。(5)“上攔下排、兩岸分滯和“攔、排、放、調(diào)、挖的內(nèi)在機理，怎樣使其協(xié)調(diào)一致等等。2.2認(rèn)識問題歸結(jié)為：在經(jīng)濟社會背景已發(fā)生很大變化的條件下，在當(dāng)前以小浪底水庫為

10、主的水庫群的多目的調(diào)度、多種矛盾鋒利、協(xié)調(diào)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(rèn)識，“攔、排、放、調(diào)、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(diào)、挖存在以下缺乏：(1)洪水的資源屬性不明晰。汛期的洪水是黃河水資源的組成部分，而不單純是致災(zāi)的控制對象，把洪水作為資源來利用和管理考慮得不夠。(2)洪水處理的對象、目的、措施單一化，即存在就洪水論洪水、就減災(zāi)論減災(zāi)、就工程論工程的情況。(3)把洪水處理和泥沙處理相別離，割裂了水和沙的有機聯(lián)絡(luò)，脫離了黃河水沙統(tǒng)一治理的自然規(guī)律。因此，對黃河洪水泥沙的處理，要按照現(xiàn)階段經(jīng)濟社會開展的需求和工

11、程、技術(shù)、法規(guī)、政策等條件的答應(yīng)來重新認(rèn)識。3水庫群水沙資源化結(jié)合調(diào)度管理的考慮3.1按照洪水的資源屬性確定其處理原那么和目的，對洪水資源進(jìn)展合理配置黃河是資源性缺水的河流，1987年國務(wù)院批準(zhǔn)“八七分水方案，對多年平均580億3的徑流量，按370億3分配給沿黃省區(qū)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的程度，才不致加速黃河下游河道的惡化。據(jù)有關(guān)部門屢次測算，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200240億3(這一部分水量主要是汛期洪水，大部分無法應(yīng)用)。因此，黃河天然徑流量580億3中，可引用的水量不過

12、360億3左右。從“八七分水方案中可以注意到以下幾點：(1)分水方案只考慮了沖沙和生活、消費、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，大部分無法應(yīng)用；(5)非汛期的水已根本部分水量不經(jīng)過調(diào)控是達(dá)不到?jīng)_沙作用的。所以，“八七分水方案預(yù)留的汛期沖沙用水假如不進(jìn)展調(diào)節(jié)，只是個理論數(shù)字，實際是沒有保證的。因此，對大洪水要攔洪削峰，保證防洪平安，對多數(shù)中小洪水也要調(diào)洪調(diào)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，由于非汛期的水已根本分完，用來持續(xù)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

13、，以備非汛期使用。所以，無論從供水或沖沙來講，汛期的洪水都是資源。大洪水是水資源的短時間過剩，小洪水是水資源的時段性缺乏處理洪水和“攔、排、放、調(diào)、挖處理利用泥沙的措施從理念、方案上分開已不符合當(dāng)前黃河治理開發(fā)的需要。因此，不管是洪水處理還是泥沙處理，都要同時算水帳和沙帳，同時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，要盡量防止對河道減淤不利的流量過程，即便對大洪水，在攔洪削峰的同時，在洪水過程的峰前和峰后階段，也要調(diào)節(jié)出適宜的水沙過程，做到水庫和河道減淤。三門峽多年運用的情況、龍羊峽和劉家峽水庫運用對內(nèi)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(yán)重萎縮對排洪的影響都說

14、明，以前我們注重了對水的處理和利用，而對沙的重視不夠。2022年汛期黃河上中下游同時出現(xiàn)小水大險情的場面，是這種處理思想的集中表現(xiàn)之一。這就提醒我們，既要重視水對沙的作用，也絲毫不能無視沙對水的影響，洪水處理和泥沙處理要并重。有必要對黃河治理的規(guī)劃、工程設(shè)計、管理運行方案審視補充，按“水沙并重的原那么和“攔、排、放、調(diào)、挖的關(guān)聯(lián)性顯然，上述攔、排、分處理洪水的同時，也攔注排走、分出了泥沙；同樣，處理泥沙的各種措施也同時消耗著水資源。處理泥沙措施中的“放根本等同于“分，“調(diào)是“排的優(yōu)化措施。且“調(diào)本質(zhì)上也包含著調(diào)出合適減淤、減少不必要的漫灘流量過程，所以“調(diào)也是處理洪水的措施之一。因此，在黃河防

