東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度對(duì)潼關(guān)及渭河下游的影響

楊蒨，石長(zhǎng)偉，張冰潔，趙敏歌

(⒈中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610072；⒉陜西省江河水庫(kù)管局，陜西西安710018；⒊陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西西安710018)

東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度對(duì)潼關(guān)及渭河下游的影響

楊蒨1，石長(zhǎng)偉2，3，張冰潔2，3，趙敏歌2，3

(⒈中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610072；⒉陜西省江河水庫(kù)管局，陜西西安710018；⒊陜西省河流工程技術(shù)研究中心，陜西西安710018)

通過(guò)對(duì)古賢、東莊水庫(kù)方式分析及防洪作用基礎(chǔ)上提出兩座水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度初步運(yùn)用方案，并對(duì)該方案對(duì)潼關(guān)高程與渭河下游的影響進(jìn)行分析，結(jié)果表明：兩庫(kù)在確定聯(lián)合調(diào)度方案運(yùn)用時(shí)，必將加快潼關(guān)高程穩(wěn)定下降的進(jìn)程，潼關(guān)高程能夠下降2 m左右并保持穩(wěn)定，渭南、華縣的水位因此將降低約1.3 m、1.5 m左右；河道縱剖面的調(diào)整，會(huì)有利于渭河下游平槽過(guò)洪能力的恢復(fù)增大，渭河下游穩(wěn)定3000 m3/s平槽流量可能會(huì)提前出現(xiàn)并有所突破，將改善河槽的行洪輸沙條件；水沙和河道條件的改善，會(huì)明顯有利于匯流區(qū)和渭河口的河勢(shì)穩(wěn)定；古賢水庫(kù)、東莊水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度對(duì)潼關(guān)高程控制與渭河下游減淤治理具有重要的作用。

水庫(kù)；聯(lián)合調(diào)度；潼關(guān)高程；渭河下游

1 古賢水庫(kù)的運(yùn)用方式及防洪減淤作用

古賢水利樞紐工程位于黃河北干流下段[1]，上距磧口壩址235.4 km，距吳堡水文站202.8 km，下距壺口瀑布10.1 km，距龍門水文站72.5 km。控制流域面積489948 km2，占三門峽水庫(kù)控制流域面積的71.0%。其開發(fā)任務(wù)是防洪、減淤、灌溉供水、發(fā)電等綜合利用。水庫(kù)正常蓄水位645m，死水位598m，總庫(kù)容165.57億m3，有效庫(kù)容47.76億m3，攔沙庫(kù)容118.2億m3。

1.1 古賢水庫(kù)運(yùn)用方式

古賢水庫(kù)運(yùn)用初期采用一次抬高水位運(yùn)用的高水位運(yùn)用方式；水庫(kù)運(yùn)用分為三個(gè)階段：第一階段為水庫(kù)攔沙調(diào)水調(diào)沙階段；第二階段為水庫(kù)淤灘刷槽階段；第三階段為蓄清排渾、調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用。

調(diào)水調(diào)沙方式：①7月上半月：6月底水庫(kù)預(yù)留6億m3蓄水量，于7月上半月均勻泄放，供下游抗旱灌溉。②7月下半月至9月底：水庫(kù)進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙，盡可能下泄2000 m3/s～5000 m3/s的中水流量，利用大水沖刷排沙，發(fā)揮下游河道輸沙能力，提高輸沙效果，降低潼關(guān)高程，減少下游河道淤積；避免600 m3/s~2000 m3/s平水流量下泄，減少下游河道淤積；入庫(kù)流量小于400 m3/s，補(bǔ)水使出庫(kù)流量等于400 m3/s，入庫(kù)流量400 m3/s~600 m3/s，出庫(kù)流量按入庫(kù)流量下泄，以滿足壺口瀑布景觀和電站發(fā)電要求；保持水庫(kù)調(diào)蓄水量不大于5億m3，增加大水流量連續(xù)出現(xiàn)機(jī)遇，沖刷潼關(guān)斷面和龍潼河段，和小浪底聯(lián)合運(yùn)用減輕黃河下游河道淤積；當(dāng)入庫(kù)洪水大于6000 m3/s，按防洪調(diào)度運(yùn)用。

