小浪底水库运用初期三门峡水库防洪运用分析(胡一三, 缪凤举, 曲少军, 焦恩泽, …

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小浪底水库运用初期三门峡水库防洪运用分析水利论文*o l5Z)@.P}

胡一三1, 缪凤举1, 曲少军2, 焦恩泽2, 周建波1水利论文a0~"qlY{*c
(1. 黄河水利委员会;2. 黄委会黄河水利科学研究院)

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摘要:小浪底水库建成投入运用,将大大提高黄河下游的防洪标准,也减轻了三门峡水库在黄河下游防洪、防凌中的负担,并为减少三门峡水库库区淤积创造了条件。在发生“上大洪水”时,三门峡水库与小浪底水库联合运用,三门峡水库可分别采用敞泄方案、先敞后控方案和适时调控方案进行防洪调度,经计算并综合分析比较认为,“适时调控”方案为综合效果好的方案。水利论文#?.vwn f9i

关键词:防洪调度;方案;三门峡水库;小浪底水库水利论文2P7Suq%k(K h

基金项目“九五”国家重点科技攻关项目(98 928 02 01)。水利论文ll{$pOH'o

作者简介:胡一三(1941-),男,黄河水利委员会教授级高工。

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  黄河下游的防洪,初步建成了由小浪底、三门峡、陆浑、故县干支流水库和下游堤防、河道整治工程、分滞洪工程组成的黄河下游防洪工程体系,并进行了防洪非工程措施的建设。小浪底水库的建成并投入运用,大大提高了下游防御洪水的标准,也减轻了三门峡水库的防洪负担和库区淤积。本文通过对水库防洪运用原则、运用方式、调洪演算的综合分析,就小浪底水库运用初期三门峡水库的防洪运用提出推荐方案。

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1 三门峡水库防洪运用原则分析水利论文R/Z1j2o TI[

  小浪底水库运用初期,三门峡水库配合小浪底等水库及黄河下游防洪工程的运用方式,不仅取决于黄河下游的防洪要求,也取决于水库泥沙淤积状况,还受晋、陕、豫、鲁四省利弊关系等社会因素的制约[1]。其防洪运用应按照上下兼顾,合理运用的原则,根据洪水来源和来沙条件,三门峡水库尽可能不拦蓄一般洪水,以便减轻泥沙淤积对库区的不利影响。如若近期发生危害下游的“上大洪水”,考虑在不超过小浪底水库初期移民限制高程的前提下,尽量发挥小浪底水库的作用,以小浪底水库为主,三门峡水库配合,并视洪水状况利用东平湖共同承担黄河下游的防洪任务,确保黄河大堤防洪安全。水利论文n%i.U)SBW5?

  调洪计算条件按“小浪底水库初期运用方式研究”中的相应内容确定。三门峡水库防洪控制最高蓄水位335m,有效库容约56亿m3。汛期限制水位305m,该水位以下有效库容仅0.09亿m3,库容和泄流能力见表1。

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表1 三门峡水库2002年汛前库容及泄流曲线水利论文XRzO m3iG[ a:z
Table 1 The discharge and storage capacity of Sanmenxia Reservoir at the beginning of flood season in 2002

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水位(m)305310315320326328330335

库容(亿m3)水利论文?FyAu0JS
泄量(m3/s)
0.09水利论文{etn f1Q
5502
0.77
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2.41
Nu%D"E[)@ h3j09803
6.30
(t](v*h]\'j'y011300
17.83水利论文VIOY7u@-bd
128.00
23.70
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30.19
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56.48
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  小浪底水库初期防洪运用条件采用2002年汛前的库容曲线,防洪起调水位220m,库容及泄流能力见表2。水利论文:G nMZ7_T~s*a

  黄河下游大堤按花园口站22000m3/s洪水设防,艾山以下按11000m3/s流量设防,当孙口站流量超过10000m3/s时,启用东平湖滞洪区分洪。水利论文 b @2P3SR?V

