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淺議黃河洪水資源化及其保障措施

2008-08-21 10:49    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:洪水給人類帶來過巨大災(zāi)難,但其本身并不單具有災(zāi)害屬性,在某種程度上還具有資源屬性,即具有水害和水利雙重特性。黃河水資源緊迫形勢要求我們必須多視角、全方位尋求開源、節(jié)流措施,洪水資源化可能會起到意想不到的開源效果。本文根據(jù)對洪水資源化的理解,探討了黃河洪水資源化的幾種可能途徑,并對洪水資源化的保障措施也略加討論。

  關(guān)鍵詞:洪水資源化 防洪調(diào)度 黃河

  1、引言

  洪水給人類帶來過巨大災(zāi)難,但其本身并不單具有災(zāi)害屬性,在某種程度上還具有資源屬性,即具有水害和水利雙重特性。隨著水資源短缺的加劇,愈來愈多的水利專家學(xué)者開始關(guān)注洪水資源化問題,并取得一些初步研究成果。

  黃河為中國的第二大河,但河川徑流量僅為全國河川徑流量的2%,流域內(nèi)耕地畝均占有河川徑流量和人均占有河川徑流量分別為全國平均數(shù)的16%和25%。如果扣除調(diào)往外流域的100多億m3水量,流域內(nèi)人均和耕地畝均水量則更少,黃河水資源則更加短缺.近年來,不斷擴大的供水范圍和持續(xù)增長的供水需求,超過了黃河水資源的承載能力,造成供需矛盾尖銳、河道斷流頻繁,嚴重制約流域社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展,并威脅本就脆弱的生態(tài)環(huán)境安全。黃河水資源緊迫形勢要求我們必須多視角、全方位尋求開源、節(jié)流措施。從洪水的水害和水利的雙重屬性來看,黃河洪水是可以資源化的,黃河流域歷史上就有引洪淤灌的洪水資源化例證。面對科技發(fā)達但水資源短缺的今天,我們更應(yīng)該研究黃河洪水資源化,或許會起到預(yù)想不到的開源效果。

  黃河流域洪水集中在汛期,中下游洪水尤其集中發(fā)生在7、8月份,洪水量級大,三門峽(陜縣)站實測最大洪峰流量為22000 m3/s(1933年),花園口實測最大洪峰流量22300 m3/s(1958年), 1982年8月,花園口發(fā)生15300 m3/s的大洪水,東平湖分滯洪區(qū)分洪運用.為了防御大洪水,目前黃河已初步建成 “上攔下排、兩岸分滯”的防洪工程體系,并有與之相應(yīng)的防洪調(diào)度原則:充分使用水庫攔蓄洪水;在確保大堤安全條件下,盡量利用河道排泄洪水;相機運用分滯洪區(qū)分滯洪水.這種防洪調(diào)度原則是把洪水作為一種自然災(zāi)害來對待,是以把洪水災(zāi)害減至最小為目標(biāo)而制定的,沒有考慮到洪水的資源特性。黃河的河川徑流主要集中在汛期,干流及主要支流7月至10月徑流量一般占年徑流量的60%以上,這為洪水資源化客觀上提供了很好物質(zhì)基礎(chǔ)。目前黃河下游防洪工程體系基本形成,特別是小浪底水庫的建成,將為洪水資源化提供必要的調(diào)控手段。

  本文根據(jù)對洪水資源化的理解,探討了黃河洪水資源化的幾種可能途徑,并對洪水資源化的保障措施也略加討論。

  2、黃河洪水資源化幾種可能途徑

  黃河流域洪水集中在汛期發(fā)生,各地區(qū)的較大洪水多發(fā)生在7至9月份,上游地區(qū)以7月和9月居多,中游地區(qū)則主要集中于7、8兩月。花園口以上的大洪水和特大洪水主要來自黃河中游,上游蘭州以上洪水僅組成花園口大洪水和特大洪水的基流。黃河中游洪水根據(jù)不同的來源區(qū)分為“上大洪水”和“下大洪水”,“上大洪水”來源于河口鎮(zhèn)至三門峽區(qū)間,洪水具有洪峰高、洪量大、含沙量大的特點:“下大洪水”來源于三門峽至花園口區(qū)間,洪水漲勢猛、洪峰高、洪量集中、含沙量小。

  根據(jù)黃河洪水特性,洪水的資源化有以下幾個途徑:

 。1)通過水庫蓄水,將汛期洪水轉(zhuǎn)化為非汛期供水。水庫是調(diào)節(jié)水資源分配的重要工程措施,適當(dāng)抬高水庫的汛限水位,多蓄汛期洪水,是確保黃河下游河道不斷流的一個有力途徑。

