黄河调水调沙运行分析

黄河调水调沙运行分析

2007年黄河的洪水调沙量（总转移次数）始于19日9点。6月3日9点。在满足防洪工程和海滩区域安全需求的前提下，实现了黄河的大规模集水区能力。同时，水库群水沙的联合规划和设计成功地创造了不同的排水区的沙子，进一步加深了对水沙运动规律的理解。1洪水洪水调度运行现状2006年汛后,黄委继续按照洪水资源化和水沙联合调控思想,在完全满足下游工农业用水和河口生态用水等前提下,通过精细调度,为2007年汛前实施调水调沙储备了足够的水量。调水调沙前(6月19日8时),万家寨、三门峡、小浪底3座水库汛限水位以上共计蓄水31.31亿m3,其中小浪底水库汛限水位以上蓄水量为25.64亿m3。根据当时水库蓄水和用水情况开展一次调水调沙,冲刷下游主河槽、继续扩大河道主槽过流能力是十分必要的,客观上也具备了调水调沙所要求的水量条件。另一方面,存在的现实问题有:①黄河下游高村—孙口河段主槽平滩流量约为3600m3/s,其中彭楼—国那里河段预估值为3500m3/s,仍是全下游主槽平滩流量最小的河段,黄河下游河道过流能力需要进一步扩大;②2007年汛前小浪底库区干流的淤积形态发生了较为明显的变化,客观上具备人工塑造异重流排沙出库、延长小浪底水库使用寿命的条件;③黄河的水沙和河道冲淤变化十分复杂,小浪底水库的长期运行仍存在许多技术难题,需要继续探索。2争端解决2.1指导思想和目标(1)发展洪水调沙生产运行模式通过联合调度万家寨、三门峡、小浪底等水库进行调水调沙生产运行,继续扩大黄河下游主河槽的行洪输沙能力,减轻下游河道的防洪压力,合理使用黄河水资源,维持黄河健康生命。(2)群水沙联合调度①实现黄河下游河道主槽的全线冲刷,继续扩大主河槽的排洪输沙能力;②继续探索人工塑造异重流情况下水库群水沙联合调度的方式,尽最大努力减少库区淤积;③进一步深化对河道、水库水沙运动规律的认识。2.2控制指标(1)人工异重流计算在调水调沙运用前,水库蓄水至975m左右,6月22日前后,按1200m3/s下泄3d,冲刷三门峡库区库尾泥沙,配合三门峡水库在小浪底库区塑造人工异重流。(2)道压水下泄工况在6月19日前,三门峡水库维持蓄水位318m。6月22日三门峡开始均匀下泄库区的蓄水,至6月29日库水位降至312m时,加大流量至4000m3/s下泄直至泄空。在临近泄空时出库含沙量迅速增大,之后出现较大流量的高含沙水流,进入小浪底库区形成异重流。(3)调控流量及泄放次数自6月19日起开始加大下泄流量,即6月19日按控制花园口流量为2600m3/s下泄,6月20日按控制花园口流量为3300m3/s下泄,6月21～22日按控制花园口流量为3600m3/s连续下泄2d后,增加调控流量至3800m3/s连续泄放至6月24日,6月24日后仍按花园口流量为3600m3/s下泄。实时调度过程中,视下游河道洪水演进、河势变化、主槽水位高低及工程出险、引黄供水等情况适当加大或减小下泄流量,直至小浪底库水位降至汛限水位。3称重和调沙过程整个调水调沙调度过程分为调水期与排沙期两个阶段。3.1自然洪水先小后小浪底水库(与西霞院联合调度)6月19日9时～28日12时,按照自然洪水先小后大的规律,从2600m3/s增加到3300、3600、3800、3900、4000m3/s下泄。期间(6月21日9时～28日12时)西霞院水库按敞泄运用。3.2沙子处理(1)万家充水利导水库洪水特征6月22日18时～23日8时,万家寨水库按日平均出库流量1200m3/s控泄;鉴于黄河上游有一次明显的洪水过程且洪量较大,为确保万家寨水库7月1日前降至汛限水位和小浪底水库塑造异重流的需要,6月23日8时起,万家寨水库按流量不小于1500m3/s下泄3d,之后7月1日前降至汛限水位。(2)门峡水库泄空三门峡水库从6月19日8时开始加大流量下泄,逐步降低水位至313m;6月28日12时起,三门峡水库按4000m3/s控泄,直至水库泄空后按敞泄运用;7月1日17时起,三门峡水库按400m3/s下泄,转入汛期正常运用,控制库水位不超过305m。(3)水库立法过程6月28日12时～7月3日9时,按照自然洪水消落和涵闸冲沙需要,在异重流高含沙水流出库期间调减下泄流量,防止花园口站洪峰增值过大。出库水流先后经历了3600、3000、3600、2600、1500m3/s控泄“台阶”。7月3日9时起,小浪底水库逐步回蓄,运用水位按不高于汛限水位225m控制;期间西霞院水库按400m3/s均匀下泄。调水调沙期间,小浪底水库共计泄水39.72亿m3,小浪底至花园口区间来水0.45亿m3,水库补水25.64亿m3,进入黄河下游水量为41.01亿m3,利津入海水量为36.28亿m3。