黃河調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行分析

黃河調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行分析

2007年黃河的洪水調(diào)沙量（總轉(zhuǎn)移次數(shù)）始于19日9點(diǎn)。6月3日9點(diǎn)。在滿足防洪工程和海灘區(qū)域安全需求的前提下，實(shí)現(xiàn)了黃河的大規(guī)模集水區(qū)能力。同時(shí)，水庫群水沙的聯(lián)合規(guī)劃和設(shè)計(jì)成功地創(chuàng)造了不同的排水區(qū)的沙子，進(jìn)一步加深了對水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。1洪水洪水調(diào)度運(yùn)行現(xiàn)狀2006年汛后,黃委繼續(xù)按照洪水資源化和水沙聯(lián)合調(diào)控思想,在完全滿足下游工農(nóng)業(yè)用水和河口生態(tài)用水等前提下,通過精細(xì)調(diào)度,為2007年汛前實(shí)施調(diào)水調(diào)沙儲(chǔ)備了足夠的水量。調(diào)水調(diào)沙前(6月19日8時(shí)),萬家寨、三門峽、小浪底3座水庫汛限水位以上共計(jì)蓄水31.31億m3,其中小浪底水庫汛限水位以上蓄水量為25.64億m3。根據(jù)當(dāng)時(shí)水庫蓄水和用水情況開展一次調(diào)水調(diào)沙,沖刷下游主河槽、繼續(xù)擴(kuò)大河道主槽過流能力是十分必要的,客觀上也具備了調(diào)水調(diào)沙所要求的水量條件。另一方面,存在的現(xiàn)實(shí)問題有:①黃河下游高村—孫口河段主槽平灘流量約為3600m3/s,其中彭樓—國那里河段預(yù)估值為3500m3/s,仍是全下游主槽平灘流量最小的河段,黃河下游河道過流能力需要進(jìn)一步擴(kuò)大;②2007年汛前小浪底庫區(qū)干流的淤積形態(tài)發(fā)生了較為明顯的變化,客觀上具備人工塑造異重流排沙出庫、延長小浪底水庫使用壽命的條件;③黃河的水沙和河道沖淤變化十分復(fù)雜,小浪底水庫的長期運(yùn)行仍存在許多技術(shù)難題,需要繼續(xù)探索。2爭端解決2.1指導(dǎo)思想和目標(biāo)(1)發(fā)展洪水調(diào)沙生產(chǎn)運(yùn)行模式通過聯(lián)合調(diào)度萬家寨、三門峽、小浪底等水庫進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙生產(chǎn)運(yùn)行,繼續(xù)擴(kuò)大黃河下游主河槽的行洪輸沙能力,減輕下游河道的防洪壓力,合理使用黃河水資源,維持黃河健康生命。(2)群水沙聯(lián)合調(diào)度①實(shí)現(xiàn)黃河下游河道主槽的全線沖刷,繼續(xù)擴(kuò)大主河槽的排洪輸沙能力;②繼續(xù)探索人工塑造異重流情況下水庫群水沙聯(lián)合調(diào)度的方式,盡最大努力減少庫區(qū)淤積;③進(jìn)一步深化對河道、水庫水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。2.2控制指標(biāo)(1)人工異重流計(jì)算在調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用前,水庫蓄水至975m左右,6月22日前后,按1200m3/s下泄3d,沖刷三門峽庫區(qū)庫尾泥沙,配合三門峽水庫在小浪底庫區(qū)塑造人工異重流。(2)道壓水下泄工況在6月19日前,三門峽水庫維持蓄水位318m。6月22日三門峽開始均勻下泄庫區(qū)的蓄水,至6月29日庫水位降至312m時(shí),加大流量至4000m3/s下泄直至泄空。在臨近泄空時(shí)出庫含沙量迅速增大,之后出現(xiàn)較大流量的高含沙水流,進(jìn)入小浪底庫區(qū)形成異重流。(3)調(diào)控流量及泄放次數(shù)自6月19日起開始加大下泄流量,即6月19日按控制花園口流量為2600m3/s下泄,6月20日按控制花園口流量為3300m3/s下泄,6月21～22日按控制花園口流量為3600m3/s連續(xù)下泄2d后,增加調(diào)控流量至3800m3/s連續(xù)泄放至6月24日,6月24日后仍按花園口流量為3600m3/s下泄。