黑河干流水量調(diào)度關(guān)鍵期情勢(shì)分析

鄭利民,魯學(xué)綱,黃福貴,楊澤健

(1.黃河水利科學(xué)研究院,鄭州　450003 ，2.黑河流域管理局,蘭州 　730030)

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黑河干流水量調(diào)度關(guān)鍵期情勢(shì)分析

鄭利民1,魯學(xué)綱2,黃福貴1,楊澤健2

(1.黃河水利科學(xué)研究院,鄭州450003 ，2.黑河流域管理局,蘭州 730030)

摘要：根據(jù)黑河干流水量分配方案，分析了水量調(diào)度與中游灌溉的關(guān)系；分析了不同保證率情況下水量調(diào)度方案；分析了水量調(diào)度對(duì)中游地區(qū)灌溉的影響；認(rèn)為關(guān)鍵調(diào)度期(7、8月)正義峽斷面下泄水量不足，應(yīng)增大7、8月洪水期的下泄量。

關(guān)鍵詞：黑河干流;水量調(diào)度;灌溉;鶯落峽;正義峽

在黑河流域，清雍正四年(1726年)就已出現(xiàn)了均水制度。建國(guó)以后，為了解決中、下游的用水矛盾，遏制下游生態(tài)環(huán)境的惡化趨勢(shì)，在1992年對(duì)黑河干流豐、枯水年的水量進(jìn)行了分配，并與2000年開始黑河干流水量調(diào)度。

黑河實(shí)施水量調(diào)度以來，優(yōu)化了流域水資源的配置，初步遏制了下游生態(tài)環(huán)境惡化趨勢(shì)，區(qū)域生態(tài)環(huán)境得到初步改善，促進(jìn)了黑河流域中下游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。

1黑河干流水量調(diào)度綜述

20世紀(jì)80年代，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，黑河流域中游人工綠洲區(qū)不合理的開發(fā)，致使進(jìn)入下游的水量逐漸減少，出現(xiàn)了一系列生態(tài)與環(huán)境問題，使得下游地區(qū)河湖干涸、林木死亡、草場(chǎng)退化、沙塵暴肆虐等生態(tài)環(huán)境問題進(jìn)一步加劇，省際水事矛盾更加突出，水資源問題已成為制約該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

為緩解黑河中下游地區(qū)的水資源供需矛盾突出的問題， 1997年12月，水利部在“九二”分水方案的基礎(chǔ)上，對(duì)黑河干流豐、枯水年的水量進(jìn)行了分配(“九七”分水方案)，詳細(xì)規(guī)定了鶯落峽不同來水情況下，必須保證正義峽下泄水量。

13 a來，共計(jì)實(shí)施“全線閉口、集中下泄”措施45次、918 d，限制引水措施9次、59 d，洪水期水量調(diào)度措施6次、34 d。黑河上游鶯落峽斷面累計(jì)來水229.52億m3，年均17.65億m3，高于多年平均來水量1.85億m3；正義峽斷面累計(jì)實(shí)際下泄水量132.04億m3，年均10.12億m3。根據(jù)“九七”分水方案推算，13 a正義峽斷面累計(jì)少下泄水量16.36億m3，占應(yīng)下泄水量的11.0%。

根據(jù)黑河干流鶯落峽、正義峽2000—2012年徑流資料分析，與正義峽年度目標(biāo)下泄水量相比，正義峽斷面實(shí)際下泄水量普遍偏小。其中正常調(diào)度期間2004—2012年只有2 a(2004、2006年)偏小在5%以內(nèi)，4 a偏小超過5%，2 a偏小超過20%(2007、2009年)。

2黑河干流水量調(diào)度方案設(shè)計(jì)

“九七”方案將年內(nèi)水量分配劃分為3個(gè)時(shí)段，11月11日—3月10日為非灌溉引水期(簡(jiǎn)稱冬4月)，由于前期灌溉的渠系、田間滲漏補(bǔ)給和河床滲漏補(bǔ)給，本時(shí)段正義峽斷面的實(shí)測(cè)徑流量大于鶯落峽斷面；3月11日—6月30日為中游的春灌-夏灌期(簡(jiǎn)稱春灌期)；此時(shí)期黑河鶯落峽水較少且適值中游的灌溉高峰季節(jié)，黑河來水過程不適宜中游灌溉引水過程的要求。7月1日—11月10日為中游地區(qū)的夏灌-冬儲(chǔ)灌水期。本時(shí)段黑河來水量可以滿足中游的灌溉引水要求，是年度分水方案中重要的調(diào)控時(shí)段。