  小浪底水库运用初期洪水调节库容大,为了减轻下游滩区洪灾损失,文献[2]提出遇中常洪水,小浪底水库尽量控制花园口断面不超过下游河道的平滩流量5000m3/s。由此,对于花园口5年一遇“上大型洪水”,在三门峡水库敞泄运用的条件下,小浪底水库保滩需要库容18.9亿m3;若按10年一遇保滩标准,小浪底水库则需要保滩库容37.2亿m3。作为方案比较,本次计算选用的保滩库容为18.9亿m3

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表2 小浪底水库2002年汛前库容及泄流曲线
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Table 2 The discharge and storage capacity of Xiaolangdi Reservoir at the beginning of flood season in 2002水利论文P,G#o4i"{


水位(m)220230240250260270275

库容(亿m3)
@*{N/g\-_N!{0泄量(m3/s)
16.35
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25.35水利论文.YR1I5[tV:z
8148
38.6
%qPkk1zF iR09547
55.5水利论文6pI_O@
10672
75.5
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99.1水利论文:F0X{7_ cAn
12947
112.0水利论文3` W:\2Vu/a-T;a
14872

2 三门峡水库防洪运用方式水利论文L~] Kh$g?8VM

  三门峡、小浪底水库采用联合调度运用,在小浪底水库运用初期遇“下大洪水”时,拦洪任务可主要由小浪底水库承担,遇“上大洪水”时,在充分利用小浪底水库的前提下,对防洪工程进行联合调度。

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2.1 小浪底水库初期防洪运用方式水利论文({ JL@)^1d`

  (1) 小浪底水库不考虑保滩运用。当小浪底水库进库流量小于起调水位220m对应的泄量时,按入库流量泄洪;否则,按凑泄花园口流量10000m3/s(或12000m3/s)进行调节,在调节过程中,库水位不低于220m。水利论文&s3cI%]]n8Ro7i

  (2) 小浪底水库考虑保滩运用。参照文献[2]的有关内容并作了部分补充,即当水库起调水位220m以上滞蓄水量小于18.9亿m3时,水库按凑泄花园口流量5000m3/s泄洪,当蓄洪量大于18.9亿m3,且洪水又有上涨趋势时,运用方式改变为:当入库流量小于凑泄花园口10000m3/s的条件,控制库水位,按入库流量泄流;否则,按凑泄花园口10000m3/s(或12000m3/s)进行调节。

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2.2 三门峡水库防洪运用方式

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  (1) 三门峡水库敞泄运用。当进库流量小于库水位305m的泄流能力时,按入库流量泄洪;否则,按敞泄运用,直至洪水过后库水位回落到305m。水利论文-]b#sC!e

  (2) 三门峡水库先敞后控运用。三门峡水库先按敞泄滞洪运用,当库水位达到最高水位时,水库开始控制运用,若入库流量加三花间来水相应流量大于10000m3/s(或12000m3/s)时,出库流量按入库流量下泄;若小于10000m3/s(或12000m3/s)时,出库按凑泄花园口10000m3/s(或12000m3/s)确定,如若凑泄不够,则三门峡水库敞泄,直至库水位回落至305m。

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  (3) 三门峡水库适时调控运用。三门峡和小浪底水库联合防洪运用中,主要用小浪底水库控制干流洪水,减少三门峡水库高水位时间。洪水到来后,三门峡水库按敞泄滞洪运用;库水位达最高水位后仍敞泄,库水位降低,直至小浪底水库蓄水位上升到影响移民的某一临界水位值时(考虑2001~2003年小浪底库区正进行265~275m高程间的移民搬迁,临界水位取259m;小浪底库区移民搬迁完毕后,临界水位取269m),三门峡水库开始控制运用,保持小浪底库水位不超过移民高程(前期265m,后期275m),三门峡水库按入库流量泄放,当来水减少至凑泄花园口流量不到10000m3/s(或12000m3/s)时,则首先加大三门峡水库泄量凑够,直至库水位降至305m。

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3 “上大洪水”水库防洪方案的计算与分析水利论文 HN ^8ME#i

