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實施洪水泥沙管理 維持黃河健康生命

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標簽:給水排水設計規范,建筑給水排水, 實施洪水泥沙管理 維持黃河健康生命,http://www.nvlbio.live

  河流的高程度開發利用,帶來了防洪、灌溉、供水、發電等巨大社會、經濟效益,但是,天然洪水水沙過程改變了,水庫淤積了,河床抬高了,河道斷流了……這種現象在黃河上尤為嚴重。河流和人類一樣是有生命的,人類對水、河流的開發利用應有一定限度,否則就會影響河流的健康,進而影響人類自己。

  “維持黃河健康生命”是一種新的治河理念,其初步理論框架為:“維持黃河健康生命”是黃河治理的終極目標,“堤防不決口,河道不斷流,污染不超標,河床不抬高”是體現其終極目標的四個主要標志。河流生命的核心是水,命脈是流動。河流生命的形成、發展與演變是一個自然過程,有其自身的發展規律,并對外界行為有著巨大的反作用力和規范性。初步考慮,要實現“維持黃河健康生命”的目標,黃河治理應通過九條途徑,即:減少入黃泥沙的措施建設;流域及相關地區水資源利用的有效管理;增加黃河水資源量的外流域調水方案研究;黃河水沙調控體系建設;制定黃河下游河道科學合理的治理方略;使下游河道主槽不萎縮的水量及其過程塑造;滿足降低污徑比使水質不超標的水量補充要求;治理黃河河口,以盡量減少其對下游河道的反饋影響;黃河三角洲生態系統的良性維持。

  對于黃河下游的洪水泥沙管理來講,維持黃河健康生命的內涵具體可描述為:利用中游水庫群的水沙聯合調度塑造協調的水沙關系,恢復、維持下游主槽過流能力;利用人工、自然的措施逐步緩解“二級懸河”嚴峻形勢,調整灘槽洪水期分流比,減少“橫河、斜河、滾河、順堤行洪”幾率,確保黃河安瀾;將具有典型滯洪沉沙功能的黃河下游灘區納入蓄滯洪區管理,灘區享受國家蓄滯洪區補償政策,從政策面上構筑人、河、沙和諧的管理環境,以使洪水泥沙管理能夠實施和延續。

  一、黃河中、下游洪水控制現狀

  目前,黃河下游防洪的關鍵性控制工程小浪底水利樞紐工程已經建成,并于2001年投入運用。除了正在規劃階段的中游磧口、古賢和沁河河口村水庫外,黃河中下游的防洪體系已基本建立,以萬家寨、三門峽、小浪底、陸渾、故縣五座水庫為主形成了水庫聯合調度體系。1998年以來,國家又加大了對黃河下游治理的投入力度,開展了下游堤防加高加固,險點處理,險工加高改建和河道整治工程建設,形成了河道工程體系,以東平湖、北金堤、南北展等蓄滯洪區形成了蓄滯洪體系。水文、通訊、組織指揮、搶險救災等防洪非工程措施也在近些年得到了發展和提高,整體上使黃河下游防洪形勢明顯改觀。上述工程體系“上攔下排,兩岸分滯”和非工程措施構成了當前黃河下游總的洪水控制現狀。

  具體表現為:一是小浪底水庫和三門峽、故縣、陸渾等水庫聯合調度,調蓄洪水,顯著削減了黃河下游稀遇洪水,使花園口斷面百年一遇洪峰流量由29200立方米每秒削減到15700立方米每秒,千年一遇洪峰流量由42100立方米每秒削減到22600立方米每秒,接近花園口設防流量22000立方米每秒!吧洗蠛樗敝鸩降玫娇刂,“下大洪水”和“上下較大洪水”得到一定程度控制。二是利用小浪底水庫攔沙和調水調沙庫容可減輕下游河道淤積76億噸相當于20年左右的淤積量。三是堤防已經滿足2000年水平設計水位的高度要求,抗洪能力得到加強,同時高村以下河勢也得到初步控制。

  二、洪水泥沙管理的實現途徑

  黃河復雜難治的主要癥結在于“水少、沙多,水沙關系不協調”,因此,只有抓住這一主要矛盾,正確認識和處理洪水與泥沙問題,才能真正實現由洪水控制向洪水泥沙管理的轉變。

  自古以來,黃河洪水威脅一直是中華民族的心腹之患。經過多年建設,現已初步形成“上攔下排,兩岸分滯”的工程體系,基本具備了控制和處理洪水的“硬件”。同時,隨著“數字黃河”工程建設的加快,“數字防汛”等一系列“軟件”逐步配套,這些“硬件”和“軟件”構成了較為完整的黃河防洪體系。依靠這一體系,可以針對不同量級的洪水實施有效控制和高效利用,也可以根據治黃需求,通過聯合調度塑造洪水,防止河道萎縮,減少河道淤積,實現由過去單一控制洪水向洪水泥沙管理的轉變。