(1) 年度水量調(diào)度方案

年度水量調(diào)度預(yù)案的制定是根據(jù)上年度鶯落峽斷面年來水總量以及正義峽斷面年實(shí)際下泄水量計(jì)算正義峽斷面年下泄水量偏離值，按照正義峽斷面年際間下泄水量“多退少補(bǔ)”的水量結(jié)算規(guī)則，結(jié)算上年度正義峽斷面下泄水量偏離值。同時(shí)，對(duì)鶯落峽年來水量進(jìn)行預(yù)估，其中前期鶯落峽來水量按實(shí)測(cè)值計(jì)算，余留期則采用多年均值。然后根據(jù)鶯落峽年來水量預(yù)估值推算正義峽斷面年下泄水量結(jié)算值，下游鼎新灌區(qū)和東風(fēng)場(chǎng)區(qū)的水量是以正義峽實(shí)際年下泄總水量為基礎(chǔ)，按同倍比縮放法計(jì)算。

(2) 月水量調(diào)度計(jì)劃的編制

根據(jù)年度水量調(diào)度方案，編制月水量調(diào)度計(jì)劃。關(guān)鍵調(diào)度期，每月5日前發(fā)布當(dāng)月水量調(diào)度計(jì)劃，并根據(jù)鶯落峽實(shí)際來水情況，按旬進(jìn)行調(diào)整，滾動(dòng)修正各月調(diào)度指標(biāo)。

黑河水量調(diào)度方式實(shí)行夏秋灌期(7月1日—11月10日)逐月調(diào)控及全年監(jiān)督的調(diào)度方式。因?yàn)?月1日—11月10日黑河來水較多，該時(shí)期來水占全年水量的63.3%，中游用水量也大，調(diào)控余地相對(duì)較大，因此該時(shí)段定為關(guān)鍵調(diào)度期。在每年關(guān)鍵調(diào)度期，按照月計(jì)劃、旬調(diào)整的原則，滾動(dòng)修正各月調(diào)度指標(biāo)。關(guān)鍵調(diào)度期月水量調(diào)度計(jì)劃制定：首先對(duì)鶯落峽斷面年來水量進(jìn)行滾動(dòng)預(yù)估，主要是預(yù)估余留期的來水量?；?、8月底以前的實(shí)測(cè)資料，余留期來水按30%～35%保證率考慮?；?月底以前實(shí)測(cè)資料，年來水量的豐枯已基本定局，但預(yù)估值的大小對(duì)于完成年度目標(biāo)影響較大，余留期保證率按25%考慮。

在年內(nèi)的3—6月(春夏灌溉期)，來水量較小，而中游地區(qū)用水量較大，水量分配以中游供水為主，正義峽斷面下泄水量會(huì)出現(xiàn)偏離。在關(guān)鍵調(diào)度期逐月水量調(diào)控中，逐步減少正義峽斷面水量的偏離值。一般情況下，7月份返還前期欠泄水量的40%以上，8月份要求達(dá)到50%～60%。到9月份，中游灌區(qū)作物大都進(jìn)入成熟期，需水較少，是實(shí)施“全線閉口、集中下泄”的最佳時(shí)機(jī)。

在目前黑河上游尚無骨干調(diào)蓄工程的情況下，為了完成正義峽斷面下泄指標(biāo)并輸水進(jìn)入東居延海，正義峽斷面必須有較長(zhǎng)時(shí)間和較大流量下泄。每年9月上旬—10月中旬的冬灌用水高峰期間，根據(jù)來水等情況實(shí)施“全線閉口、集中下泄”措施，完成全年下泄水量指標(biāo)。

在此基礎(chǔ)上又考慮了不同保證率情況的水量調(diào)度方案設(shè)計(jì)。依據(jù)現(xiàn)狀的調(diào)度方案，中游灌溉期需水量可以滿足要求，同時(shí)因?yàn)殚]口時(shí)間長(zhǎng)，滿足了關(guān)鍵調(diào)度期7、8月份的下泄指標(biāo)，基本就能夠完成全年的水量調(diào)度任務(wù)。但若依據(jù)此方案進(jìn)行調(diào)度，雖然水量可以滿足要求，但灌溉周期與開口時(shí)間重合性很差，整個(gè)灌溉過程中，需水時(shí)難以供應(yīng)地表水，而且8月份閉口時(shí)間較晚，造成第4輪灌溉時(shí)段內(nèi)用水保證不了。即使不考慮灌溉周期，僅僅保證理論上的水量滿足需求，也將使下一輪閉口時(shí)間推遲至9月中下旬，又會(huì)導(dǎo)致9月至11月的閉口時(shí)間縮短，下一時(shí)期的調(diào)度指標(biāo)難以完成，對(duì)全年調(diào)度任務(wù)的完成造成較大的影響。因此在實(shí)際調(diào)度中，為了滿足灌溉用水，又能基本符合中游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的灌溉時(shí)段，只能減少7、8月的閉口時(shí)間，這直接導(dǎo)致了多年調(diào)度以來，按照“九七分水方案”的全年下泄指標(biāo)難以完成，正義峽下泄欠賬越來越大。

