黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考

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黄河水库群水沙资源化联合调度管理的若干思考

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2648 0


1、2003年黄河秋汛洪水泥沙调度管理实践

  1.1、调度过程 

  自8月下旬~10月中旬,黄河流域泾渭洛河和三花间出现了历史上少有的50余天的持续性降雨,干、支流相继出现10多次洪水,其中渭河发生了“首尾相连”的6次洪水过程。调度经历了以下阶段:

  第一阶段:拦洪蓄水、削峰减灾。9月6日之前,由于小浪底水库未达到后汛期(9月11日~10月23日)汛限水位248m,考虑2004年黄河下游供水及引黄济津水资源的安全,水库以拦洪蓄水、削峰为主运用,按调度方案逐步向后汛期汛限水位过渡(9月1~10日是汛限水位的过渡期)。

  第二阶段:防洪预泄、调水调沙。9月6日小浪底水库水位达到245.83m,库内已经形成浑水水库,浑水层厚约24m,坝前淤积面高程达到182.5m.预估未来6d潼关站径流量约10.5亿m3、小花间径流量5.3亿m3.如果继续采取拦洪蓄水运用方式,小浪底水库水位将很快突破248m,对后汛期水库防洪运用、库区减淤、闸门防淤堵和发电安全等将产生严重影响。小浪底水库从9月6日按照防洪预泄调度运用,并结合实施调水调沙。

  9月17日小浪底水库浑水层全部泄完,坝前淤积面降低至179m以下;同时,黄河下游兰考段出现漫滩,由于“二级悬河”形势严峻,漫滩洪水迅速形成几米深的堤沟河,对黄河大堤安全产生威胁,给整个黄河流域的防洪形势增加了不利因素;引黄济津也已经开始,国家防办对降低引黄济津的含沙量提出了要求;小浪底水库水位已接近250m,即将达到进行大坝250~260m水位蓄水检验的条件。综合考虑这些因素,小浪底水库9月18日结束了防洪预泄调度,改为按日均400m3/s下泄。

  第三阶段:确保大坝、兼顾下游。渭河第四号洪峰9月21日已在华县站形成,9月23日小浪底水库水位达到253.75m.小浪底水库大坝为新坝,为保证大坝安全,决定250~260m阶段蓄水水位要缓慢抬升,9月底前不得超过255m,10月底前不得超过260m.小浪底水库以确保大坝安全为主、兼顾减轻下游防洪抢险压力、减少下游滩区损失,按控制花园口流量不超过2700m3/s拦洪控泄运用。

  在控泄运用中,10月6日小浪底库水位超过了260m,10月15日最高达到265.69m.经专家论证,要求小浪底水库水位尽快降到260m以下。根据水情预报,仅靠小浪底水库调节,水位短时间很难降下来,决定三门峡水库于10月16日提前蓄水运用,以减轻小浪底水库高水位蓄水压力。

  第四阶段:配合堵串、腾库防凌。9月18日兰考蔡集生产堤溃口,漫滩面积2.3万hm2,水围村庄114个,人口近12万人。洪水偎堤长度35km,堤前最大水深5m.东明县徐集水位达到68.88m,超出“96.8”洪水漫滩水位0.34m,接近历史最高水位。

  由于漫滩时间已达到40多天,东明堤防出现较多的渗水和管涌险情,被水围困群众生活受到较大影响,小浪底大坝也已经过250m以上近40d高水位考验。经综合研究分析,决定小浪底水库260m以上水位蓄水时间可以延长,要求控泄小浪底下泄流量,配合蔡集于10月底完成堵串。小浪底水库10月26日开始按花园口流量不超过500m3/s控泄,蔡集堵串完成后,继续按花园口不超过2500m3/s流量缓慢泄水,为防凌腾出库容。按照11月底小浪底库水位维持在259m左右的防凌预案要求,11月18日小浪底库水位258.56m,秋汛调度过程结束。