15、洪、供水調(diào)度及調(diào)水調(diào)沙調(diào)度中，黃河的水和沙不管從物理屬性、調(diào)度理念、還是實際調(diào)度過程，始終是互相關(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根本上是一致的。把處理利用水沙的工程措施和調(diào)度思想結(jié)合在一起，水和沙處理利用方針可綜合為：科學(xué)攔蓄，調(diào)排有序，挖放結(jié)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那么小浪底水庫初期運用階段有較大的可調(diào)節(jié)庫容，為靈敏地發(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(yīng)該對小浪底水庫進(jìn)展彈性調(diào)度。按洪水資源化的理念，汛期水庫的調(diào)度

16、不能只考慮防洪單一目的，因此，不能只按防洪單一要求確定一個汛限水位。由于汛限水位與水沙過程和調(diào)度目的有關(guān)聯(lián)，可以根據(jù)汛期的不同階段、河道來水的流量級、洪水過程和徑流量、含沙量和泥沙粒度級配以及不同階段的主要調(diào)度目的，實行不同的“場次洪水汛限水位。“場次洪水汛限水位包含2個概念：(1)不同時段的不同洪水有不同確實定汛限水位的原那么，按此原那么每場洪水都有相應(yīng)不同的汛限水位；(2)在時間概念上，只要符合調(diào)度目的、有平安的預(yù)泄流量和預(yù)泄時間，就應(yīng)該允許水庫蓄水位高出汛限水位，當(dāng)一場洪水到來前提早預(yù)泄至汛限水位。這樣，可以預(yù)防后期來水特枯造成水資源缺乏。對于小浪底水庫，短時間超汛限水位的水量可按滿足一

17、次調(diào)水調(diào)沙的水量掌握。為便于操作，小浪底水庫“場次洪水汛限水位的劃定可概化到時段，并進(jìn)一步細(xì)化?？煞譃?月15日以前、7月15日8月15日、8月15日9月10日、9月1030日、10月份以后幾個時段，按照時段洪水發(fā)生的頻率及調(diào)度目的確定相應(yīng)汛限水位。對三小(三門峽小董)間、渭河等低含沙洪水，干流潼關(guān)水文站20003/s流量以下的低含沙基流，考慮預(yù)泄時間和水量可以制定較高的“場次洪水汛限水位。根據(jù)“場次洪水汛限水位進(jìn)展水庫實時調(diào)度，對水情沙情預(yù)報預(yù)見期、測驗精度有較高的要求。如今氣象監(jiān)測和水文預(yù)報測報技術(shù)已有較大的進(jìn)步，細(xì)化水庫的實時調(diào)度技術(shù)上已經(jīng)具備了條件。要制定相應(yīng)洪水的不同調(diào)度預(yù)案，首先要

18、重點分析主要目的和其他目的的相關(guān)關(guān)系，明確相應(yīng)的調(diào)度原那么和規(guī)程。要運用氣象、水情、調(diào)度耦合數(shù)學(xué)模型進(jìn)步調(diào)洪演算和方案比擬的速度。在黃河上，要把沙情預(yù)報正式列入水文工作內(nèi)容。鑒于“場次洪水汛限水位比擬有利的調(diào)水調(diào)沙流量和含沙量難以施行，對水庫水沙結(jié)合調(diào)度有很大的限制。延長小浪底的使用壽命，不能以加重黃河下游河道淤積為代價。由于調(diào)水調(diào)沙流量到達(dá)35003/s左右時，排沙才能將大大增加，從辯證的觀點，為了可以長期有效地減緩小浪底水庫的淤積，近期適當(dāng)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機，盡量多地調(diào)控出有利于恢復(fù)下游主槽排洪排沙才能的水沙過程是必要的，措施是調(diào)度實行兩個“二

19、級分化。(1)洪水泥沙調(diào)度“二級分化。對于高含沙、較大洪水要堅持“淤灘刷槽的調(diào)度，對含沙量較小的中、小洪水要適當(dāng)攔蓄削峰，靈敏地進(jìn)展“調(diào)水調(diào)沙調(diào)度。通過洪水泥沙調(diào)度的“二級分化并配合其它措施，解決“主槽萎縮和“二級懸河的不利場面，盡快恢復(fù)下游主槽的過洪才能。通過把含沙量較低的中小洪水調(diào)控成平灘流量級的“調(diào)水調(diào)沙流量，可防止因漫灘造成的堤防防守和控導(dǎo)工程搶險困難。在當(dāng)前“二級懸河形勢嚴(yán)峻的情況下，實際上是防汛的一種重要措施和有效手段，符合通過洪水調(diào)度盡量減小災(zāi)害、保證工程平安的目的。(2)平水調(diào)度“二級分化。汛期的平水期和非汛期的水庫調(diào)度要按已研究的成果，盡量防止不利于下游減淤的流量出現(xiàn)，要通過

