2018年汛期黃河水沙調(diào)度實踐

魏軍 任偉 楊會穎 孔純勝

摘要：2018年汛期黃河流域暴雨過程頻繁，中雨以上降水過程出現(xiàn)21次，上游出現(xiàn)3次編號洪水，洪水水量大、持續(xù)時間長，中下游干流也發(fā)生較長時間大流量過程。面對洪水，黃河上中游水庫進(jìn)行聯(lián)合防洪調(diào)度和水沙調(diào)控，充分發(fā)揮攔洪削峰錯峰作用，合理利用水庫河道排沙輸沙，取得了顯著的防洪減災(zāi)減淤成效和洪水資源利用效果。對2018年汛期雨水情、洪水調(diào)度、水庫河道沖淤和調(diào)度效果等進(jìn)行了分析，取得的主要認(rèn)識有：①扎實準(zhǔn)備、超前部署、精準(zhǔn)預(yù)報、科學(xué)決策、團(tuán)結(jié)協(xié)作，為本次防汛提供了保證;②水沙調(diào)控理論和實踐得到了豐富和發(fā)展，首次實現(xiàn)了全河層面的水沙聯(lián)合調(diào)控;③黃河水沙調(diào)控體系亟待完善，建議加快黃河中游古賢水庫上馬步伐，實現(xiàn)黃河水沙資源綜合利用，確保黃河防洪安全。

關(guān)鍵詞：實踐;水沙調(diào)度;汛期;黃河;2018年

中圖分類號：TV697.I;TV882.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10. 3969/j .issn. 1000- 1379.2019.05.001

2018年汛期（7-10月），黃河流域暴雨過程頻繁，強(qiáng)降雨落區(qū)重疊度高、極端性強(qiáng)，黃河上中游洪水齊發(fā)，上、中、下游河道洪水洪量較大，持續(xù)時間較長，防汛抗洪形勢一度全線緊張。面對嚴(yán)峻復(fù)雜的汛情，黃河防總辦公室積極主動應(yīng)對，科學(xué)實施水庫聯(lián)合防洪調(diào)度和水沙調(diào)控，奪取了防汛抗洪勝利，并取得了顯著的減淤成效和洪水資源利用效益。本文對2018年汛期水沙特點和水沙調(diào)度實踐進(jìn)行了總結(jié)，以期深化對黃河水沙規(guī)律的認(rèn)識。

1 天氣及降雨情況

2018年6月中旬至9月，西風(fēng)帶巴爾喀什湖到貝加爾湖之間多西風(fēng)槽活動，西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）異常偏強(qiáng)，脊線偏北、西伸脊點異常偏西，低緯地區(qū)印緬槽活躍，在西風(fēng)槽、副高及印緬槽等天氣系統(tǒng)的共同作用下，偏南暖濕氣流與西風(fēng)帶冷空氣在黃河上中游地區(qū)頻繁遭遇，造成黃河上游唐乃亥以上持續(xù)降水及上中游降水量較常年同期均值偏大。

2018年汛期黃河流域暴雨過程頻繁，平均降水量為385.2 mm，較常年平均值（310.6 mm）偏大24%，中雨以上降水過程共21次。各區(qū)間與常年相比，強(qiáng)降雨落區(qū)重疊度高、極端性強(qiáng)，上游降水量顯著偏大，其中蘭州以上與蘭托區(qū)間（蘭州一托克托區(qū)間）分別偏大50%、100%;中游以山陜區(qū)間北部偏大56%最為明顯，涇渭洛河及山陜區(qū)間南部偏大20%左右。全流域平均降水量呈現(xiàn)前期偏大、后期偏小的特點，其中7-9月降水量均偏大，特別以7月偏大56%最為明顯。2洪水

2018年汛期黃河上游來水明顯偏大，共出現(xiàn)3次編號洪水，蘭托區(qū)間多條支流出現(xiàn)建站以來最大流量。黃河中游山陜區(qū)間、涇渭河及黃河下游大汶河也發(fā)生洪水。為應(yīng)對渭河洪水和上游來水，三門峽、小浪底水庫實施防洪運用，在黃河下游形成明顯的水沙過程。主要洪水過程如下。