  1.2、调度效果

  1.2.1、拦洪削峰,实现了减灾目标 多次把花园口站可能形成的5000~6000m3/s的洪峰,削减至2500m3/s左右,避免了因黄河下游大面积漫滩而导致的大部分黄河大堤普遍长时间、高水位挡水可能出现的大量渗水、管涌险情,大大减轻了黄河下游的防洪压力。

  保障了滩区广大人民群众生命财产安全。2003年的秋汛洪水,各水库若按常规调度运用,黄河下游除高滩区外,其余将全部漫滩,预估漫滩面积达27.87万hm2,占全部滩区的74%;淹没耕地17.47万hm2,占全部耕地的77%;被水围困人口将达130万人,需外迁45万人。而实际漫滩面积约3.33万hm2,水围人口不到14万人。

  1.2.2 调水调沙,实现了减淤目标,9月6~18日,在进行防洪预泄调度的同时,利用小浪底水库调控出库含沙量,使水库下泄的“浑水”与小花间清水“对接”后,在花园口站形成了流量为2400m3/s、含沙量30kg/m3的水沙过程。

  在调度过程中,进行了三门峡、小浪底、陆浑、故县4库水沙联合调度。三门峡水库敞泄排洪排沙;小浪底控泄前期以小水大沙运用为主,中期适当调减含沙量,后期清水冲刷下游河道;陆浑水库自然滞洪运用;故县水库配合陆浑水库进行控泄运用,稳定和延长小花间有利于小浪底配水配沙的洪水过程。期间小浪底水库入库水量24.25亿m3,沙量0.585亿t,平均含沙量24.1kg/m3;下泄水量18.25亿m3,沙量0.74亿t,平均流量1690m3/s, 平均含沙量40.5kg/m3;通过小花间的加水加沙,相应花园口站水量27.49亿m3,沙量 0.856亿t,平均流量2390m3/s,平均含沙量31.1kg/m3;利津站水量27.19亿m3,沙量1.207亿t,平均流量2330m3/s,平均含沙量44.4kg/m3.

  9月17日小浪底水库浑水层全部泄完后,当出库流量2100m3/s时,出库含沙量只有7kg/m3左右,已不能排出更多的泥沙,达到了小浪底水库尽量多排泥沙的预定目标。调水调沙前后下游主要测验断面同流量水位明显降低,2000m3/s时水位降低0.2~0.4m,2500m3/s时降低0.1~0.3m.主槽过洪能力(平滩流量)均有不同程度增加,增幅一般在100~400m3/s 之间。

  1.2.3、实现了洪水资源化,在保证防洪安全的前提下,尽量兼顾水库蓄水,进行了龙羊峡、刘家峡、万家寨、小浪底水库的综合水量协调。适当减小上游水库的泄量,尽量把水多蓄在龙、刘两库,同时达到减小河道基流,减轻小浪底水库防洪压力的目的。小浪底水库蓄水到允许范围的最高水位,增加水量近50亿m3,为当年秋季和来年春季黄河下游用水、引黄济津、确保黄河不断流储备了充足的水源。

  1.2.4、为水库群的水沙联合多目标调度积累了经验,2003年的洪水调度中不同水库、不同阶段始终存在着主次多个目标。通过调度实现了小浪底水库大坝安全、黄河下游防洪安全、最大限度地降低潼关高程、解决小浪底水库闸前防淤堵问题、三门峡和小浪底库区减淤、黄河下游河道主槽过洪能力恢复与减淤、黄河洪水资源化、尽量减少下游漫滩损失,小浪底水库分阶段蓄水的大坝安全检验,缓解黄河下游抢险的困难局面、小浪底水库调水调沙孔洞组合试验,兼顾伊洛河下游防洪安全及科学试验等多种目标的有机结合和统一。

  1.3、调度特点

  1.3.1、水沙特点,峰小量大、含沙量较小、发生时间晚、持续时间长。秋汛洪水潼关站总水量为115亿m3,最大洪峰流量为4350m3/s;平均含沙量为27.7kg/m3;水量集中在9月份以后;调度期持续85d.