1.2 防洪作用分析

（1）有效降低黃河小北干流洪水流量

古賢水庫(kù)分級(jí)控制防洪運(yùn)用[2]，可使頻率P=0.1%、P=1%、P=2%、P=5%洪水的洪峰流量分別由38500 m3/s、27400 m3/s、24100 m3/s和19600 m3/s減少到11000 m3/s、10300 m3/s、10100 m3/s和5650 m3/s，延長(zhǎng)了中小洪水的持續(xù)時(shí)間，對(duì)增加河道的沖刷具有較大作用。

（2）對(duì)降低三門峽滯洪水位及潼關(guān)高程的作用

古賢水庫(kù)防洪運(yùn)用可降低三門峽水庫(kù)的滯洪水位1.63 m~6.69 m，有效減少三門峽水庫(kù)洪水期蓄水對(duì)潼關(guān)河段洪水的作用，加大汛期洪水對(duì)潼關(guān)河段的沖刷作用或減少淤積。

（3）減少黃河倒灌渭河及減輕渭河下游洪水災(zāi)害的作用

古賢水庫(kù)采用分級(jí)控制下泄流量(6000 m3/s~10000 m3/s)的防洪運(yùn)用方式，可有效地減少黃河洪水倒灌渭河、汾河的影響，減少黃河洪水倒灌渭河而引起的回水淤積，為減輕渭河下游洪水災(zāi)害創(chuàng)造有利條件。

2 東莊水庫(kù)的運(yùn)用方式及防洪減淤作用

2.1 東莊水庫(kù)運(yùn)用方式

東莊水庫(kù)的運(yùn)用方式分為初期運(yùn)行期和正常運(yùn)行期兩個(gè)運(yùn)用時(shí)期[3]。初期運(yùn)行期從兼顧水庫(kù)淤積和渭河下游減淤的角度分為水庫(kù)蓄水?dāng)r沙運(yùn)行、逐步抬高水位調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行兩個(gè)階段。

（1）水庫(kù)蓄水?dāng)r沙運(yùn)行階段

水庫(kù)蓄水?dāng)r沙運(yùn)用，控制庫(kù)水位不低于起始水位。當(dāng)起始水位以上蓄水量超過(guò)3億m3時(shí)，水庫(kù)泄水至起始水位以上蓄水量0.2億m3。下泄流量與咸陽(yáng)來(lái)水組合后，按渭河下游平槽流量(1700 m3/s)泄放，泄水歷時(shí)約2天。

興利運(yùn)用條件如下：按照各時(shí)段灌溉、供水量和涇河下游生態(tài)用水的需水量泄水，并利用上述水量進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)渭河下游華縣站流量小于20 m3/s，水庫(kù)給予補(bǔ)水，滿足華縣站20 m3/s的最低生態(tài)用水需求。

（2）逐步抬高運(yùn)行水位調(diào)水調(diào)沙運(yùn)行階段

當(dāng)起始水位以下庫(kù)容淤滿后，轉(zhuǎn)為按蓄水量控制逐步抬高運(yùn)行水位階段，汛期蓄水位不超過(guò)汛限水位。通過(guò)調(diào)水調(diào)沙，將造成渭河下游嚴(yán)重淤積的高含沙中小洪水部分?jǐn)r蓄在庫(kù)內(nèi)，利用大洪水入庫(kù)時(shí)機(jī)進(jìn)行沖刷，逐步形成灘槽，灘面高程控制在773 m。

泄水按如下三個(gè)條件：當(dāng)入庫(kù)流量大于600 m3/s，水庫(kù)泄空，泄流量與咸陽(yáng)來(lái)水組合后，按渭河下游平槽流量泄放；當(dāng)入庫(kù)流量大于300 m3/s，入庫(kù)含沙量大于300 kg/m3，為減緩庫(kù)內(nèi)淤積，保證下泄水沙過(guò)程有利于渭河下游的沖刷，如蓄水量超過(guò)1.5億m3，水庫(kù)泄空，泄流量與咸陽(yáng)來(lái)水組合，按渭河下游平槽流量泄放；否則不泄水。其余來(lái)水來(lái)沙條件攔在庫(kù)內(nèi)，當(dāng)蓄水量超過(guò)3億m3，水庫(kù)泄水至庫(kù)蓄水量1億m3，泄流量與咸陽(yáng)來(lái)水組合后，按渭河下游平槽流量泄放。

