实施洪水泥沙管理维持黄河健康生命 实施洪水泥沙管理维持黄河健康生命 实施洪水泥沙管理维持黄河健康生命
摘要:河流的高程度开发利用,带来了防洪、灌溉、供水、发电等巨大社会、经济效益,但是,天然洪水水沙过程改变了,水库淤积了,河床抬高了,河道断流了……这种现象在黄河上尤为严重。河流和人类一样是有生命的,人类对水、河流的开发利用应有一定限度,否则就会影响河流的健康,进而影响人类自己。
关键词:泥沙 管理 黄河
流的高程度开发利用,带来了防洪、灌溉、供水、发电等巨大社会、经济效益,但是,天然洪水水沙过程改变了,水库淤积了,河床抬高了,河道断流了……这种现象在黄河上尤为严重。河流和人类一样是有生命的,人类对水、河流的开发利用应有一定限度,否则就会影响河流的健康,进而影响人类自己。
“维持黄河健康生命”是一种新的治河理念,其初步理论框架为:“维持黄河健康生命”是黄河治理的终极目标,“堤防不决口,河道不断流,污染不超标,河床不抬高”是体现其终极目标的四个主要标志。河流生命的核心是水,命脉是流动。河流生命的形成、发展与演变是一个自然过程,有其自身的发展规律,并对外界行为有着巨大的反作用力和规范性。初步考虑,要实现“维持黄河健康生命”的目标,黄河治理应通过九条途径,即:减少入黄泥沙的措施建设;流域及相关地区水资源利用的有效管理;增加黄河水资源量的外流域调水方案研究;黄河水沙调控体系建设;制定黄河下游河道科学合理的治理方略;使下游河道主槽不萎缩的水量及其过程塑造;满足降低污径比使水质不超标的水量补充要求;治理黄河河口,以尽量减少其对下游河道的反馈影响;黄河三角洲生态系统的良性维持。
对于黄河下游的洪水泥沙管理来讲,维持黄河健康生命的内涵具体可描述为:利用中游水库群的水沙联合调度塑造协调的水沙关系,恢复、维持下游主槽过流能力;利用人工、自然的措施逐步缓解“二级悬河”严峻形势,调整滩槽洪水期分流比,减少“横河、斜河、滚河、顺堤行洪”几率,确保黄河安澜;将具有典型滞洪沉沙功能的黄河下游滩区纳入蓄滞洪区管理,滩区享受国家蓄滞洪区补偿政策,从政策面上构筑人、河、沙和谐的管理环境,以使洪水泥沙管理能够实施和延续。
一、黄河中、下游洪水控制现状
目前,黄河下游防洪的关键性控制工程小浪底水利枢纽工程已经建成,并于2001年投入运用。除了正在规划阶段的中游碛口、古贤和沁河河口村水库外,黄河中下游的防洪体系已基本建立,以万家寨、三门峡、小浪底、陆浑、故县五座水库为主形成了水库联合调度体系。1998年以来,国家又加大了对黄河下游治理的投入力度,开展了下游堤防加高加固,险点处理,险工加高改建和河道整治工程建设,形成了河道工程体系,以东平湖、北金堤、南北展等蓄滞洪区形成了蓄滞洪体系。水文、通讯、组织指挥、抢险救灾等防洪非工程措施也在近些年得到了发展和提高,整体上使黄河下游防洪形势明显改观。上述工程体系“上拦下排,两岸分滞”和非工程措施构成了当前黄河下游总的洪水控制现状。
二、洪水泥沙管理的实现途径
黄河复杂难治的主要症结在于“水少、沙多,水沙关系不协调”,因此,只有抓住这一主要矛盾,正确认识和处理洪水与泥沙问题,才能真正实现由洪水控制向洪水泥沙管理的转变。
自古以来,黄河洪水威胁一直是中华民族的心腹之患。经过多年建设,现已初步形成“上拦下排,两岸分滞”的工程体系,基本具备了控制和处理洪水的“硬件”。同时,随着“数字黄河”工程建设的加快,“数字防汛”等一系列“软件”逐步配套,这些“硬件”和“软件”构成了较为完整的黄河防洪体系。依靠这一体系,可以针对不同量级的洪水实施有效控制和高效利用,也可以根据治黄需求,通过联合调度塑造洪水,防止河道萎缩,减少河道淤积,实现由过去单一控制洪水向洪水泥沙管理的转变。
1有效控制黄河大洪水、贯彻水沙联调指导思想