  1.3.2、工程特点,小浪度有较大库容,265m以下防洪库容有67.1亿m3;下游河道新工程多,基础浅,平滩流量长时间冲刷造成工程出险多。

  1.3.3、灾情特点,黄河下游漫滩面积小,但淹没时间长,社会影响较大。

  1.3.4、调度特点 

  (1)进行了水库群水沙多目标联合调度,分阶段突出了调度重点;

  (2)超汛限水位运行;

  (3)调蓄了中小洪水;

  (4)维持了长时间的平滩流量,花园口水文站2000m3/s以上流量持续67d;

  (5)三门峡水库长时间敞泄拉沙,较好地实现了降低潼关高程。与2003年汛前相比,潼关高程降低了0.88m;

  (6)在小浪底水库调度的关键时期,万家寨水库和三门峡水库联合运用,实现了更大范围的水库群联合调度;

  (7)始终坚持了洪水资源化的调度思想;

  (8)在调度中积极进行了规划设计部门、调度部门、运行单位、上 级主管部门和专家的交互会商;

  (9)在确保防洪安全的前提下,尊重专家意见,遵守报告报批程序,充分考虑技术、经济、社会、科研等综合因素,从调度理念和实践上多次突破了调度规程。

  2、对“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”的重新认识

  2.1、新形势下提出的问题“上拦下排、两岸分滞”在一个较长的时期指导了防洪工程体系的形成,为有效控制洪水、减轻黄河下游的洪水灾害起到了决定性作用。“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙的措施也得到了有效的实践。但是,随着新的治水思路的提出和黄河防洪工程体系的变化,也提出了许多新的问题:

  (1)上拦。小浪底水库建成后三门峡水库如何运用;在当前河道条件下,以小浪底水库为主的水库群联合调度如何调控洪水。

  (2)下排。黄河下游主槽排洪能力如何尽快恢复;生产堤存在的利弊;河道行洪与滩区安全和经济发展的关系如何协调。

  (3)分滞。北金堤要不要废除,南北展如何定位;分洪动用东平湖与东线南水北调的关系。

  (4)如何发挥小浪底水库在洪水资源化等方面的作用;怎样通过水库群实现水沙资源化联合多目标调度。

  (5)“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”的内在机理,怎样使其协调一致等等。

  2.2、认识问题归结为:在经济社会背景已发生很大变化的条件下,在当前以小浪底水库为主的水库群的多目标调度、多种矛盾尖锐、协调关系困难 的情况下,“上拦下排、两岸分滞”的洪水处理措施要不要重新认识,“拦、排、放、调、 挖”处理和利用泥沙的措施怎样定位。综合分析,“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”存在以下不足:

  (1)洪水的资源属性不清晰。汛期的洪水是黄河水资源的组成部分,而不单纯是致灾的控制对象,把洪水作为资源来利用和管理考虑得不够。

  (2)洪水处理的对象、目标、措施单一化,即存在就洪水论洪水、就减灾论减灾、就工程论工程的情况。

  (3)把洪水处理和泥沙处理相分离,割裂了水和沙的有机联系,脱离了黄河水沙统一治理的自然规律。

  因此,对黄河洪水泥沙的处理,要按照现阶段经济社会发展的需求和工程、技术、法规、政策等条件的许可来重新认识。

  3、水库群水沙资源化联合调度管理的思考

  3.1、按照洪水的资源属性确定其处理原则和目标,对洪水资源进行合理配置

  黄河是资源性缺水的河流,1987年国务院批准“八七”分水方案,对多年平均580亿m3的径流量,按370亿m3分配给沿黄省区使用的方案,是因为“为了黄河治理和防洪的需要,必须留有一定的输沙入海水量,尽可能保持每年淤积泥沙不大于4亿t的水平,才不致加速黄河下游河道的恶化”。据有关部门多次测算,为了保证河道淤积泥沙每年不大于4亿t,至少需要冲沙水量200~240亿m3(这一部分水量主要是汛期洪水,大部分无法应用)。因此,黄河天然径流量580亿m3中,可引用的水量不过360亿m3左右。从“八七”分水方案中可以注意到以下几点:

  (1)分水方案只考虑了冲沙和生活、生产、灌溉两部分用水;

  (2)先留足了冲沙用水;

  (3)冲沙用水是汛期全部的水;

  (4)汛期洪水除冲沙外,大部分无法应用;

  (5)非汛期的水已基本分完。

  而实际情况是,首先,汛期多数时间处于小于2000m3/s以下不利于冲沙的小流量的平水期,据统计,1986~2002年潼关水文站7~10月份小于2000m3/s流量的天数年均101d,占82%,相应径流量为72.12亿m3,占7~10月径流总量105.24亿m3的68.53%,这部分水量不经过调控是达不到冲沙作用的。所以,“

防渗膜是以pe膜作为基材,与土工布复合而成的防渗材料,它的防渗性能主要取决于pe膜。东方防渗膜应用的pe膜,主要有聚氯乙烯和聚乙烯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

八七”分水方案预留的汛期冲沙用水如果不进行调节,只是个理论数字,实际是没有保证的。因此,对大洪水要拦洪削峰,保证防洪安全,对多数中小洪水也要调洪调峰,既减轻对防洪的威胁,又保证汛期的水能充分发挥冲沙功能。其次,由于非汛期的水已基本分完,用来持续河道、近海、湿地等的生态用水必须 依靠汛期的洪水资源。因此,对后汛期的洪水要争取多蓄一些,以备非汛期使用。

  所以,无论从供水或冲沙来讲,汛期的洪水都是资源。大洪水是水资源的短时间过剩,小洪水是水资源的时段性不足,都需要对其进行必要的调节。要把汛期的洪水纳入全年的水帐中,按照多目标的需求合理配置,并根据配置的用途确定其调控的方式。

  3.2、实现水沙一体化调度管理

  3.2.1、水沙一体化调度管理是黄河治理的必然,洪水处理和泥沙处理要并重,小浪底水库参与联合调度以后,从工程上有了水沙联合调度的条件,从目标上提出了水沙联合调度的要求,再把“上拦下排、两岸分滞”处理洪水和“拦、排、放、调、挖”处理 利用泥沙的措施从理念、方案上分开已不符合当前黄河治理开发的需要。因此,不管是洪水处理还是泥沙处理,都要同时算水帐和沙帐,同时分析水资源利用和减淤、生态的综合效益。在小流量供水阶段,要尽量避免对河道减淤不利的流量过程,即便对大洪水,在拦洪削峰的同时,在洪水过程的峰前和峰后阶段,也要调节出合适的水沙过程,做到水库和河道减淤。

  三门峡多年运用的情况、龙羊峡和刘家峡水库运用对内蒙河道的影响、多年的不利水沙条件造成的渭河、黄河河道严重萎缩对排洪的影响都说明,以前我们注重了对水的处理和利用,而对沙的重视不够。2003年汛期黄河上中下游同时出现小水大险情的局面,是这种处理思想的集中表现之一。这就提醒我们,既要重视水对沙的作用,也丝毫不能忽视沙对水的影响,洪水处理和泥沙处理要并重。有必要对黄河治理的规划、工程设计、管理运行方案审视补充,按“水沙并重”的原则予以完善。

  3.2.2、“上拦下排、两岸分滞”和“拦、排、放、调、挖”的关联性 显然,上述拦、排、分处理洪水的同时,也拦住、排走、分出了泥沙;同样,处理泥沙的各种措施也同时消耗着水资源。处理泥沙措施中的“放”基本等同于“分”,“调”是“排” 的优化措施。且“调”实质上也包含着调出适合减淤、减少不必要的漫滩流量过程,所以“ 调”也是处理洪水的措施之一。因此,在黄河防洪、供水调度及调水调沙调度中,黄河的水和沙不管从物理属性、调度理念、还是实际调度过程,始终是相互关联,密不可分的。除了水保措施拦沙和疏浚挖沙外,处理洪水和泥沙的主要措施基本上是一致的。