按水庫(kù)蓄水超過(guò)3億m3時(shí)泄水，主要考慮如下三個(gè)因素：①水庫(kù)建成后，渭河下游平槽流量預(yù)計(jì)約可恢復(fù)至3000m3/s，按平槽流量泄放1天需水量約2.1億m3；②按入庫(kù)流量與對(duì)應(yīng)時(shí)段的供水需水量對(duì)比，供水最大缺水量約為0.3億m3；③渭河下游生態(tài)用水要求的最大缺水量約為0.4億m3。因此，擬按水庫(kù)蓄水量達(dá)3億m3時(shí)泄水至蓄水量1億m3，既能沖刷渭河下游，又為供水和渭河下游生態(tài)用水提供了保證。

興利與渭河下游生態(tài)用水條件同水庫(kù)蓄水?dāng)r沙運(yùn)行階段。

（3）正常運(yùn)行期

當(dāng)水庫(kù)灘面淤積高程達(dá)到773 m，形成槽庫(kù)容時(shí)，水庫(kù)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行期，水庫(kù)利用槽庫(kù)容調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，并形成高灘深槽。

泄水按如下三個(gè)條件：當(dāng)入庫(kù)流量大于600 m3/s，水庫(kù)泄空，泄流量與咸陽(yáng)來(lái)水組合后，按渭河下游平槽流量泄放；當(dāng)入庫(kù)流量大于300 m3/s，入庫(kù)含沙量大于300 kg/m3，水庫(kù)泄空。當(dāng)庫(kù)水位超過(guò)汛限水位，水庫(kù)泄水至汛限水位。興利及渭河下游生態(tài)用水條件同水庫(kù)蓄水?dāng)r沙運(yùn)行階段。

2.2 對(duì)涇渭河下游的防洪作用

涇河下游防洪保護(hù)區(qū)人口約10.8萬(wàn)人，耕地15.4萬(wàn)畝。目前的防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為5年一遇，水庫(kù)建成后，可由目前5年一遇的防御洪水標(biāo)準(zhǔn)提高到20年一遇。

對(duì)渭河下游而言，若洪水是以涇河來(lái)水為主時(shí)，通過(guò)東莊水庫(kù)的調(diào)節(jié)，可使三門峽水庫(kù)移民區(qū)生產(chǎn)圍堤的防洪標(biāo)準(zhǔn)，從目前的5年一遇提高到20年一遇。對(duì)渭河下游以涇河來(lái)水為主的100年一遇洪水，通過(guò)東莊水庫(kù)的調(diào)節(jié)，可削減至50年一遇[3]。

2.3 對(duì)渭河下游的減淤作用

根據(jù)渭河下游實(shí)測(cè)資料分析[3]，20世紀(jì)九十年代期間，渭河下游來(lái)水少來(lái)沙多，其中涇河來(lái)沙量占華縣的比例從62%上升到85%；渭河華縣站大于800 m3/s流量的洪水場(chǎng)次從年均15場(chǎng)減少到4場(chǎng)。

實(shí)測(cè)資料法和數(shù)學(xué)模型法計(jì)算及全面分析表明，修建東莊水庫(kù)后，結(jié)合改變?nèi)T峽運(yùn)行方式，渭河下游不斷淤積的現(xiàn)狀可得到改善，在設(shè)計(jì)系列來(lái)水來(lái)沙條件下，東莊水庫(kù)運(yùn)行的50年中，渭河下游僅處于微淤狀態(tài)（每年淤積0.03億m3），其中華縣以上河段每年可沖刷0.01億m3。