3不同時(shí)段水量調(diào)度情況分析

黑河干流水量調(diào)度每年都實(shí)施3次較大規(guī)模的集中調(diào)水，近幾年還在一般調(diào)度期的4月份，抓住有利時(shí)機(jī)組織10～40 d“全線閉口、集中下泄”措施，同時(shí)結(jié)合“小均水”、“大均水”，盡可能增加正義峽斷面下泄水量。

近年來，一般調(diào)度期(11月11日—次年6月30日)及關(guān)鍵調(diào)度期的7、8月份較難完成調(diào)度指標(biāo)，關(guān)鍵調(diào)度期的9—11月下旬，能夠完成調(diào)度指標(biāo)。

(1) 一般調(diào)度期下泄情況分析

在黑河水量調(diào)度各時(shí)段中，一般調(diào)度期來水量占全年來水量的40%，其中冬4月中游基本不用水，河道水量基本為自然下泄?fàn)顟B(tài)，且部分水量以冰的形式儲(chǔ)存于河道，形成了部分月份鶯落峽來水量小于正義峽下泄量的情況。3月11日—6月30日為春灌期，此時(shí)段水量有一定的調(diào)節(jié)余地，調(diào)度以來，采取了限制引水和“全線閉口，集中下泄”等措施，特別是近2 a來，中游小麥種植面積減少，春灌用水有所下降，延長(zhǎng)了春季閉口時(shí)間，增加了一般調(diào)度期正義峽下泄量。

對(duì)調(diào)度年2002—2003年以來一般調(diào)度期水量調(diào)度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可知，依據(jù)鶯落峽來水量及正義峽下泄量分析可知，一般調(diào)度期鶯落峽來水量在5.48 ～7.27億m3，正義峽下泄比例接近或者超過70%，平均下泄比例為79%。當(dāng)來水過程較好，在實(shí)施春季調(diào)度效果理想的情況下，正義峽下泄比例可以達(dá)到90%以上。近年來，中游農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，小麥種植面積減少，春季需水量降低，同時(shí)，加大了春季閉口力度，取得了理想的效果，近2 a下泄比例均在85%以上，根據(jù)十多年調(diào)水?dāng)?shù)據(jù)可知，維持現(xiàn)狀調(diào)水方式，一般調(diào)度期能夠達(dá)到85%的下泄比例。

根據(jù)正義峽實(shí)際下泄水量與下泄指標(biāo)的偏離值可以看出，2010年實(shí)施春季調(diào)度之前，一般調(diào)度期(11月11—次年6月30日)完不成下泄任務(wù)，2010年實(shí)施春季調(diào)度以來，一般調(diào)度期欠賬問題有所緩解，取得了一定的效果。

(2) 關(guān)鍵調(diào)度期下泄情況分析

關(guān)鍵調(diào)度期7、8月份來水占全年來水40%左右，該階段來水量大，在分水方案中，此時(shí)段正義峽下泄指標(biāo)占比較高。實(shí)際調(diào)度中，7、8月份是中游農(nóng)作物的主要灌溉時(shí)段，中游耗水量大，調(diào)度以來，7、8月份正義峽的下泄量只能通過全線閉口或者限制引水的方式增加正義峽下泄量，非閉口期上游來水基本被中游農(nóng)業(yè)灌溉全部消耗。同時(shí)，這一時(shí)段調(diào)度指標(biāo)完成情況受來水過程影響較大，例如，2002年7月14—30日，鶯落峽斷面來水2.65億m3，正義峽斷面下泄2.39億m3，水量損失9.81%；2005年7月7日—21日，鶯落峽斷面來水1.47億m3，正義峽斷面下泄1.15億m3，水量損失21.8%；2009年7月10—18日，鶯落峽斷面來水1.36億m3，正義峽斷面下泄0.53億m3，水量損失61.3%，這三次閉口河道前期情況基本差不多，但閉口效果相差很大，主要原因就是上游天然來水量及其過程。2002年閉口期間出現(xiàn)了洪峰流量931 m3/s的洪峰過程，閉口期平均流量在250 m3/s左右，故閉口效果最理想；2005年閉口期間出現(xiàn)了340 m3/s的小洪峰過程，閉口期平均流量在150 m3/s左右，而2009年閉口期無洪峰過程，閉口期流量在130 m3/s左右，水量損失大。根據(jù)調(diào)度以來統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，7、8月份正義峽平均下泄比例為30.5%。