  適當(dāng)抬高水庫的汛限水位包括兩種方法,一是根據(jù)近年來黃河來水量偏小的趨勢,適當(dāng)抬高水庫汛期的防洪限制水位;二是由于黃河中下游洪水主要集中于7、8月,9、10月份洪水明顯小于7、8月份,根據(jù)洪水分期的特點,可以抬高9、10月份(后期)水庫的防洪限制水位,使水庫多攔蓄汛期的洪水,提高水庫非汛期蓄水的保證率,充分發(fā)揮水庫的綜合利用效益。

  (2)利用洪水輸送水庫和河道泥沙,將洪水作為輸沙用水。黃河的關(guān)鍵問題是“水少沙多,水沙不平衡”,造成下游河道的淤積,河床不斷淤高,利用洪水將水庫和河道的泥沙多輸送入海、輸送入田,減少下游河道淤積,是確保下游河床不抬高的有效措施。

  目前,三門峽水庫采用“蓄清排渾”的運用方式,攔蓄非汛期的來水、來沙,汛期水庫敞泄運用,將非汛期的泥沙集中在汛期排泄,這實際上就是把洪水作為輸沙用水,汛初三門峽水庫排沙時經(jīng)常出現(xiàn)小水排大沙的情況,致使下游河道淤積嚴重。 “96·8”洪水花園口洪峰流量為7860m3/s,洪水位卻高達94.73m,創(chuàng)歷史最高,其中的一個主要原因就是汛初三門峽水庫排沙,造成“96·8”洪水前期河床集中淤積

  將洪水用于輸沙,可以考慮幾種方式,一種是蓄小水,放大水。對于1500 m3/s—3500 m3/s之間的“上大洪水”由于其含沙量大,可將其攔蓄于水庫,待蓄水量達到一定數(shù)值或發(fā)生更大洪水時以5000 m3/s——6000 m3/s左右的流量排向下游,同時保證流量持續(xù)的時間并控制下游的引水量。另一種是發(fā)生“下大洪水”時,排泄水庫泥沙。用含沙量小的下大洪水稀釋水庫的高含沙洪水,既排出了水庫的泥沙,又減小了下游河道的淤積。還有一種是對泥沙進行多年調(diào)節(jié),在平水、枯水年蓄水?dāng)r沙,在豐水年進行集中泄空沖刷,形成大流量高含沙洪水輸沙[7].

  (3)將汛期洪水用于補源和灌溉用水。黃河防洪工程和引黃灌溉工程的存在,為洪水安全合理的運用提供了條件,發(fā)生一定量級的“下大洪水”或洪水含沙量較小時,利用防洪工程將洪水引于渠系河網(wǎng),一方面洪水可以用于灌溉,另一方面上游水庫控制運用,延長洪水的發(fā)生時間,采用深溝遠引的方式,將洪水遠距離輸送到引黃補源灌區(qū),補充當(dāng)?shù)氐叵滤Y源,或利用河口地區(qū)平原水庫,對其補水。

  洪水資源化對防洪調(diào)度提出了更高的要求,洪水資源化的實現(xiàn)使得防洪調(diào)度將要承受更大的風(fēng)險,洪水資源化和防洪調(diào)度恰如興利與防洪一樣是相互矛盾的,如何達到矛盾的統(tǒng)一,并把風(fēng)險降到最小,是防洪調(diào)度要解決的新課題。

  首先洪水資源化要求防洪調(diào)度應(yīng)針對不同的來水情況制定不同的防洪調(diào)度原則,不是像以往那樣,單一的以防御大洪水為原則盡量把洪水排泄入海,而是要有放、有調(diào)、有蓄,作到汛期洪水的“綜合利用”。

  從來水的量級來說,可以把洪水分為大洪水、中等洪水和小洪水。對大洪水,防洪調(diào)度應(yīng)側(cè)重防洪安全,在可能的條件下與輸沙用水和補源用水相結(jié)合;對中等洪水,防洪調(diào)度時應(yīng)以用洪為重,主要考慮將洪水用于水庫輸沙和補源灌溉用水;對于小洪水,可將其攔蓄于水庫,即減少下游河道淤積又提高水庫的蓄水保障。

  從不同的來源可以把洪水分為“上大洪水”和“下大洪水”,對“上大洪水”因其含沙量大,防洪調(diào)度時可主要考慮洪水與輸沙用水相結(jié)合,而“下大洪水”因其含沙量小,防洪調(diào)度時還要適時考慮防洪與補源灌溉相結(jié)合。