（1）黃河2018年第1號洪水。受6月12日-7月11日持續(xù)降雨影響，黃河河源區(qū)干支流持續(xù)漲水.7月8日11時唐乃亥站流量漲至2 500 m³/s.形成黃河2018年第1號洪水。本次洪水，唐乃亥站次洪水量為74.8億m³.洪峰流量為3 440 m³/s，與2012年最大值持平，同為1989年以來最大流量，列1955年建站以來第6位。受上游水庫攔蓄和河道引水影響，洪水演進(jìn)至寧蒙河段時洪峰流量為2 000 m³/s左右。上游主要站洪水過程見圖1。

（2）黃河2018年第2號洪水。受7月22-23日劉蘭區(qū)間（劉家峽一蘭州區(qū)間）強(qiáng)降雨影響，區(qū)間來水量猛增，黃河蘭州站7月23日8時18分洪峰流量為3 610 m³/s，形成黃河2018年第2號洪水。本次洪水蘭州站次洪水量為3.05億m³。上游主要站洪水過程見圖1。

（3）黃河2018年第3號洪水。由于河源區(qū)持續(xù)來水及龍劉區(qū)間（龍羊峽一劉家峽區(qū)間）、劉蘭區(qū)間加水較多.9月20日2時18分蘭州站流量為3 200 m³/s.形成黃河2018年第3號洪水，26日23時洪峰流量為3 590 m³/s。本次洪水歷時87 d，蘭州站總水量為191億m³。洪水向下游演進(jìn)，蘭托區(qū)間出現(xiàn)了人汛以來最大洪水過程。其中：下河沿站洪峰流量為3 540 m³/s，為1989年以來最大流量;石嘴山、巴彥高勒、三湖河口站最大流量分別為3 500、3 020、3 060m3/s，均為1985年以來最大洪水：包頭站最大流量為3 140 m³/s.頭道拐站最大流量為2 900 m³/s，為該兩站2012年以來最大洪水。上游主要站洪水過程見圖2。

（4）渭河7月中旬洪水。受7月10-11日強(qiáng)降雨影響，涇渭河流域干支流普遍漲水。渭河林家村水文站11日14時30分洪峰流量為2 390 m³/s.支流千河千陽站洪峰流量為1 340 m³/s。干支流洪水匯合后，渭河魏家堡站11日18時洪峰流量為4 290 m³/s;咸陽站12日10時42分洪峰流量為4 210 m³/s.為2003年以來最大流量。涇、渭河洪水匯合后，渭河臨潼站12日23時洪峰流量為4 500 m³/s，經(jīng)漫灘削減后，華縣站14日2時洪峰流量為3 400 m³/s.本次洪水華縣站總水量為7. 89億m³。渭河洪水與黃河北干流、北洛河等來水匯合后，黃河潼關(guān)站14日17時出現(xiàn)流量為4 620 m³/s的洪峰，為該站2018年最大流量。本次洪水主要站流量過程線見圖3。

（5）黃河下游干流洪水。為應(yīng)對渭河洪水和上游來水，三門峽、小浪底兩庫進(jìn)行防洪運用，黃河下游形成明顯的水沙過程。本次防洪運用洪水持續(xù)104 d，花園口站最大流量為4 360 m³/s.最大含沙量為83.6 kg/ m³;孫口站最大流量為3 810 m3/s，最大含沙量為49.2 kg/ m³;利津站最大流量為3 650 m³/s，最大含沙量為47.7 kg/ m³。

3 徑流輸沙

2018年黃河流域主要來水區(qū)（站）來水594.0億m3，較多年均值偏大28%，為1989年以來最大水量。其中，7-10月黃河流域來水375.8億m³，占全年來水的63%.較多年均值偏大36%.為1983年以來汛期最大水量。

2018年汛期，上游干流各站實測水沙量與多年均值相比均偏大。唐乃亥站汛期徑流量為188.4億m³（見表1），較多年均值偏大57%，為1989年以來最大水量;輸沙量為0.18億t，較多年均值偏大96.4%。蘭州站徑流量為250.5億m³，較多年均值偏大49%，為1981年以來最大水量;輸沙量為0.91億t，較多年均值偏大49.4%。整個汛期，唐乃亥站流量在2 000 m³/s以上天數(shù)達(dá)47 d：蘭州站流量在3 000 m³/s以上天數(shù)達(dá)30 d.流量在2 000 m3/s以上天數(shù)達(dá)84 d：頭道拐站流量在2 000 m³/s以上天數(shù)達(dá)63 d。