  1有效控制黃河大洪水、貫徹水沙聯調指導思想

  對于黃河大洪水和特大洪水,要致力于提高控制能力,依據水文預報、工程布局和可控能力,按照科學合理的洪水處理方案,通過干支流水庫的聯合調度和蓄滯洪區的適時啟用,將洪水控制在兩岸標準化堤防之間,確保大堤不決口,盡最大努力減少災害損失。同時,黃河大洪水和特大洪水發生時,除三花間洪水外,一般都伴隨較高含沙量,因而在控制的同時,貫徹水沙聯調指導思想,盡可能做到水庫、河道沖淤兼顧,依據階段管理目標,塑造協調的水沙關系,但該類洪水泥沙的主要管理目標是黃河安瀾。

  2利用黃河中常洪水,實施水沙合理配置(調水調沙)

  由于小浪底等水庫在初步設計時對于黃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,又都處于中游水庫群調控能力之內。因此,管理的途徑是:合理承擔適度風險,充分考慮黃河洪水的資源屬性和造床功能。一是通過塑造協調的水沙關系,讓洪水沖刷河槽,挾沙入海,恢復河槽的過流能力。二是將黃河洪水資源化,可對汛期洪水進行分期管理,科學攔蓄后汛期洪水或低含沙量洪水為翌年春灌和確保黃河不斷流提供寶貴的水資源。三是實施小北干流放淤“淤粗排細”。在三門峽水庫以上禹門口至潼關河段660平方公里的河道灘地上,利用彎道水力學、緩流分選泥沙水力學等原理,通過設置引洪放淤閘、彎道溢流堰、淤區格堤、退水閘等工程,靠水流自然力量,人為控制泥沙的顆粒級配,達到“淤粗排細”的目的。小北干流放淤分無壩放淤試驗、無壩放淤和有壩放淤三個階段實施?首先通過無壩放淤試驗取得基本參數,在此基礎上實施無壩放淤,遠期在黃河北干流建設以放淤為主要目的的水利樞紐,通過水庫的水沙調控進一步擴大放淤區域和提高放淤效率。四是利用小浪底水庫等干流骨干水庫“攔粗泄細”。小浪底水庫是調控黃河下游水沙的關鍵工程。按照設計,在其126.5億立方米的總庫容中,攔沙庫容為75.5億立方米?可攔蓄泥沙100億噸。要科學設計小浪底水庫的運用方式,盡可能做到攔蓄粗沙,泄放細沙,以最大限度地提高水庫的攔沙減淤效率,同時延長水庫攔沙使用年限。將來在古賢等骨干水庫建成后,也可通過“攔粗泄細”運用,顯著減少進入下游河道的粗泥沙。

  3塑造黃河洪水,調整泥沙

  河道是洪水和泥沙的輸移通道,當河道內長期沒有洪水通過時,河道主河槽就會發生萎縮。事實上,20世紀50年代,黃河發生的最大洪水為22300立方米每秒,相應河槽平灘流量為8000立方米每秒;20世紀80年代,黃河發生最大洪水為15300立方米每秒,相應河槽平灘流量為6000立方米每秒;20世紀90年代,黃河發生最大洪水為7600立方米每秒,相應河槽平灘流量為3000立方米每秒;進入21世紀,黃河沒有發生一次大于4000立方米每秒的編號洪峰,相應河槽平灘流量已衰減至2000立方米每秒以下。因此,要樹立強烈的洪水造床及輸沙意識,在河道里沒有洪水且條件具備時,要通過中游水庫群聯合調度等措施塑造人工洪水及其過程,達到減少水庫泥沙淤積、調整泥沙淤積形態、防止河道主河槽萎縮和攜沙入海的多重目的。

  需要強調指出的是,目前,控制黃河洪水的意識根深蒂固,但利用黃河洪水,特別是塑造黃河洪水的理念較為淡薄,甚至尚未建立,根據黃河的特點和存在問題,今后必須建立洪水利用和洪水塑造的概念,并認真加以研究利用塑造洪水的方法、途徑及手段,通過不斷探索與實踐,使之逐步調整、完善,讓黃河洪水為“維持黃河健康生命”服務。

  三、洪水泥沙管理的實踐

  1.黃河首次調水調沙試驗

  首次調水調沙試驗是針對小浪底水庫初期運用的特點進行的,實施的是小浪底和三門峽兩庫水庫聯合調度方式,主要目標是尋求試驗條件下的黃河下游泥沙不淤積的臨界流量和臨界時間。使下游河道?特別是艾山至利津河段 不淤積或盡可能沖刷。同時檢驗河道整治成果、驗證數學模型和實體模型、深化對黃河水沙規律的認識。試驗以小浪底水庫蓄水為主或小浪底至花園口區間?簡稱小花間 來水為主水庫相機調水調沙,控制指標為花園口臨界流量2600立方米每秒的時間不少于10天,平均含沙量不大于20千克每立方米,相應艾山站流量2300立方米每秒左右,利津站流量2000立方米每秒左右。試驗結束后控制花園口流量不大于800立方米每秒。

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