3.1 防洪运用计算方案

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  在小浪底水库运用方案中,水库运用初期移民高程分别取265m和275m。在计算中按:(1)考虑两个移民高程,提出了小浪底水库两个临界水位(259m、269m);(2)下游保滩和不保滩;(3)花园口最大流量控制为10000m3/s和12000m3/s。各方案组合情况见表3。

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3.2 防洪运用方案计算成果分析

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  对于千年一遇和万年一遇洪水,各方案调洪计算的最高库水位及三门峡水库大于某级水位历时的成果汇总分别见表4和表5。对于控制花园口最大流量12000m3/s也进行了计算,结果表明,各级水位持续时间均较花园口最大流量10000m3/s时为短。

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表3 三门峡、小浪底水库防洪计算方案表
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Table 3 Schemes of flood control

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方案


8h:YO$H2\ mg0水利论文*PS*^k6rK+y P
水利论文(m'p}Xg:a
水利论文 zl }*e"F2Ft
水利论文hF{|A cL(d1x
水利论文lamS;T ] E

三门峡

b ]~m Pp fo0
敞泄先敞后控适时调控
花园口最大流量(m3/s)花园口最大流量(m3/s)花园口最大流量(m3/s)
100001200010000120001000012000
  

小浪底水利论文e _3_geNd0R

①不保滩①不保滩①不保滩①不保滩(1)小浪底259m(1)小浪底269m
②保滩②保滩②保滩②保滩①不保滩①不保滩
②保滩②保滩

(2)小浪底259m

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(2)小浪底269m

①不保滩水利论文 C0t k3}6|&lAl)lK:I

①不保滩
②保滩

②保滩

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三门峡水库运用方案说明 

洪水入库后敞泄运用

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洪水入库后,不库后,水库先敞泄,当库水位达到最高值时开始控制运用洪水入库后先敞泄,当小浪底库水位达到259m时,三门峡水库开始控制运用

 

表4千年一遇洪水三门峡水库不同运用方案大于某级水位历时统计表(花园口最大流量 10000m3/s)单位:小时水利论文GM/Q5kT[
Table 4 Storage level lasting of Sanmenxia Reservoir for 1,000-year flood(Huayuankou Qmax=10000m3/s)水利论文]"?#a7H-N"`L


水库运用方式水利论文7d U$}~c"H

三门峡开始控制水位(m)水利论文q`I&Qp

浪底最高水位(m)

w!kYoD+U.{0

≥315≥320≥326≥330≥332

三门峡水利论文 ? SJ`Q7j0J;Nz3H

小浪底水利论文GqE9}SsF

不保滩水利论文g1U*yT^w3M,R

保滩水利论文.[&ylN"{%Du J D


敞泄372276148680敞泄滞洪259.81266.76
先敞后控6285483921800330.69246.72255.38
适时调控不保滩,259m384276148680319.21259.23
保滩,259m488408196680327.11261.37
不保滩,269m372276148680敞泄滞洪259.81

保滩,269m

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372276148680敞泄滞洪266.76

    

表5 万年一遇洪水三门峡水库不同运用方案大于某级水位历时统计表(花园口最大流量10000m3/s)单位:小时水利论文Ig9bb7i+n
Table 5 Storage level lasting of Sanmenxia Reservoir for 10,000-year flood(Huayuankou Qmax=10000m3s)水利论文#~-Q6ouGr;I


水库运用方式

三门峡开始控制水位(m)水利论文w;Vv-^u&z

小浪底最高水位(m)

≥315≥320≥326≥330≥332
三门峡小浪底不保滩保滩

敞泄水利论文|b(PIdN6d

488432324208132敞泄滞洪272.97

先敞后控

Hf.O,[i5sI0
700668620596480334.46254.20262.73
适时调控

不保滩,259m

9N~#b4?n+LR+J0
700668552340132330.73263.17
保滩,259m700668620564388333.55264
不保滩,269m644572324208132325.98269.18
保滩,269m700656452208132329.71272.59