實(shí)時(shí)調(diào)度過程中,視下游河道洪水演進(jìn)、河勢變化、主槽水位高低及工程出險(xiǎn)、引黃供水等情況適當(dāng)加大或減小下泄流量,直至小浪底庫水位降至汛限水位。3稱重和調(diào)沙過程整個(gè)調(diào)水調(diào)沙調(diào)度過程分為調(diào)水期與排沙期兩個(gè)階段。3.1自然洪水先小后小浪底水庫(與西霞院聯(lián)合調(diào)度)6月19日9時(shí)～28日12時(shí),按照自然洪水先小后大的規(guī)律,從2600m3/s增加到3300、3600、3800、3900、4000m3/s下泄。期間(6月21日9時(shí)～28日12時(shí))西霞院水庫按敞泄運(yùn)用。3.2沙子處理(1)萬家充水利導(dǎo)水庫洪水特征6月22日18時(shí)～23日8時(shí),萬家寨水庫按日平均出庫流量1200m3/s控泄;鑒于黃河上游有一次明顯的洪水過程且洪量較大,為確保萬家寨水庫7月1日前降至汛限水位和小浪底水庫塑造異重流的需要,6月23日8時(shí)起,萬家寨水庫按流量不小于1500m3/s下泄3d,之后7月1日前降至汛限水位。(2)門峽水庫泄空三門峽水庫從6月19日8時(shí)開始加大流量下泄,逐步降低水位至313m;6月28日12時(shí)起,三門峽水庫按4000m3/s控泄,直至水庫泄空后按敞泄運(yùn)用;7月1日17時(shí)起,三門峽水庫按400m3/s下泄,轉(zhuǎn)入汛期正常運(yùn)用,控制庫水位不超過305m。(3)水庫立法過程6月28日12時(shí)～7月3日9時(shí),按照自然洪水消落和涵閘沖沙需要,在異重流高含沙水流出庫期間調(diào)減下泄流量,防止花園口站洪峰增值過大。出庫水流先后經(jīng)歷了3600、3000、3600、2600、1500m3/s控泄“臺(tái)階”。7月3日9時(shí)起,小浪底水庫逐步回蓄,運(yùn)用水位按不高于汛限水位225m控制;期間西霞院水庫按400m3/s均勻下泄。調(diào)水調(diào)沙期間,小浪底水庫共計(jì)泄水39.72億m3,小浪底至花園口區(qū)間來水0.45億m3,水庫補(bǔ)水25.64億m3,進(jìn)入黃河下游水量為41.01億m3,利津入海水量為36.28億m3。(4)異重流在小浪底水庫內(nèi)的釋放6月26日,萬家寨水庫下泄水流進(jìn)入三門峽水庫。27日8時(shí),三門峽下泄流量達(dá)到1010m3/s,于18:30在小浪底庫區(qū)HH19斷面下游1200m處觀測到異重流,異重流厚度為4.14m,最大測點(diǎn)流速0.91m/s,最大測點(diǎn)含沙量43.5kg/m3,標(biāo)志著異重流已在小浪底水庫內(nèi)產(chǎn)生。6月28日12時(shí),黃河防總調(diào)度三門峽水庫以4000m3/s的大流量下泄,28日13時(shí)18分,三門峽水庫下泄水流洪峰流量為4910m3/s,下泄清水對三門峽至小浪底河段產(chǎn)生了強(qiáng)烈沖刷。28日23時(shí)48分,在小浪底庫區(qū)HH15斷面觀測到異重流潛入,實(shí)測最大異重流厚度為10.8m,最大流速達(dá)到2.87m/s,最大含沙量為85.1kg/m3。29日20時(shí),高含沙異重流出庫,小浪底站含沙量達(dá)到14kg/m3。6月30日10時(shí),小浪底站實(shí)測最大含沙量達(dá)107kg/m3,推算排沙洞出庫含沙量達(dá)230kg/m3,排沙一直持續(xù)到7月2日16時(shí)。3.3河南、山東河段(1)整個(gè)下游除有少部分工程存在上提下挫現(xiàn)象,整體上河勢較為穩(wěn)定。(2)截至7月3日,黃河下游灘區(qū)共有33處75.48km生產(chǎn)堤偎水,其中:河南河段共有14處生產(chǎn)堤偎水,偎水長度為32.83km,偎水水深為0.1～0.5m;山東河段共有19處、42.65km生產(chǎn)堤偎水,偎水水深為0.1～1.0m。(3)黃河下游有72處工程累計(jì)出險(xiǎn)639壩次,除河南河段的古城控導(dǎo)工程為較大險(xiǎn)情外,其他均為一般險(xiǎn)情。