  把处理利用水沙的工程措施和调度思想结合在一起,水和沙处理利用方针可综合为:科学拦蓄,调排有序,挖放结合,分滞兼顾。在这里,水和沙都是资源,包括了洪水和小水。

  3.3、要遵循“洪水泥沙处理利用符合资源整体配置利用”的原则,科学进行水沙联合调度管理

  3.3.1、科学拦蓄——确定“场次洪水汛限水位”小浪底水库初期运用阶段有较大的可调节库容,为灵活地发挥防洪、减淤、供水等功能,更好地发挥效益提供了条件。从水资源综合利用和合理拦沙的角度,应该对小浪底水库进行弹性调度。

  按洪水资源化的理念,汛期水库的调度不能只考虑防洪单一目标,因此,不能只按防洪单一要求确定一个汛限水位。由于汛限水位与水沙过程和调度目标有关联,可以根据汛期的不同阶段、河道来水的流量级、洪水过程和径流量、含沙量和泥沙粒度级配以及不同阶段的主要调度目标,实行不同的“场次洪水汛限水位”。“场次洪水汛限水位”包含2个概念:

  (1)不同时段的不同洪水有不同的确定汛限水位的原则,按此原则每场洪水都有相应不同的汛限水位;

  (2)在时间概念上,只要符合调度目标、有安全的预泄流量和预泄时间,就应该允许水库蓄水位高出汛限水位,当一场洪水到来前提前预泄至汛限水位。这样,可以预防后期来水特枯造成水资源不足。对于小浪底水库,短时间超汛限水位的水量可按满足一次调水调沙的水量掌握。

  为便于操作,小浪底水库“场次洪水汛限水位”的划定可概化到时段,并进一步细化。可分为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月份以后几个时段,按照时段洪水发生的频率及调度目标确定相应汛限水位。对三小(三门峡~小董)间、渭河等低含沙洪水,干流潼关水文站2000m3/s流量以下的低含沙基流,考虑预泄时间和水量可以制定较高的“场次洪水汛限水位”。

  根据“场次洪水汛限水位”进行水库实时调度,对水情沙情预报预见期、测验精度有较高的要求。现在气象监测和水文预报测报技术已有较大的进步,细化水库的实时调度技术上已经具备了条件。要制定相应洪水的不同调度预案,首先要重点分析主要目标和其他目标的相关关系,明确相应的调度原则和规程。要运用气象、水情、调度耦合数学模型提高调洪演算和方案比较的速度。在黄河上,要把沙情预报正式列入水文工作内容。鉴于“场次洪水汛限水位”进行水库实时调度的复杂性,还要制定必要的应急调度预案。

  3.3.2、调排有序——要把恢复主槽过洪排沙能力作为近期的主要目标 黄河下游主槽严重萎缩,使整个河道排洪能力降低,导致中、小洪水给防洪带来很大压力,滩区受灾频繁,问题突出,比较有利的调水调沙流量和含沙量难以实施,对水库水沙联合调度有很大的限制。延长小浪底的使用寿命,不能以加重黄河下游河道淤积为代价。由于调水调沙流 量达到3500m3/s左右时,排沙能力将大大增加,从辩证的观点,为了能够长期有效地减缓小浪底水库的淤积,近期适当牺牲小浪底的淤沙库容,利用小浪底水库运用初期有较大库容的有利时机,尽量多地调控出有利于恢复下游主槽排洪排沙能力的水沙过程是必要的,措施是调度实行两个“二级分化”。

  (1) 洪水泥沙调度“二级分化”。对于高含沙、较大洪水要坚持“淤滩刷槽”的调度,对含沙量较小的中、小洪水要适当拦蓄削峰,灵活地进行“调水调沙”调度。通过洪水泥沙调度的“二级分化”并配合其它措施,解决“主槽萎缩”和“二级悬河”的不利局面,尽快恢复下游主槽的过洪能力。通过把含沙量较低的中小洪水调控成平滩流量级的“调水调沙”流量,可避免因漫滩造成的堤防防守和控导工程抢险困难。在当前“二级悬河”形势严峻的情况下,实际上是防汛的一种重要措施和有效手段,符合通过洪水调度尽量减小灾害、保证工程安全的目的。

