调水调沙调度边界条件涉及很多方面,简述如下:
3.1 黄河下游河道过流能力分析
1986年以来,黄河下游3000m3/s以上流量出现几率较小,下游河道持续淤积,高村以上河道平滩流量由5000m3/s减小到3000m3/s左右,河势流路也随之演变成小流量流路。在这期间修建的整治工程主要是为控制此类小流量流路,未经大水考验,基础普遍较差,对大流量适应性不强。表1为1986~1996年铁谢至高村河段整治工程年均出险情况统计。就出险次数和几率而言,1000~2000m3/s流量级最多,为97次,占出险次数的33.7%.就出险几率P该占流量级频率PQ的比例而言,小于3000m3/s各个流量级均出险较小,大于3000m3/s各个流量级均出险较大,3000m3/s流量为P/PQ由小转大的转折点。综合考虑出险几率和P/PQ,下游河道过流能力不宜大于3000m3/s流量。为此,2002年黄河首次调水调沙试验确定花园口临界流量为2600m3/s左右。
表1 1986~1996年铁谢至高村河段整治工程年均出险情况统计(略)
首次调水调沙试验后,为了核定下游河道过流能力是否有变化,在2003年通过利用当年汛前统测大断面资料对下游200个大断面(断面间距约4km)进行了分析计算,分断面核定河槽和主槽的过流能力。经分析夹河滩至艾山河段部分断面(共11个)的平滩流量为2000m3/s左右(平滩水位以下过水面积不足1000m2),最小为史楼和雷口断面,平滩流量只有1800m3/s.详见表2.因而,2003年黄河调水调沙试验花园口临界流量仍定为2600m3/s左右。
表2 夹河滩~艾山河段平滩流量较小断面统计表
断面名称 |
距铁谢里程(km) |
平滩水位(m) |
平滩以下面积(m2) |
平滩流量(m3/s) |
夹河滩(三) |
193.81 |
77.40 |
1250 |
3100 |
左寨闸 |
221.16 |
71.95 |
891 |
2050 |
六合集 |
235.83 |
69.63 |
845 |
1950 |
竹林 |
243.34 |
68.34 |
953 |
2200 |
谢寨闸 |
248.97 |
67.68 |
895 |
2050 |
赵堤 |
260.69 |
65.56 |
996 |
2200 |
高村(四) |
281.89 |
63.40 |
1080 |
2300 |
南小堤 |
287.89 |
62.25 |
825 |
1850 |
夏庄 |
315.34 |
58.55 |
877 |
2000 |
史楼 |
346.6 |
54.72 |
799 |
1800 |
李天开 |
352.35 |
53.89 |
930 |
2100 |
孙 口 |
400.09 |
48.45 |
950 |
2100 |
大田楼 |
409.97 |
47.15 |
961 |
2050 |
雷口 |
412.86 |
46.83 |
796 |
1800 |
艾 山 |
463.96 |
41.65 |
1550 |
2600 |
注:大沽标高。
在2004年黄河第三次调水调沙试验前,采用2003年汛后大断面计算黄河下游各断面平滩以下面积,运用多种方法对下游河道各断面的平滩流量进行了分析,这些方法包括①各段上年的实际平滩流量;②2003年汛期各断面的冲刷幅度;③上下水文站2003年流量流速关系及其变化、水位站水位沿程变化;④曼宁公式估算法。运用上述方法多方面综合分析计算论证,目前黄河下游各河段平滩流量为:花园口以上4000m3/s左右,花园口~夹河滩3500m3/s左右,夹河滩~高村3000m3/s左右,高村~艾山2500m3/s左右,艾山以下大部分为3000m3/s左右。其中彭楼~陶城铺河段大部分断面平滩流量小于2600m3/s,该河段的徐码头和雷口断面平滩流量分别只有2260 m3/s和2390m3/s,是两个明显的卡口河段。高村~艾山河段平滩流量见表2-12.2004年汛前调水调沙试验调控流量,以控制花园口流量2700m3/s左右为宜。 3.2 小浪底水利枢纽
小浪底水库设计总库容126.5亿m3,包括拦沙库容75.5亿m3,防洪库容40.5亿m3,调水调沙库容10.5亿m3.泄洪建筑物有3条明流洞、3条排沙洞、3条孔板洞和正常溢洪道。孔板洞进口高程175m,运用高程200m以上。其中1#孔板洞按工程设计要求在水位超过250m时不能使用。排沙洞进口高程175m,运用高程186m以上。1#、2#、3#明流洞进口高程分别为195m、209m、225m.正常溢洪道堰顶高程为258m.
小浪底水库1999年9月下闸蓄水运用,至2002年汛前库区累计淤积泥沙约7.3亿m3,至2003年汛前库区累计淤积泥沙约9.2亿m3.2003年入汛以来至9月5日,淤积泥沙约3.4亿m3.2003年9月5日,小浪底坝前淤积面高程182.8m,按照设定的淤积面高程达到183m要进行防淤堵排沙的运用小浪底枢纽大坝为壤土斜心墙堆石坝,根据坝体稳定要求,正常蓄水运行在250m台阶应持续不少于3个月。
小浪底水库运用初期各年的防洪限制水位因水库淤积、发电和调水调沙运用的要求而不同。2002年主汛期(7月11日~9月10日)防洪限制水位为225m,相应库容29.2亿m3.后汛期(9月11日~10月23日)防洪限制水位为248m,相应库容62.4亿m3.2003年根据国家防办“关于小浪底水库2003年汛期运用方式的批复”(办库〔2003〕39号)意见,小浪底水库2003年前汛期防洪限制水位抬高至240m,自9月1日开始向后汛期防洪限制水位248m过渡。
3.3 三门峡水利枢纽
三门峡水库泄水建筑物有1条钢管、2条隧洞、12个深孔、12个底孔,共27个孔、洞。防洪运用水位335.0m(大沽标高),相应库容55.1亿m3,防洪限制水位305m,相应库容约0.1亿m3.防洪库容55.0亿m3.
三门峡水库按“蓄清排浑”方式进行运用,汛期敞泄。为降低潼关高程,当潼关站出现大于2000~2500m3/s洪水时,水库开始排沙运用。
3.4 陆浑水库
陆浑水库泄洪建筑物有泄洪洞、输水洞、溢洪道、灌溉洞。前汛期(7月1日至8月20日)防洪限制水位315.5m;后汛期(8月21日至汛末)防洪限制水位317.5m.由于水库属病险库,汛期按敞泄方式运用。下游河道过流能力为1000m3/s流量。
水库历史最高蓄水位为318.84m(2000年11月),鉴于水库属病险库及库区移民等情况,在不超过历史最高运用水位前提下也可适当拦蓄,洪水过后尽快回降至防洪限制水位317.5m.
3.5 故县水库
故县水库的泄洪建筑物有两底孔、一中孔、五孔溢洪道和3台发电机组。水位超过528m中孔可投入使用。水库蓄洪限制水位548m,相应库容10.1亿m3.前汛期(7、8月份)防洪限制水位524m,后汛期9、10月份防洪限制水位分别为527.3m和534.3m,相应库容分别为4.7亿m3、5.2亿m3和6.4亿m3.前汛期防洪库容5.4亿m3,后汛期防洪库容分别为4.9亿m3和3.7亿m3.在防洪蓄水位达20年一遇水位535m以前,按本流域防洪方式运用。当预报花园口站洪水流量达12000m3/s且有上涨趋势时,配合黄河防洪运用。根据调查分析,水库下游河道当前的过流能力为1000m3/s流量。