2600m3/s,以下流量对黄河下游影响综合分析（钱胜,廖晓芳,韦诗涛）

  ［摘要］小浪底水库运用以来，进入下游河道的水沙条件、下游河道的边界条件包括河床组成都产生了新的变化，花园口2 600m3/s 以下流量的水沙过程在下游河道的冲淤特点将会有怎样的变化以及这些变化对水库调度有什么新的要求，是需要进一步研究的问题。另外，随着下游河道主槽过流能力的提高，黄河下游引黄涵闸引水条件也发生了变化，目前小浪底水库控泄花园口流量两极分化的要求与黄河下游供水、灌溉等兴利方面是否适应，也需要进一步研究。

［关键词］黄河下游 小浪底 流量

1 前言

小浪底水库运用以来，在下游防洪（防凌）减淤、河道淤积态势改善、工农业生产及河道生态用水以及增加发电效益等方面发挥了重要作用。在以往的研究中，对不同流量（包括2 600m3/s以下流量）下游河道冲淤特性进行了分析，并从充分利用下游河道输沙能力，减少下游河道尤其是山东河段的淤积的角度出发，对小浪底水库的运用提出了要求。

本文以实测资料分析为主要技术手段，结合数学模型计算，重点分析小浪底水库运用以来2 600m3/s 以下流量下游河道输沙及冲淤特性尤其是春灌期对下游河道冲淤的影响；分析小浪底水库运用以来下游河道引水引沙特点，分析引水引沙对河道冲淤的影响；分析2 600m3/s 以下流量水沙过程下游沿程流量变化特点；分析2 600m3/s 以下流量对主槽过流能力及灌溉、供水的影响，为优化小浪底水库调度运用提供依据。

2 2 600m3/s 以下流量对黄河下游影响综合分析

小浪底水库的开发任务是以黄河下游防洪（包括防凌）减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，除害兴利，综合利用。

2.1 下游河道减淤对小浪底水库调度的要求

2.1.1 小浪底水库运用前汛期2 600m3/s 以下不同流量下游河道冲淤情况

小浪底水库运用前汛期2 600m3/s 以下流量不同含沙量下游河道冲淤效率变化情况见表1。

从表1 看出，含沙量相同的条件下，下游河道冲淤效率随流量的增加而减小。含沙量小于20kg/m3，流量小于800m3/s，下游河道表现为淤积，但淤积相对较轻，淤积效率为0.95kg/m3；流量大于800m3/s 以后，下游河道冲刷，冲刷效率随流量的增加而增加，流量大于1 500m3/s 以后冲刷效率增加明显。含沙量大于20kg/m3 后，2 600m3/s 以下流量下游河道基本表现为淤积，下游河道淤积效率随含沙量的增加而增加，含沙量50~100kg/m3，下游河道淤积效率达16.66~47.01kg/m3，含沙量大于100kg/m3 后，下游河道淤积效率达59.83kg/m3 以上。因此，从下游河道减淤方面考虑，含沙量大于20kg/m3 后，2 600m3/s 以下流量对下游河道的减淤是不利的。

2.1.2 1960~2006 年非汛期小黑小含沙量小于20kg/m3不同流量级冲淤情况

为了进一步分析含沙量小于20kg/m3 的水沙条件下游河道冲淤情况，统计1960~2006 年小黑小非汛期含沙量小于20kg/m3不同流量级水沙条件下游各河段冲淤变化情况，见表2，可以看出：

(1)流量小于600m3/s 的情况下，花园口以上发生冲刷，以下河段则发生淤积，由于流量较小，冲刷量和淤积量均不大。流量600～800m3/s，下游河道冲刷主要集中在高村以上河段，高村以下河段淤积，淤积重心逐渐下移至高村以下河段。

(2)流量为800~1 500m3/s 之间时，高村以上河段的冲刷和高村以下河段的淤积均明显增加。花园口以上河段冲淤效率-4.68~-6.15kg/m3 ， 花园口至高村河段冲刷效率为-2~-4.19kg/m3，高村至艾山河段冲淤效率0.51~1.38kg/m3，艾山至利津河段冲淤效率达到3.67kg/m3。可见，此时高村以下河段尤其是艾山以下河段的淤积已较严重了。

(3)流量超过1 500m3/s 后，下游河道的冲刷发展到艾山，淤积重心完全集中在艾山至利津河段。

2009 年第3 期黄 河 规 划 设 计总第149 期钱胜等：

2600m3/s 以下流量对黄河下游影响综合分析由以上分析可以看出，非汛期下泄流量越大，对高村以上河段冲刷越有利而对高村以下河段减淤越不利，特别是对艾山至利津河段更为不利。因此，从高村以下特别是艾山以下河段减淤的角度出发，非汛期在满足水库发电、灌溉、供水等要求的前提下，应尽量控制下泄流量。

2.1.3 1960~2006 年汛期小黑小含沙量小于20kg/m3不同流量级冲淤情况

统计1960~2006 年小黑小汛期含沙量小于20kg/m3不同流量级水沙条件下游各河段冲淤变化情况，见表3，可以看出：

(1)从全下游利津以上冲淤情况分析，汛期含沙量小于20kg/m3，下游各流量级均表现为冲刷，冲刷效率随流量增加而增加，流量大于2 600m3/s 以后，冲刷效率增加明显。

(2)从高村至艾山河段冲淤情况分析，流量小于1 500m3/s，该河段表现为淤积，流量大于1 500m3/s 以后，该河段表现为冲刷，流量大于2 000m3/s 后，冲刷效率增加明显。