20、水庫的調(diào)節(jié)，進(jìn)展小于8003/s或大于24003/s(小于漫灘流量)的“二級分化調(diào)度，防止方案地向兩岸補充地下水。當(dāng)前黃河下游沖積平原淺層地下水過度開采，存在嚴(yán)重的水源缺乏，從長遠(yuǎn)來看，將成為這一廣闊區(qū)域經(jīng)濟社會開展的最大制約。有方案地在黃河兩岸開拓包括南北展在內(nèi)的調(diào)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，這個地區(qū)地下水的補充是國家戰(zhàn)略資源的儲藏。河口地區(qū)形成的年代不遠(yuǎn)，由于河口堤防過早的延伸修建，影響了自然鋪沙，使黃河尾閭過快延伸，給黃河的治理帶來很多難以解決的問題。同時，造成河口地區(qū)土地鹽堿嚴(yán)重，開發(fā)利用價值不高。從黃河的長治久安和河口地區(qū)長遠(yuǎn)開展考

21、慮，要盡快立法，將西河口以下劃為可控制的“泛濫區(qū)，對這些區(qū)域進(jìn)展分洪分沙規(guī)劃，修建必要的工程，對群眾進(jìn)展近間隔 短時間遷移，近期限制規(guī)模型的開發(fā)利用，恢復(fù)這些區(qū)域黃河自然行洪鋪沙的特性。對尾閭的一定區(qū)域要劃為“自然泛濫區(qū)，嚴(yán)格控制人類活動的影響，恢復(fù)尾閭“淤積、延伸、擺動、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(qū)的長遠(yuǎn)開展開展的必然2022年秋汛，小浪底水庫為保證主要調(diào)度目的的實現(xiàn)，根據(jù)來水來沙情況和工程條件的變化，靈敏地實現(xiàn)多目的統(tǒng)一調(diào)度的理論證明，包括黃河下游灘區(qū)在內(nèi)的經(jīng)濟社會的開展對水庫的多目的調(diào)度有很大的需求。水庫群的多目的調(diào)度包括水庫群設(shè)計功能的多目的和不同水庫之間多目

22、的的統(tǒng)一，既要通過一體化的統(tǒng)一調(diào)度實現(xiàn)綜合目的，也要兼顧各水庫的設(shè)計效益?；颉八膸炻?lián)調(diào)，所以黃河水庫群的多目的統(tǒng)一調(diào)度管理首先需要按?綜合利用水庫調(diào)度通那么?的規(guī)定，制定黃河水庫群綜合調(diào)度方案。制定黃河水庫群綜合調(diào)度方案，應(yīng)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(fù)雜性，通過2022年調(diào)度的理論和認(rèn)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題需要進(jìn)一步開展研究。如汛期水位的上下與水庫淤積的近期遠(yuǎn)期關(guān)系；在運用初期庫容較大的情況下，區(qū)域洪水或“場次洪水汛限水位與防洪、攔沙排沙、蓄水的關(guān)系；延長小浪底水庫攔沙壽命與近期首先考慮恢復(fù)黃河

23、下游主槽過洪才能原那么的辯證關(guān)系；小浪底水庫的調(diào)度與減輕下游“二級懸河的關(guān)系；分級洪水和分級預(yù)報情況下的水庫調(diào)度；洪水管理和洪水資源化與黃河不斷流及防洪的關(guān)系；水沙結(jié)合調(diào)度的原那么；供水的長期小流量調(diào)度和發(fā)電的調(diào)峰調(diào)度與下游主槽淤積的關(guān)系；“調(diào)水調(diào)沙的水沙條件與當(dāng)前主槽過洪才能低及水量缺乏的矛盾；等等。這些問題在小浪底初設(shè)中有的不可能做得很細(xì)，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題，而這些問題我們在調(diào)度理論中都必須盡量解決好。應(yīng)該看到，在調(diào)度管理中科學(xué)地解決好各方面的問題，如今的認(rèn)識和經(jīng)歷都還很不夠。因此，除了盡量編制較詳細(xì)的調(diào)度方案外，還要有一個好的調(diào)度理念和調(diào)度思想，在遵循根本原那么的前提下，利用小浪底庫容較大的有利時機，創(chuàng)造一個和諧、有利于研究創(chuàng)新、有利于水庫群調(diào)度進(jìn)步的環(huán)境也是很需要的。應(yīng)該在保證平安部分功能，但從水沙結(jié)合調(diào)度的角度，三門峽水庫和小浪底水庫的結(jié)合調(diào)度是必要的。在2022年調(diào)水調(diào)沙調(diào)度中，9月18日小浪底水庫水位為249.07、出庫含沙量僅有