(4)异重流在小浪底水库内的释放6月26日,万家寨水库下泄水流进入三门峡水库。27日8时,三门峡下泄流量达到1010m3/s,于18:30在小浪底库区HH19断面下游1200m处观测到异重流,异重流厚度为4.14m,最大测点流速0.91m/s,最大测点含沙量43.5kg/m3,标志着异重流已在小浪底水库内产生。6月28日12时,黄河防总调度三门峡水库以4000m3/s的大流量下泄,28日13时18分,三门峡水库下泄水流洪峰流量为4910m3/s,下泄清水对三门峡至小浪底河段产生了强烈冲刷。28日23时48分,在小浪底库区HH15断面观测到异重流潜入,实测最大异重流厚度为10.8m,最大流速达到2.87m/s,最大含沙量为85.1kg/m3。29日20时,高含沙异重流出库,小浪底站含沙量达到14kg/m3。6月30日10时,小浪底站实测最大含沙量达107kg/m3,推算排沙洞出库含沙量达230kg/m3,排沙一直持续到7月2日16时。3.3河南、山东河段(1)整个下游除有少部分工程存在上提下挫现象,整体上河势较为稳定。(2)截至7月3日,黄河下游滩区共有33处75.48km生产堤偎水,其中:河南河段共有14处生产堤偎水,偎水长度为32.83km,偎水水深为0.1～0.5m;山东河段共有19处、42.65km生产堤偎水,偎水水深为0.1～1.0m。(3)黄河下游有72处工程累计出险639坝次,除河南河段的古城控导工程为较大险情外,其他均为一般险情。河南河段有38处工程出险560坝次,抢险用石6.11万m3、铅丝81.19t;山东河段有34处工程出险79坝次,抢险用石1.24万m3、铅丝10.03t。4试验效果4.1水库、利津河段6月19日9时开始至7月7日20时河道水流演进结束,小浪底水库出库沙量为0.2611亿t,利津站输沙量为0.5240亿t,考虑河段引沙,小浪底—利津河段冲刷0.2880亿t,见表1。4.2主流的主沟流量变化(1)下底风压m本次调水调沙与2006年调水调沙相比,最高水位(见表2)花园口站仅高0.01m、夹河滩站偏低0.14m,相应流量分别增加了520、300m3/s;高村、孙口两站分别高0.13、0.14m,相应流量分别增大260、280m3/s;艾山以下各站高0.18～0.25m,相应流量平均增大90m3/s。(2)同流量水位下降本次调水调沙落水期与涨水期相比,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,为0.23m;其次为孙口和艾山两站,均下降0.16m;夹河滩和利津两站水位略有抬升,但绝对值很小,分别为0.03、0.08m。(3)河道主河槽最小平滩流量根据水位流量关系线、生产堤偎水情况,经初步分析,黄河下游河道主河槽最小平滩流量由调水调沙前的3500m3/s增大到3630m3/s。在部分生产堤挡水的情况下,艾山以上河道主河槽安全通过了3980m3/s的最大流量。4.3小浪底水库异重流排沙能力三门峡水库出库沙量6012万t,小浪底水库异重流排沙2611万t,排沙比达43.4%,实现了调整三门峡、小浪底库区淤积形态的既定目标。5文明安知县黄建国:黄帝成文明(1)在人工塑造异重流方面进一步积累了经验。依靠水库蓄水和河道来水,充分利用自然的力量,通过精确调度万家寨、三门峡、小浪底等水利枢纽工程,在小浪底库区塑造人工异重流、调整淤积形态、加大小浪底水库排沙量等方面积累了新的经验。本次排沙量比前3次排沙量总和还多948万t。(2)加深了对下游河道水沙演进规律的认识。研究发现,当黄河中游发生高含沙洪水时,黄河小浪底—花园口河段多次发生洪峰增值现象,主要为河道受细颗粒泥沙影响、糙率发生变化所致。本次小浪底水库高含沙异重流出库后,将小浪底出库流量由3600m3/s调减到3000m3/s,相应时段花园口出现了4050m3/s的流量,成功地避免了花园口洪峰增值过大导致下游漫滩的可能,减轻了工程防守负担。(3)团结奋斗、密切协作是调水调沙取得成功的保证。在国家防总、水利部的领导下,在晋、陕、豫、鲁4省及沿黄各级政府的全力支持下,各级防指及黄河防办精心组织工程防守和黄河下游滩区防守,确保了防洪工程安全和滩区安全;小浪底建管局、万家寨水利枢纽有限公司克服困难、顾全大局,严格执行黄河防总的调度指令,为确保人工塑造异重流试验成功和调水调沙目标的实现奠定了基础;黄委所属单位按照黄河防总的部署全力投入调水调沙工作,圆满完成了方案制定、水沙监测和预报、引黄供水调度、巡坝查险和抢险等任务。(4)为河道整治工程设计提供了原型观测数据。黄河下游河道整治工程设计标准为4000m3/s,本次调水调沙在小浪底以下出现了4000m3/s