  其次,根據(jù)黃河洪水發(fā)生的時間特點,不同的時期可以有不同的防洪調(diào)度原則。7、8月份尤其是7月下旬到8月上旬黃河發(fā)生大洪水的幾率最高,這一時期的防洪調(diào)度還應(yīng)以防御大洪水為主。9、10月份,洪水相對較小,這時要以蓄洪為主防洪為輔,盡量為非汛期多蓄水,緩解下游水資源短缺的局面。

  另外,洪水資源化要求在防洪調(diào)度中,不僅要考慮水量的調(diào)度,還要考慮沙量的調(diào)度,對不同的庫區(qū)淤積、不同的下游河道情況、不同含沙量的洪水應(yīng)有不同的調(diào)度方式。

  3、洪水資源化的保障措施

 。1)實現(xiàn)洪水的資源化,要求防洪調(diào)度更細化、更靈活,根據(jù)水沙的具體情況實施不同的調(diào)度方式,同時,洪水的資源化對預(yù)報提出了更高的要求,要把洪水資源化的風(fēng)險降到最小,必需要有完善的預(yù)報系統(tǒng)與其相適應(yīng)。

  適當(dāng)抬高水庫的汛限水位后,水庫的防洪調(diào)度必然要承受更大的風(fēng)險,準(zhǔn)確及時的洪水預(yù)報可以降低水庫的防洪調(diào)度風(fēng)險。水庫根據(jù)大洪水預(yù)報可預(yù)泄水庫蓄水,降低水庫蓄水位,騰出更多的庫容防洪;若預(yù)報來水量級不大,水庫可及時進行資源化調(diào)度。

  為了使防洪調(diào)度做到洪水資源化,不僅要做來水預(yù)報,還要做來沙預(yù)報,實現(xiàn)水沙統(tǒng)一調(diào)度;不僅要做短期預(yù)報,還要做水沙量的中期、長期預(yù)報,使水量、沙量的多年調(diào)節(jié)成為可能。防洪調(diào)度與來水預(yù)報緊密結(jié)合,實現(xiàn)黃河防洪的預(yù)報調(diào)度。

  (2)實現(xiàn)洪水的資源化,要求汛期不僅要做防洪調(diào)度,還要做水量調(diào)度,使洪水資源得到充分利用。對用于下游補源和灌溉的洪水,防洪調(diào)度和水量調(diào)度要緊密聯(lián)系、相互兼顧,水量調(diào)度視具體情況確定引黃補源、灌溉的地點和水量,防洪調(diào)度根據(jù)洪水情況和水量調(diào)度的要求,調(diào)控各水利防洪工程,在確保防洪安全的同時盡量滿足下游的水量調(diào)度,使黃河洪水安全、合理成為可利用的水資源。

 。3)汛期洪水輸沙與小浪底水庫的調(diào)水調(diào)沙運用相結(jié)合,突破小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙運用與防洪調(diào)度運用分離的局面。目前小浪底水庫是以調(diào)控庫容8億m3(正常運用期的調(diào)控庫容為10.5億m3)、調(diào)控上限流量2600 m3/s作為調(diào)水調(diào)沙運用的控制條件,汛期用于調(diào)水調(diào)沙的庫容只有8億m3,洪水大時就轉(zhuǎn)入防洪運用,這對水庫和下游河道輸沙并不是最有利的。洪水用作輸沙用水時,則可以綜合考慮調(diào)水調(diào)沙與洪水輸沙運用,把調(diào)水調(diào)沙庫容和一定的防洪庫容相結(jié)合,以最優(yōu)的流量和方式輸送黃河泥沙,提高輸沙率、節(jié)約輸沙用水。

  4、結(jié)語

  任何事物都有雙重特性,洪水能給人類帶來災(zāi)害,也可以為人類所利用。黃河水資源匱乏的現(xiàn)實,要求我們轉(zhuǎn)變對待洪水的態(tài)度,積極研究洪水資源化問題。洪水資源化的實現(xiàn)要求防洪調(diào)度突破對洪水以排為主的局面,做到有排、有調(diào)、有蓄,這樣才能解決防洪調(diào)度與洪水資源化的矛盾。洪水的資源化要遵循普遍聯(lián)系的原理,防洪調(diào)度要與水量調(diào)度、沙量調(diào)度相結(jié)合,綜合考慮統(tǒng)籌兼顧,最終達到矛盾的統(tǒng)一 ,既保證黃河的防洪安全,又能充分利用洪水緩解黃河下游的水資源問題和泥沙淤積問題。

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