中游干流各站實測來水量較多年均值偏大，吳堡站以下河段來沙量較多年均值偏小。黃河潼關(guān)站徑流量為265.7億m3，較多年均值偏大48.10%.為1984年以來最大水量;輸沙量為3.42億t，較多年均值偏小55%。渭河華縣站徑流量為43.7億m³，較多年均值偏小3.6%;輸沙量為0.90億t，較多年均值偏小69.3%。

受黃河上游來水及三門峽、小浪底兩庫防洪運用影響.2018年汛期黃河下游各站徑流量均較多年均值偏大，來沙量均偏小?；▓@口站徑流量為232.9億m3、較多年均值偏大15.3%，輸沙量為3.33億t、較多年均值偏小53.0%;利津站徑流量為203.4億m³、較多年均值偏大13.1%，輸沙量為2.63億t、較多年均值偏小54.4%?；▓@口、高村和利津3站流量在3 000 m³/s以上天數(shù)分別為39、31、21 d，流量在2 000 m³/s以上天數(shù)分別為64、60、54 d。

4 水庫河道沖淤

4.1 水庫沖淤

2018年汛期，萬家寨水庫發(fā)生了全程沖刷，累計出庫沙量為1.91億t，庫區(qū)沖刷量為1.52億t，排沙比為492%，水庫沖刷部位主體位于距壩40 km以下;龍口水庫出庫沙量為2.41億t.庫區(qū)沖刷量為0.50億t，排沙比為126%。

三門峽水庫2018年汛期進(jìn)出庫泥沙分別為2.42億t（潼關(guān)站）、4.84億t，潼關(guān)以下汛期沖刷泥沙1.42億t，排沙比為141%。三門峽水庫沖刷主要集中在7月，沖刷量為1.09億t，排沙比為263%。

小浪底水庫2018年汛期累計進(jìn)出庫沙量分別為4.84億、4.66億t，水庫總體微淤，淤積0.18億t（斷面法計算的淤積量為1.56億m³）。其中：7月沖刷2.42億t，8-10月淤積2.61億t。出庫含沙量為歷年最大，其中排沙洞含沙量為857.2 kg/m³，過機(jī)含沙量為70.5kg/m3，小浪底水文站斷面含沙量為369 kg/m³。庫區(qū)淤積三角洲頂點由汛前的距壩16.39 km向壩前推進(jìn)了8.65 km，三角洲頂點高程降低了8.49 m。小浪底水庫汛期縱剖面變化見圖4。

4.2 河道沖淤情況

（1）黃河上游。考慮干流來沙及引水引沙（引沙量按河道水量和上下水文站平均含沙量匡算，未考慮支流及區(qū)間來沙、水庫排沙、風(fēng)沙的影響）進(jìn)行河道沖淤計算，受海勃灣水庫運用影響，2018年汛期寧蒙河道總體淤積泥沙0.31億t。青銅峽一巴彥高勒河段有所淤積（主要是海勃灣水庫庫區(qū)淤積），其余河段總體沖刷。其中：青銅峽一巴彥高勒河段淤積1.00億t;下河沿一青銅峽、巴彥高勒一三湖河口、三湖河口一包頭河段分別沖刷0.23億、0.46億、0.15億t。內(nèi)蒙古河段干流各控制站洪水前后流量為2 000 m³/s時的同流量水位均表現(xiàn)為下降，下降較多的巴彥高勒、三湖河口站分別下降0.71、0.47 m。寧夏河段基本沒有變化。

（2）黃河中游。中游府谷河段在龍口水庫排沙期間發(fā)生淤積，排沙結(jié)束后開始沖刷恢復(fù)，總體變化不大;吳堡河段河道斷面形態(tài)較為穩(wěn)定，相比汛前有所淤積;龍門河段呈現(xiàn)沖刷，龍門站斷面最大沖刷深度為2.49 m;小北干流河段汛期淤積0.15億m³。

（3）黃河下游。按輸沙率法計算，2018年汛期進(jìn)入下游的沙量為4. 66億t（小浪底站），人海沙量為2.63億t（利津站）?？紤]區(qū)間引沙量（0.39億t），小浪底一利津河段總體淤積1.64億t[l]。淤積主要集中在花園口以上和花園口一夾河灘河段，分別為1. 33億、0.43億t。根據(jù)斷面法計算成果，黃河下游總體發(fā)生沖刷（與輸沙率法測驗指標(biāo)和方法不同，兩者結(jié)果差別較大），沖刷量為0.21億m³。從沖淤量的沿程分布看，夾河灘以上發(fā)生淤積，夾河灘以下發(fā)生沖刷。夾河灘以下河段沖刷相對均勻，其中夾河灘一高村河段沖刷量最大，為0.21億m³。黃河下游河道主槽最低過流能力得到維持。