  (2) 平水调度“二级分化”。汛期的平水期和非汛期的水库调度要按已研究的成果,尽量避免不利于下游减淤的流量出现,要通过水库的调节,进行小于800m3/s或大于2400m3/s( 小于漫滩流量)的“二级分化”调度,避免出现冲上段淤下段的现象,从而影响整个下游河道主槽的冲淤调整和过洪能力。

  3.3.3、挖放结合,分滞兼顾——拓宽分水分沙的途径对于超标准洪水,除利用分滞洪区短期分滞洪水外,要考虑洪水和泥沙的资源化,有计划地向两岸补充地下水。当前黄河下游冲积平原浅层地下水过度开采,存在严重的水源不足,从长远来看,将成为这一广大区域经济社会发展的最大制约。有计划地在黄河两岸开辟包括南北展在内的调蓄洪水工程和更多的沉沙池,利用大洪水资源补充两岸地下水是值得的。从某种意义上讲,这个地区地下水的补充是国家战略资源的储备。

  河口地区形成的年代不远,由于河口堤防过早的延伸修建,影响了自然铺沙,使黄河尾闾过快延伸,给黄河的治理带来很多难以解决的问题。同时,造成河口地区土地盐碱严重,开发利用价值不高。从黄河的长治久安和河口地区长远发展考虑,要尽快立法,将西河口以下划为可控制的“泛滥区”,对这些区域进行分洪分沙规划,修建必要的工程,对群众进行近距离短时间迁移,近期限制规模型的开发利用,恢复这些区域黄河自然行洪铺沙的特性。对尾闾的一定区域要划为“自然泛滥区”,严格控制人类活动的影响,恢复尾闾“淤积、延伸、摆动、改道”的自然特性。这对黄河的治理、改善河口生态和河口地区的长远发展是有利的。

  3.4、实现水库群的多目标统一调度管理

  3.4.1、多目标调度是经济社会发展的必然,2003年秋汛,小浪底水库为保证主要调度目标的实现,根据来水来沙情况和工程条件的变化,灵活地实现多目标统一调度的实践证明,包括黄河下游滩区在内的经济社会的发展对水库的多目标调度有很大的需求。水库群的多目标调度包括水库群设计功能的多目标和不同水库之间多目标的统一,既要通过一体化的统一调度实现综合目标,也要兼顾各水库的设计效益。

  水库群的多目标统一调度管理是水沙资源化及其效益、矛盾的关联性决定的。水库群要联合调度,发挥防洪、减淤、供水、发电等效益,对于综合的目标其效益是一致的,对于各自的利益其效益是矛盾的,而水库群的综合效益和单个水库的利益都要争取最大化,一体化的统一调度管理就成为必然。

  3.4.2、效益一体化的水库群调度方案 黄河防总面临的一直是“三库联调”或“四库联调”,所以黄河水库群的多目标统一调度管理首先需要按《综合利用水库调度通则》的规定,制定黄河水库群综合调度方案。

  制定黄河水库群综合调度方案,应以小浪底水库为主体。由于小浪底水库拦沙初期运用阶段的复杂性,通过2003年调度的实践和认识,要合理的发挥小浪底水库防洪(凌)、减淤、供水、灌溉、发电的综合效益,在拦沙运用初期有许多问题需要进一步开展研究。如汛期水位的高低与水库淤积的近期远期关系;在运用初期库容较大的情况下,区域洪水或“场次洪水汛限水位”与防洪、拦沙排沙、蓄水的关系;延长小浪底水库拦沙寿命与近期首先考虑恢复黄 河下游主槽过洪能力原则的辩证关系;小浪底水库的调度与减轻下游“二级悬河”的关系;分级洪水和分级预报情况下的水库调度;洪水管理和洪水资源化与黄河不断流及防洪的关系;水沙联合调度的原则;供水的长期小流量调度和发电的调峰调度与下游主槽淤积的关系:“调水调沙”的水沙条件与当前主槽过洪能力低及水量不足的矛盾等等。这些问题在小浪底初设中有的不可能做得很细,有的是近几年提出的要求或黄河发生了新的情况变化需要研究的问题,而这些问题我们在调度实践中都必须尽量解决好。