(3)从艾山至利津河段冲淤情况分析，流量小于2 000m3/s，该河段表现为淤积，流量大于2 000m3/s 以后，该河段表现为冲刷，流量在2 000~2 600m3/s 之间，冲刷效率较小，为0.53kg/m3，流量大于2 600m3/s 以后，冲刷效率明显增加，为1.69~3.18kg/m3。

(4)从不同流量沿程冲淤情况分析，当流量小于600m3/s 时，全下游冲刷，冲刷主要在花园口以上，花园口以下微淤。流量600~1 000m3/s 时，冲刷发展到高村，高村以下河段微冲微淤。流量1 000~1 500 m3/s 时，冲刷发展到高村，高村以下河段淤积，高村以下尤其是艾山以下河段淤积程度明显大于1000m3/s以下流量的淤积程度。流量1 500~2 000m3/s 时，冲刷发展到艾山，淤积重心集中在艾山至利津河段。流量大于2 000m3/s 后，下游各河段均表现为冲刷，流量大于2 600m3/s 以后，艾山至利津河段及全下游冲刷效率明显增加。

由以上分析可以看出，汛期在1 500m3/s 以下流量的情况下，下泄流量越大，高村以下河段越不利，特别是对艾山至利津河段不利。因此，从高村以下河段，特别是艾山至利津河段减淤的角度出发，在满足水库发电、灌溉、供水及环境等要求的前提下，应尽量控制下泄流量。

从增加下游河道，特别是高村至艾山、艾山至利津河段的减淤效果，提高冲刷效率的角度出发，下泄流量（小黑小）尽量大于2 600m3/s。

2.2 发电对小浪底水库调度的要求

从发电方面分析，小浪底水库水电站装机6 台，单机发电引水流量平均为300m3/s，最大发电流量为1 800m3/s，当下泄流量小于300 m3/s，时，对电站运行带来不利影响；当下泄流量大于1 500m3/s，时，易发生弃水。因此仅从小浪底水电站的运行要求出发，小浪底水库下泄量应维持在300~1 500 m3/s 之间。

2.3 供水灌溉对小浪底水库调度的要求

根据下游引黄闸调查资料分析，大河不同流量时各河段引水能力见表4。表中大河不同流量各河段引水能力为河段各引黄涵闸引水能力之和。

表5 为大河不同流量下各河段最大引水能力占最大引黄需水流量的百分数，根据不同流量各河段引黄涵闸的引水能力，对于花园口以上、花园口至夹河滩、夹河滩至高村、高村至孙口、孙口至艾山、艾山至泺口、泺口至利津和利津以下河段，按满足各河段最大引黄需水流量80%的需求，大河流量必须达到1 000m3/s以上，当大河流量达到2 000m3/s 时，可以满足所有各河段最大引黄需水流量需求。因此从小浪底水库运用以来实际情况看，为满足下游供水和灌溉要求，小浪底水库需要下泄（小黑小）1 000~2 000 m3/s 过程。

3 主要结论

（1）小浪底水库的开发任务是以黄河下游防洪（包括防凌）减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，除害兴利，综合利用。发电、供水、灌溉对小浪底水库出库流量的要求与下游河道减淤对水库出库流量的要求之间存在一定的矛盾，水库的调度需要根据其开发任务，综合考虑。

从下游河道的减淤要求考虑，在汛期，水库应以减淤运用为主，发挥水库对下游的减淤作用。当含沙量大于20kg/m3 时，2600m3/s 以下流量下游河道基本表现为淤积，且下游河道冲淤效率随含沙量的增加而增加，因此，从下游河道减淤方面考虑，含沙量大于20kg/m3，2 600m3/s 以下流量对下游河道的减淤是不利的。当含沙量小于20kg/m3 时，从下游河道特别是高村至艾山和艾山至利津河段的减淤方面考虑，小浪底水库汛期出库流量应两极分化，下限流量凑泄小黑小流量不大于800m3/s，上限流量凑泄小黑小流量大于2 600m3/s。

在非汛期，需要考虑水库发电、供水、灌溉等综合利用效益，同时尽可能地减少对下游河道冲淤带来的不利影响。从下游河道冲淤特性看，根据前述分析，特别是小浪底水库运用以来资料分析，非汛期进入下游河道（小黑小）流量大于1 500m3/s 时，对下游河道冲淤的不利影响相对较小。综合考虑水库发电、供水、灌溉等综合利用效益，在非汛期，进入下游河道流量在1 500～2 000m3/s 较适宜。

（2）从引水引沙量的年内分布来看，引水引沙主要集中在非汛期，非汛期引水量占全年引水量的75%左右。从引水引沙量的沿程分布来看，引水引沙均集中在高村以下河段，小浪底运用以来引水引沙更集中于艾山以下河段。从不同流量级的引水量所占比例看，小浪底水库运用以来各河段引水主要集中在1 000m3/s以下流量，占全部引水量的80%~90%。

（3）小浪底水库运用以来，下游河道发生冲刷，同流量水位降低，使得下游引黄闸前水位降低，引黄闸引水能力降低。引黄涵闸引水能力降低的原因主要表现引渠淤积、取水口门脱河及取水口门淤塞等方面。根据对下游河道引黄闸引水能力分析，当小浪底流量达到2 000m3/s 时，能满足下游所有引黄涵闸的最大引水需求，达到1 000m3/s 时，能满足绝大多数涵闸的引水需求。

（4）根据小浪底水库运用以来2 600m3/s 以下流量对下游河道主槽过流能力分析看，2003 年、2004 年调水调沙试验期间，进入下游河道的流量相对较大，对增加下游河道主槽的过流能力有比较明显的作用；对于2 000m3/s 以下的小流量过程，由于流量较小，下游河道主槽冲刷量也较小，主槽面积和过流能力增加的也不大。

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