对于黄河大洪水和特大洪水,要致力于提高控制能力,依据水文预报、工程布局和可控能力,按照科学合理的洪水处理方案,通过干支流水库的联合调度和蓄滞洪区的适时启用,将洪水控制在两岸标准化堤防之间,确保大堤不决口,尽最大努力减少灾害损失。同时,黄河大洪水和特大洪水发生时,除三花间洪水外,一般都伴随较高含沙量,因而在控制的同时,贯彻水沙联调指导思想,尽可能做到水库、河道冲淤兼顾,依据阶段管理目标,塑造协调的水沙关系,但该类洪水泥沙的主要管理目标是黄河安澜。
2利用黄河中常洪水,实施水沙合理配置(调水调沙)
由于小浪底等水库在初步设计时对于黄河中常洪水一般不予控制,而中常洪水在洪量、洪峰流量、含沙量、沙量等特征值方面,又都处于中游水库群调控能力之内。因此,管理的途径是:合理承担适度风险,充分考虑黄河洪水的资源属性和造床功能。一是通过塑造协调的水沙关系,让洪水冲刷河槽,挟沙入海,恢复河槽的过流能力。二是将黄河洪水资源化,可对汛期洪水进行分期管理,科学拦蓄后汛期洪水或低含沙量洪水为翌年春灌和确保黄河不断流提供宝贵的水资源。三是实施小北干流放淤“淤粗排细”。在三门峡水库以上禹门口至潼关河段660平方公里的河道滩地上,利用弯道水力学、缓流分选泥沙水力学等原理,通过设置引洪放淤闸、弯道溢流堰、淤区格堤、退水闸等工程,靠水流自然力量,人为控制泥沙的颗粒级配,达到“淤粗排细”的目的。小北干流放淤分无坝放淤试验、无坝放淤和有坝放淤三个阶段实施?首先通过无坝放淤试验取得基本参数,在此基础上实施无坝放淤,远期在黄河北干流建设以放淤为主要目的的水利枢纽,通过水库的水沙调控进一步扩大放淤区域和提高放淤效率。四是利用小浪底水库等干流骨干水库“拦粗泄细”。小浪底水库是调控黄河下游水沙的关键工程。按照设计,在其126.5亿立方米的总库容中,拦沙库容为75.5亿立方米?可拦蓄泥沙100亿吨。要科学设计小浪底水库的运用方式,尽可能做到拦蓄粗沙,泄放细沙,以最大限度地提高水库的拦沙减淤效率,同时延长水库拦沙使用年限。将来在古贤等骨干水库建成后,也可通过“拦粗泄细”运用,显着减少进入下游河道的粗泥沙。
3塑造黄河洪水,调整泥沙 需要强调指出的是,目前,控制黄河洪水的意识根深蒂固,但利用黄河洪水,特别是塑造黄河洪水的理念较为淡薄,甚至尚未建立,根据黄河的特点和存在问题,今后必须建立洪水利用和洪水塑造的概念,并认真加以研究利用塑造洪水的方法、途径及手段,通过不断探索与实践,使之逐步调整、完善,让黄河洪水为“维持黄河健康生命”服务。
三、洪水泥沙管理的实践
1.黄河首次调水调沙试验 2002年7月4日上午9时,小浪底水库开始加大下泄流量,调水调沙试验进入调度实施阶段,直到小浪底出库流量恢复到800立方米每秒以下,水库调度历时11天。黄河下游河道净冲刷量为0.362亿吨,下游河槽全程发生明显冲刷,主槽沿程冲刷1.063亿吨,滩地淤积0.701亿吨,下游平滩流量均有一定程度的增加,以漫滩最为严重的夹河滩至孙口河段平滩流量增大幅度最大,平均增加约300~500立方米每秒。
2.黄河第二次调水调沙试验
黄河第二次调水调沙试验是结合防洪预泄进行的,实施的是小浪底、三门峡、陆浑、故县四库水沙联合调度,是典型的水沙多目标调度方式,主要目标是:水资源安全、干支流减灾、下游不发生大的漫滩损失、小浪底库区减淤、闸前防淤堵、为2004年水库在250米以上运用创造条件、实现下游河道发生冲刷或至少不发生大的淤积、进一步深化对黄河水沙规律的认识等。
在试验调控技术方面,有效利用小花间的清水与小浪底水库下泄的高含沙量水流在花园口进行水沙“对接”,即:“小花间无控区清水负载,小浪底调水配沙”。
第二次调水调沙试验历时12.4天。花园口站平均流量为2390立方米每秒?平均含沙量31.1千克每立方米,完全达到了预案规定的水沙调控指标;下游河道全河段基本上都发生了冲刷,总冲刷量0.456亿吨,达到了下游河道减淤的目的和小浪底