  应该看到,在调度管理中科学地解决好各方面的问题,现在的认识和经验都还很不够。因此,除了尽量编制较具体的调度方案外,还要有一个好的调度理念和调度思想,在遵循基本原则的前提下,利用小浪底库容较大的有利时机,创造一个和谐、有利于研究创新、有利于水库群调度进步的环境也是很需要的。应该在保证安全、科学运行的前提下,鼓励创造性的优化调度,给调度者更大的自由度去发挥工程最大的综合效益。

  综合调度方案要改变以往只制定四库联合防洪调度方案的思想,要把防洪、减淤、供水、发电综合在一起,联合算水帐,沙帐和电帐,以求综合效益的最大。

  3.4.3、三门峡水库和小浪底水库的联合调度是水库群水沙联合调度的主体之一 

  小浪底水库建成后代替了三门峡水库的大部分功能,但从水沙联合调度的角度,三门峡水库和小浪底水库的联合调度是必要的。在2003年调水调沙调度中,9月18日小浪底水库水位为249.07m、出库含沙量仅有7kg/m3的事实说明靠小浪底水库的蓄水很难冲走库内淤积的泥沙,对利用水库调节小流量蓄水为主进行调水调沙的调度,此时即便有水,也需要改变水流在小浪底水库的运动形态,使之尽量接近河道水流的状态。这个任务需要三门峡水库来完成。对潼关水文站流量小于2000m3/s、含沙量小于30kg/m3的基流,利用三门峡水库蓄一部分,在水库蓄水够一次调水调沙水量时,三门峡水库按设计方案泄水,在小浪底水库形成类似河道径流或水库异重流,可以加大小浪底水库的排沙比。如果三门峡水库在小于2000m3/s的流量时全部敞泄,小浪底水库达到汛限水位时进出库平衡运用,必然造成对下游河道主槽冲淤不利的水沙过程。否则,单靠小浪底水库调节,既增加库内的淤积,也不利于增大水库排沙比。黄河防总2002年和2003年的调度实践证明,利用三门峡水库的微调,在小浪底水库形成或干预异重流是可行的。这样的调度主要在汛期,由于三门峡水库高水位时间短,不致造成严重淤积,少量的淤积本汛期就有可能冲下来。而对小浪底来讲,可以较有效地减少水库淤积,同时有利于维持合适的水位,避免出现2002年调水调沙后遇严重枯水造成水资源紧张的局面,保证水资源安全。这种运行方式的可行性应加强研究。

  3.4.4、一体化的管理体制 水库群一体化水沙联合调度应该有一个好的体制作支撑。黄河中游干支流小浪底、三门峡、陆浑、故县4个水库应该组建成统一管理的集团公司,在共同担负防洪减淤任务的同时,统一协调供水、发电效益的调度。

  4、结语

  由于黄河下游主河槽淤积严重,“二级悬河”形势严峻,大洪水对防洪安全威胁很大,中、小洪水也能造成“小流量、高水位”、加重黄河防洪的压力。同时,黄河水资源的严重不足给经济社会发展和生态环境带来愈加显著的影响,对水沙资源化提出了更高的要求。随着小浪底水库投入运用,处理利用黄河洪水和泥沙的工程体系趋于完善,为水利信息化提供了更先进的技术支撑。对需求和条件的变化需要研究、并改变黄河洪水泥沙处理利用的理念和措施,2003年秋汛洪水调度的实践说明,黄河水沙资源化联合调度管理是必须和可行的。今后规划设计和调度管理工作者面临的重要任务是继续加强研究、细化措施和规程,使黄河的水沙资源充分发挥作用。

  作者:廖义伟,从事防汛、水文、信息化、通信等方面研究。


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