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黄委:重塑黄河健康生命——“十一五”黄河调水调沙工作回顾
  2010-12-02 15:38  

  本站讯 自2002年以来,黄河水利委员会成功开展了大规模的调水调沙原型科学试验和生产实践,建立和完善了调水调沙指标体系,实现了人工塑造异重流并排沙出库,创立了基于小浪底水库单库调节为主、空间尺度水沙对接、干流水库群水沙联合调度的三种黄河调水调沙基本模式,初步建立了黄河水沙调控理论,丰富并发展了黄河治理开发理念和措施。

  “十一五”期间,黄河水利委员会共开展了8次调水调沙生产运行,主要有2006至2010年每年汛前的调水调沙,2007年7月、2010年7月和8月结合防洪调度开展的汛期调水调沙。8次调水调沙取得了丰硕的成果,也获得了很多认识和启示。

  一、黄河下游河道主槽实现全线冲刷,行洪排沙能力显著提高

  “十一五”期间,调水调沙理论和技术不断丰富发展。通过8次生产实践,对调水调沙3种基本模式和调控指标进行了优化和完善,提出了水沙多年调节和水库、河道水沙联合调度的思想,增加了河口生态调度的目标,深化了对小浪底水库人工塑造异重流技术和高含沙洪水演进规律的认识,随着黄河下游河道最小过流能力不断增大,进一步扩展了调水调沙的调度空间,调水调沙的理论和技术不断丰富发展,为黄河水沙调控体系建设和完善提供了有力支撑。

  “十一五”期间,在总结分析黄河3次调水调沙试验成果的基础上,每次调水调沙生产实践都保证了较大流量的持续历时在9天以上,使得山东河段的主槽冲刷发展更加充分。根据统计,8次调水调沙进入下游总水量为308.23亿立方米,入海总沙量为4.01亿吨,实现了下游主槽全线冲刷,共冲刷1.91亿吨。

  “十一五”期间,黄河下游主槽河底高程平均冲刷降低0.8米,主槽最小过流能力由2006年汛前的3300立方米每秒恢复到2010年的4000立方米每秒,洪水时滩槽分流比得到改善,“二级悬河”形势开始缓解,下游滩区“小水大漫滩”状况得到初步改善。

  二、成功塑造人工异重流,探索了汛期结合防洪调度,实施水库、河道水沙联合调度的新模式

  “十一五”期间,在总结分析黄河第三次调水调沙试验成果的基础上,提出了更加科学合理的人工塑造异重流技术方案,小浪底水库异重流排沙效果增强,排沙比平均达到58.5%,尤其是2010年汛前调水调沙通过降低小浪底水库人工塑造异重流对接水位,充分利用三门峡水库318米以下蓄水,塑造大流量、长历时的冲刷水流,与历次汛前调水调沙相比,小浪底水库对接水位为最低,清水泄放过程冲刷力最强、持续时间最长,大大提高了冲刷性异重流排沙效果,排沙比高达150%,进一步深化了对水库异重流运行规律的认识,也从具体生产实践中检验了黄河中游水沙调控体系“1+1>2”的减淤调度目标。

  针对2010年汛期两场不同类型的洪水,在保障防洪安全的前提下,打“时间差、空间差”,通过实施中游水库群不同模式的水沙联合调度,取得了防洪安全和水库、河道减淤的双赢结果。2010年7月份洪水,虽然根据预报,花园口站仅为4000立方米每秒量级洪水,潼关站最大含沙量超过200千克每立方米,但泾渭河及伊洛河同时来水,伊河洪水超过20年一遇。根据天气预报,实施了三门峡、小浪底、陆浑、故县水库群“时间差、空间差”的组合调度,陆浑、故县水库适度拦洪削峰错峰,实施冲泄;三门峡实施控泄敞泄;小浪底水库控泄、凑泄、冲泄调度,使防洪调度与塑造协调水沙关系得以紧密结合和统一,是一次非常好的原型试验。2010年8月份洪水,是基于山陕区间、泾渭河及北洛河局部暴雨洪水形成的多峰型洪水,具有点源面广、来水分散、量级小、含沙量高的特点。根据中游降雨预报,实施了万家寨、三门峡、小浪底水库群“时间差、空间差”的组合调度。三门峡水库采用先控泄直至敞泄方式运用;小浪底水库提前预泄清水冲刷下游河道并降低库水位,再借助三门峡大流量下泄过程在库区形成冲刷型高含沙水流和浑水异重流,并排沙出库;抓住宁蒙停灌期间,万家寨较大入库流量过程和水库蓄水较多的有利时机,洪水后期万家寨水库按1800立方米每秒控泄两天以上,正好衔接在渭河洪水退水尾部,起到整合“散兵游勇”,形成潼关站较长历时大于2100立方米每秒的水流过程,借此时机,三门峡水库速蓄速冲运用,下泄较大的流量过程作用在小浪底水库低水位的边界条件之上,从而形成较长历时的冲刷型异重流,并排沙出库。以上两场洪水调度,前期清水预泄冲刷小花间河道淤积泥沙,然后塑造协调水沙过程,尽量多地输沙入海,后期加大水库低水位排沙,将泥沙置放于小花间河段,待下次清水冲刷。调度过程体现了水库、河道联合水沙调度和泥沙跨场次、跨年度调节的思想,进一步拓展了中游水库群水沙调控体系处理不同类型洪水的水沙联合调度模式,丰富了汛期调水调沙的内涵。

  三、调整了小浪底库区淤积形态,生态调度使得河口三角洲湿地生态系统得到改善

  实践证明,在水库拦沙初期乃至拦沙后期的运用过程中,为了塑造下游河道协调的水沙关系,对入库泥沙进行调控时,即便板涧河口以上峡谷段发生淤积甚至超出设计平衡淤积纵剖面,“侵占”了部分长期有效库容,在黄河中游发生较大流量级的洪水时或水库蓄水为主人工塑造入库水沙过程,凭借小浪底库段优越的库形条件,使水流冲刷前期淤积物,恢复占用的长期有效库容,相当于一部分长期有效库容可以重复用以调水调沙,做到“侵而不占”,增强了小浪底水库运用的灵活性和调控水沙的能力,对泥沙的多年调节、长期塑造协调的水沙关系意义重大。

  从2008年调水调沙开始,考虑了生态调度目标,并采用了相应的调度方案。特别是在2010年汛前调水调沙中,通过生态调度,黄河三角洲刁口河流路实现了全线过流。3年的生态调度累计向河口三角洲湿地补水8512万立方米,湿地水面面积增加了12.42万亩,湿地生态系统恢复效果进一步显现。

  通过“十一五”期间调水调沙的实践,丰富了调水调沙的理论与技术,取得了良好的水库、河道减淤效果,并显著地改善了河口地区生态环境,黄河调水调沙理论与实践分别获得了2006年黄河水利委员会科学技术进步特等奖,2008年河南省科学技术进步一等奖,还申报了2010年国家科学技术进步一等奖。

责编:朱朝明