依據(jù)2003年后的水量調(diào)度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)關(guān)鍵調(diào)度期(7月1日—11月10日)的任務(wù)完成情況進(jìn)行分析，可知，7月難以完成當(dāng)月的調(diào)水指標(biāo)，欠賬較多。8月也較難完成當(dāng)月的調(diào)水指標(biāo)，由于不同的來水情況，不同年份欠賬數(shù)量有所變化。來水過程有利的情況下，通過部分時(shí)段的閉口及洪水調(diào)度、限制引水措施，可以完成當(dāng)月的調(diào)水指標(biāo)，但大部分年份難以完成，欠賬甚至能夠達(dá)到1億m3。9—11月中旬，通過全線閉合集中下泄等措施，能夠達(dá)到這些月份的調(diào)水指標(biāo)，較好地完成調(diào)水任務(wù)，并有一定的盈余，可返還部分前期下泄欠賬。

4實(shí)際調(diào)度與水量分配方案下泄情況對(duì)比分析

通過對(duì)比分析7、8月實(shí)際下泄情況及“九七”分水方案中分配水量的下泄比例可知，實(shí)際調(diào)度工作中，從2003年實(shí)施調(diào)度以來，鶯落峽來水量持續(xù)偏豐，水量基本都超過了7億m3，在這一情況下，7、8月正義峽平均下泄比例為30%。而“九七”分水方案中，鶯落峽來水量達(dá)到7億m3時(shí)，要求的下泄比例超過38%，雖然下泄比例相差不大，但由于這一時(shí)段正義峽下泄水量大，下泄比例的差距，反映到水量的絕對(duì)差值上便表現(xiàn)的很大。這導(dǎo)致了在實(shí)際調(diào)度工作中，該時(shí)段欠賬較大。

由于7、8月份鶯落峽來水大，正義峽下泄情況可調(diào)控余地較大，通過全線閉口、集中下泄措施，提高正義峽下泄量，對(duì)于全年能否完成下泄指標(biāo)具有十分重要的作用。而此時(shí)段是中游主要用水期，用水矛盾突出，需要合理安排這一時(shí)段的閉口方案，優(yōu)化地表水與地下水配置，在滿足中游耗水需求同時(shí)，通過配置地下水水量，壓縮使用地表水的灌溉周期，增加閉口時(shí)間，才能盡量保證全年調(diào)水任務(wù)的完成。

5結(jié)語

黑河干流關(guān)鍵調(diào)度期下泄水量不足且偏差呈逐年擴(kuò)大趨勢(shì)是近幾年黑河水量調(diào)度面臨的突出問題，對(duì)年度下泄水量影響很大，其中7、8月下泄水量偏小是導(dǎo)致關(guān)鍵調(diào)度期下泄水量不足的主要原因。在現(xiàn)狀下，應(yīng)增大7、8月洪水期的下泄流量并延長(zhǎng)過流時(shí)間，以有效應(yīng)對(duì)正義峽斷面下泄水量偏小的嚴(yán)峻形勢(shì)。

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Analysis on Water Dispatching of Main Stream of Hei River in Critical Period

ZHENG Limin1, LU Xuegang2, HUANG Fugui1, YANG Zejian2

(1. Yellow River Institute of Hydraulic Research, Zhengzhou450003,China；2. Hei River Catchment Administration, Lanzhou730030,China)

Abstract:In accordance with the scheme for the water distribution of the main stream of the Hei River, relation of water dispatching and mid-stream irrigation, schemes for water dispatching at different availability, and influences of water dispatching on irrigation at mid stream are analyzed. The analysis proves that the water discharge at Zhengyixia section in critical dispatching period (July-August) is not sufficient in volume. it shall be increased in this period.

Key words:main stream of Hei River; water dispatching; irrigation; Yingluoxia; Zhengyixia

中圖分類號(hào)：TV68

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.02.004

作者簡(jiǎn)介：鄭利民(1961- )，男，河南省葉縣人，教授級(jí)高工,從事從事防洪、灌溉、水資源、生態(tài)環(huán)境研究工作.

收稿日期：2015-03-03

文章編號(hào)：1006—2610(2016)02—0012—04