2.4 對(duì)潼關(guān)高程的影響

根據(jù)專家建議[3]，采用實(shí)測(cè)資料分析與數(shù)模計(jì)算，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了初步研究。潼關(guān)高程的升降與渭河華縣站高含沙洪水流量的大小及三門峽運(yùn)行方式關(guān)系較為密切，根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析，在汛期若華縣站的高含沙洪水流量在900 m3/s~1600 m3/s以上、三門峽庫(kù)水位在305 m以下，潼關(guān)斷面將受到?jīng)_刷，潼關(guān)高程一般會(huì)下降到0.4 m~1.7 m左右；但若華縣站流量小于500 m3/s時(shí)，潼關(guān)斷面則產(chǎn)生淤積，潼關(guān)高程一般要上升0.1 m~0.4 m左右。因此，東莊水庫(kù)泄放人造洪峰沖刷潼關(guān)高程，具有穩(wěn)定潼關(guān)高程的作用。

2.5 對(duì)渭河下游生態(tài)用水及河槽萎縮的作用

經(jīng)統(tǒng)計(jì)[3]，設(shè)計(jì)系列50年中，渭河下游華縣站流量小于20m3/s的時(shí)段共出現(xiàn)226天。東莊水庫(kù)建成后，通過(guò)水庫(kù)的調(diào)度，50年可泄放滿足下游生態(tài)要求流量的天數(shù)共220天，渭河下游生態(tài)用水保證率達(dá)93%，可有效改善渭河下游生態(tài)用水環(huán)境，同時(shí)可有效防止渭河下游斷流造成的河道萎縮。

東莊水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙過(guò)程中，兼顧了潼關(guān)高程升降與華縣汛期洪水流量的這種關(guān)系，在每次汛期加大泄量過(guò)程中，潼關(guān)高程均有所下降。經(jīng)計(jì)算東莊水庫(kù)運(yùn)行50年內(nèi)，下泄有利于潼關(guān)高程沖刷的水沙119次。若以東莊水庫(kù)3億m3水量泄放流量為1500 m/s洪水，可持續(xù)沖刷渭河下游和潼關(guān)高程2.3天，預(yù)計(jì)將收到更加良好的沖刷效果[4]。

3 東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度對(duì)潼關(guān)及渭河下游的影響

東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度對(duì)降低潼關(guān)高程、減少渭河淤積及穩(wěn)定河口流路起著有利作用。

3.1 東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度設(shè)想

東莊、古賢水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度會(huì)對(duì)潼關(guān)及渭河下游起到有利影響。可能的幾種情況有：①古賢水庫(kù)控制下泄流量6000 m3/s ~10000 m3/s時(shí)，東莊水庫(kù)可相機(jī)下泄一定流量，以減輕黃河倒灌渭河的影響；②東莊水庫(kù)下泄小水大沙過(guò)程時(shí)，古賢水庫(kù)可湊泄一定流量，以便潼關(guān)河段不發(fā)生淤積；③東莊水庫(kù)下泄高含沙洪水時(shí)，古賢水庫(kù)控制下泄，以利于涇渭河高含沙洪水沖刷潼關(guān)河段。

東莊、古賢聯(lián)合調(diào)度，可減輕不利水沙對(duì)匯流區(qū)的影響、降低并穩(wěn)定潼關(guān)高程，對(duì)穩(wěn)定匯流區(qū)北干流河勢(shì)和渭、洛河沖淤具有明顯有利作用。

3.2 對(duì)潼關(guān)高程的影響

（1）古賢水庫(kù)運(yùn)用初期的清水下泄和東莊水庫(kù)下泄的有利于潼關(guān)高程沖刷的水沙，均有利于降低潼關(guān)高程，如能聯(lián)合調(diào)度，必將加快潼關(guān)高程穩(wěn)定下降的進(jìn)程。

（2）照古賢水庫(kù)的分析，潼關(guān)高程能夠穩(wěn)定下降2 m左右。

3.3 對(duì)渭河下游的影響

（1）如潼關(guān)高程能夠穩(wěn)定下降2 m左右，渭河下游下段河道縱剖面將會(huì)出現(xiàn)一定幅度的下切。按照前述水庫(kù)減淤?zèng)_刷的分析，華縣、渭南的水位約降低1.5 m、1.3 m左右。

（2）河道縱剖面的調(diào)整，會(huì)有利于渭河下游平槽過(guò)洪能力的恢復(fù)增大，東莊水庫(kù)分析的3000 m3/s平槽流量可能會(huì)提前出現(xiàn)并有所突出。