河南河段有38處工程出險(xiǎn)560壩次,搶險(xiǎn)用石6.11萬m3、鉛絲81.19t;山東河段有34處工程出險(xiǎn)79壩次,搶險(xiǎn)用石1.24萬m3、鉛絲10.03t。4試驗(yàn)效果4.1水庫、利津河段6月19日9時(shí)開始至7月7日20時(shí)河道水流演進(jìn)結(jié)束,小浪底水庫出庫沙量為0.2611億t,利津站輸沙量為0.5240億t,考慮河段引沙,小浪底—利津河段沖刷0.2880億t,見表1。4.2主流的主溝流量變化(1)下底風(fēng)壓m本次調(diào)水調(diào)沙與2006年調(diào)水調(diào)沙相比,最高水位(見表2)花園口站僅高0.01m、夾河灘站偏低0.14m,相應(yīng)流量分別增加了520、300m3/s;高村、孫口兩站分別高0.13、0.14m,相應(yīng)流量分別增大260、280m3/s;艾山以下各站高0.18～0.25m,相應(yīng)流量平均增大90m3/s。(2)同流量水位下降本次調(diào)水調(diào)沙落水期與漲水期相比,同流量水位都有不同程度的下降,3000m3/s同流量水位一般下降0.14～0.16m。高村站下降最大,為0.23m;其次為孫口和艾山兩站,均下降0.16m;夾河灘和利津兩站水位略有抬升,但絕對值很小,分別為0.03、0.08m。(3)河道主河槽最小平灘流量根據(jù)水位流量關(guān)系線、生產(chǎn)堤偎水情況,經(jīng)初步分析,黃河下游河道主河槽最小平灘流量由調(diào)水調(diào)沙前的3500m3/s增大到3630m3/s。在部分生產(chǎn)堤擋水的情況下,艾山以上河道主河槽安全通過了3980m3/s的最大流量。4.3小浪底水庫異重流排沙能力三門峽水庫出庫沙量6012萬t,小浪底水庫異重流排沙2611萬t,排沙比達(dá)43.4%,實(shí)現(xiàn)了調(diào)整三門峽、小浪底庫區(qū)淤積形態(tài)的既定目標(biāo)。5文明安知縣黃建國:黃帝成文明(1)在人工塑造異重流方面進(jìn)一步積累了經(jīng)驗(yàn)。依靠水庫蓄水和河道來水,充分利用自然的力量,通過精確調(diào)度萬家寨、三門峽、小浪底等水利樞紐工程,在小浪底庫區(qū)塑造人工異重流、調(diào)整淤積形態(tài)、加大小浪底水庫排沙量等方面積累了新的經(jīng)驗(yàn)。本次排沙量比前3次排沙量總和還多948萬t。(2)加深了對下游河道水沙演進(jìn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)黃河中游發(fā)生高含沙洪水時(shí),黃河小浪底—花園口河段多次發(fā)生洪峰增值現(xiàn)象,主要為河道受細(xì)顆粒泥沙影響、糙率發(fā)生變化所致。本次小浪底水庫高含沙異重流出庫后,將小浪底出庫流量由3600m3/s調(diào)減到3000m3/s,相應(yīng)時(shí)段花園口出現(xiàn)了4050m3/s的流量,成功地避免了花園口洪峰增值過大導(dǎo)致下游漫灘的可能,減輕了工程防守負(fù)擔(dān)。(3)團(tuán)結(jié)奮斗、密切協(xié)作是調(diào)水調(diào)沙取得成功的保證。在國家防總、水利部的領(lǐng)導(dǎo)下,在晉、陜、豫、魯4省及沿黃各級(jí)政府的全力支持下,各級(jí)防指及黃河防辦精心組織工程防守和黃河下游灘區(qū)防守,確保了防洪工程安全和灘區(qū)安全;小浪底建管局、萬家寨水利樞紐有限公司克服困難、顧全大局,嚴(yán)格執(zhí)行黃河防總的調(diào)度指令,為確保人工塑造異重流試驗(yàn)成功和調(diào)水調(diào)沙目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ);黃委所屬單位按照黃河防總的部署全力投入調(diào)水調(diào)沙工作,圓滿完成了方案制定、水沙監(jiān)測和預(yù)報(bào)、引黃供水調(diào)度、巡壩查險(xiǎn)和搶險(xiǎn)等任務(wù)。(4)為河道整治工程設(shè)計(jì)提供了原型觀測數(shù)據(jù)。黃河下游河道整治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為4000m3/s,本次調(diào)水調(diào)沙在小浪底以下出現(xiàn)了4000m3/s