备注:*表示水位已超过275m

  调洪计算成果表明,小浪底和三门峡水库联合调度运用,对“上大洪水”可以起到明显的拦蓄作用。从各方案来看,三门峡水库先敞后控运用方案,各级水位持续时间均较其他两种方案长。多泥沙河流水库运用的实践表明:水库蓄水持续时间越长,水库淤积越严重;蓄水位越高,库区淤积部位越偏上。由于三门峡水库的特殊地理位置和地形条件,当水库淤积后,难以消除淤积影响。

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  在小浪底水库运用初期,应充分利用初期库容大的有利条件,但对“上大洪水”,三门峡水库还必须承担一部分防洪任务。在两库联合调度中,对三门峡水库所承担的这部分防洪任务,应力求使水利论文5Zmvb MI^&J

  最高水位较低,且使高水位的持续时间尽量缩短,以减少库区尤其潼关以上库区的淤积。从计算方案分析比较看出,三门峡水库敞泄运用方式,高水位持续时间较短,但加大了小浪底水库的蓄洪量,遇万年一遇洪水时,使小浪底库水位超过275m。先敞后控运用方式,高水位运用时间较其他方案明显偏长,对三门峡水库淤积产生不利影响。适时调控运用方式,高水位的持续时间比先敞后控运用方式减少很多,比敞泄运用方式高水位持续时间增加不多。因此,适时调控方案是两库联合调度中的好方案。

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  黄河下游河道排洪的实践表明,下游河床冲淤演变的一个重要规律就是洪水漫滩后,滩槽水流泥沙交换十分强烈,大量泥沙通过交换,由主槽进入滩地,使滩地大量淤积,清水归槽后主槽强烈冲刷,故有“淤滩刷槽”的规律。这种“淤滩刷槽”情况使得涨水过程中主槽迅速扩大,排洪能力增加。黄河下游河道平面形态上宽下窄,滩地主要集中在陶城铺以上宽河道,洪水漫滩后大量泥沙在宽河道滩地落淤,降低了进入窄河段水流的含沙量,有利于窄河段的冲刷。在水库运用中,由于黄河下游河道的演变规律和复杂的形态,在实际操作中保滩是很难实现的。允许洪水漫滩,对下游河道也是有利的。

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4 “下大洪水”三门峡水库运用条件分析

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  根据实际发生的主要来自三门峡以下的1954年8月、1958年7月、1982年7月底至8月初的“下大洪水”资料,经计算分析,花园口百年一遇洪水可由小浪底水库单独承担防洪任务。由于 “下大洪水”的产汇流区紧靠黄河下游,洪水上涨迅速,而且含沙量小,三门峡水库对其控制作用较小。为了减轻三门峡库区淹没和淤积影响,当发生大于百年一遇“下大洪水”时,建议三门峡水库主要配合小浪底水库,削减花园口洪峰的超万洪量,水库蓄水位最好不要超过320m,使水库蓄水不直接影响潼关。以上是从实际水沙条件和水库冲淤变化特点提出的发生“下大洪水”时三门峡水库的运用意见,两库防洪运用的具体实施方案,有待通过调洪计算与分析确定。水利论文9k,_.P,aIH7m

5 结语水利论文Sl(U8v y

  (1)在小浪底水库运用初期,应按照以小浪底水库为主,三门峡水库配合,并视洪水状况,合理运用陆浑水库、故县水库及东平湖滞洪区,经联合调度共同承担防洪任务。

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  (2)发生“上大洪水”时,既要发挥小浪底水库初期库容大的特点,保证小浪底水库移民安全,也使三门峡水库发挥防洪作用,并要尽量减少三门峡水库高水位的持续时间,达到防洪保安全的目的,经分析计算,推荐三门峡水库采用“适时调控”方案。水利论文4H;V!}-pw[f0R!r4[

  (3)由于三门峡水库对“下大洪水”的控制作用较小,可配合小浪底水库运用,削减花园口洪水的超万洪量,水库蓄水位最好不要超过320m。

?5bV0q.Q#D&H0

参考文献 

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[1] 胡一三。中国江河防洪丛书·黄河卷。中国水利水电出版社,1996.水利论文m%Axt$P,@e

[2] 黄委会设计院。小浪底水库初期运用方式研究(HSY-GH-101).1999.8.水利论文Y'V(KSz5xrp

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