（3）渭河下游縱、橫斷面的有利變化，將改善河槽的行洪輸沙條件，東莊水庫(kù)計(jì)算的渭河下游50年淤積1.60億m3~2.71億m3的狀況有可能得到改變。

（4）水沙和河道條件的改善，會(huì)明顯減輕渭河洪水和黃河洪水倒灌渭河的災(zāi)害，有利于匯流區(qū)和渭河口的河勢(shì)穩(wěn)定。

4 認(rèn)識(shí)與建議

（1）潼關(guān)高程沖淤影響因素眾多，兩庫(kù)聯(lián)合調(diào)度沖刷下降后，若無(wú)其它措施跟上去，會(huì)很快回淤。因此，僅靠人造洪峰沖刷是難以達(dá)到維持穩(wěn)定潼關(guān)高程的目的，必須采用包括“降低三門峽水庫(kù)運(yùn)行水位、減少北干流的泥沙，改變北洛河的出水口”等綜合措施。

（2）東莊水庫(kù)的興建對(duì)三門峽庫(kù)區(qū)的防洪安全和生態(tài)環(huán)境的改善具有重要意義。因此，建議國(guó)家在當(dāng)前陜西渭河全線整治實(shí)施后，防洪形勢(shì)初步改善的良好機(jī)遇，進(jìn)一步加快東莊水庫(kù)建設(shè)，為西部大開發(fā)創(chuàng)造有利條件。

[1]安催花,萬(wàn)占偉，張厚軍.黃河古賢水庫(kù)減淤作用初步研究[R].2005.

[2]黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司.黃河古賢水利樞紐工程項(xiàng)目建議書[R].河南·鄭州，2004.

[3]水利部上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)院,陜西省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,國(guó)家電力公司西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.涇河?xùn)|莊水利樞紐工程項(xiàng)目建議書[R].上海, 2004.

[4]蔣建軍,石長(zhǎng)偉.東莊水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙對(duì)渭河下游和潼關(guān)高程沖淤作用的研究[J]，泥沙研究，2004.5：51-55.

Influence of Joint Dispatching of Dongzhuang and Guxian Reservoir on Tongguan and the Lower Reaches of Weihe River

Yang Qian,Shi Changwei,Zhang Bingjie,Zhao Minge
（Chengdu Survey and Design Institute Co.,Ltd.,National electricity Construction GroupChengdu 610072,Sichuan；Shaanxi Provincial rivers reservoir management bureauXi’an 710018,Shaanxi；Shanxi provincial rivers engineering technology research center Xi’an 710018,Shaanxi）

Based on analysis of Guxian and Dongzhuang reservoirs and their function of flood-proof,the paper puts forward the preliminary application plan of the two reservoirs,and analyzes the influence of the scheme on the Tongguan elevation and the lower reaches of the Weihe River.The results show that the two reservoirs is at the course of utilization and will accelerate the process of steady decline in Tongguan elevation.Tongguan elevation can be reduced about 2m and remained stable,the water level in Weinan,Huaxian will be reduced by about 1.3 or 1.5m;the channel longitudinal profile adjustment will be conducive to the lower Weihe.The recovery of the flooding capacity of the flat slot increases,and the stabilization of the 3000m3/s flat slot in the lower reaches ofthe Weihe River may occur ahead of time and breakthrough.It will improve the flood discharge conditions ofthe river channel.The improvement ofthe water and sand and river conditions will obviouslybenefit the combination ofthe ancient reservoir.Dongzhuangreservoir has an important effect on the control ofTongguan elevation and the siltation control in the lower reaches ofthe Weihe River.

Hydrological variation；ecological ensuring flow；the method of Mann-kendaⅡ；the Tennant method and Weihe

TV697.1

B

1673-9000（2017）03-0008-03

2017-04-05

水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目（201101044）；陜西省科技發(fā)展（攻關(guān)）計(jì)劃（軟科學(xué)研究）項(xiàng)目（2014KRM87）；陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃面上項(xiàng)目（2014JM7281）。

楊蒨（1975-），女，重慶梁平人，高級(jí)工程師，主要從水文水資源分析計(jì)算工作。