5 水沙調(diào)度過程

2018年汛期，黃河干支流多次發(fā)生洪水，上游先后發(fā)生3次編號洪水。面對日趨嚴(yán)峻的汛情，黃河防總綜合考慮黃河流域汛情和未來天氣形勢發(fā)展，明確“一高一低”洪水防御水庫調(diào)度運用思路，以“統(tǒng)籌兼顧，泄蓄兼籌，科學(xué)調(diào)度，全力防控，確保安全”為原則，最大限度兼顧河道安全和水庫河道減淤，首次實施了上中游水庫群聯(lián)合防洪和全河層面的水沙聯(lián)合調(diào)控。黃河防總有效利用龍羊峽水庫防洪庫容大的優(yōu)勢，實施龍羊峽、劉家峽水庫聯(lián)合攔洪蓄洪削峰，控制庫水位分階段逐步抬高，兩水庫最大下泄流量分別為1 500、1 800 m³/s.確保水庫下游河道安全：小浪底水庫在洪水到來前，提前于7月4日降低水位預(yù)泄排沙，騰庫迎洪，攔洪削峰錯峰，期間最大下泄流量為3 800m³/s，洪水過后保持低水位運行，盡可能多排沙多輸沙，并為應(yīng)對大洪水預(yù)留更多防洪庫容。三門峽水庫于7月4日起提前敞泄，海勃灣、萬家寨水庫根據(jù)水情變化，配合預(yù)泄調(diào)洪排沙，確保下游河道防洪安全，并接力補水，為小浪底異重流排沙提供動力，實現(xiàn)了水庫河道減淤。

進(jìn)入9月，上游及區(qū)間來水量持續(xù)偏大，龍羊峽和劉家峽水庫均超汛限水位，防洪庫容剩余不多，區(qū)間水庫水電站調(diào)節(jié)庫容有限，保水庫兼顧河道安全壓力驟增。黃河防總辦公室統(tǒng)籌考慮，滾動分析，果斷決策，蓄泄兼籌，精準(zhǔn)調(diào)度，逐步把龍羊峽和劉家峽水庫下泄流量分別加大至2 000、2 900 m³/s.控制了兩庫水位上漲速度。9月20日，黃河2018年第3號洪水形成，防洪壓力再增，且距黃河凌汛已不足兩個月，防洪防凌調(diào)度面臨艱難決擇。黃河防總組織現(xiàn)場查勘，會商研究，科學(xué)決策，及時加大劉家峽水庫下泄流量至3 100 m³/s.有效降低了劉家峽水庫水位，為上游防洪打開了局面。萬家寨水庫于9月實施了第2次排沙運用，三門峽、小浪底水庫按汛期正常運用。

10月，隨著來水量逐漸減少，根據(jù)年度防凌預(yù)案確定的封河流量，結(jié)合防凌要求，劉家峽水庫逐步降低庫水位向防凌調(diào)度運用過渡。其他水庫按批復(fù)的汛期調(diào)度運用計劃，逐步減小下泄流量向水庫正常蓄水位過渡，為后期儲備了充足的水源。

6 調(diào)度效益

（1）攔洪蓄洪。上游龍羊峽、劉家峽水庫聯(lián)合防洪運用攔洪蓄洪，將唐乃亥水文站3 440 m³/s的洪峰流量削減為出庫流量1 500 m³/s.削峰率為56%。劉家峽水庫攔洪削峰，將入庫洪峰流量4 190 m³/s削減為出庫流量1 800 m³/s，削峰率為57%，使洪水流量在青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古河段均未超過河道安全過洪流量。

中游經(jīng)小浪底、西霞院水庫防洪運用（期間三門峽水庫泄空后按進(jìn)出庫平衡運用）.將潼關(guān)站洪峰流量4 620 m³/s削減為小浪底站最大流量2 800 m³/s，削峰率為39%。下游花園口站流量基本控制在4 000m3/s左右，使下游各河段流量均未超過河道最小漫灘流量，確保了河道行洪安全和下游灘區(qū)安全。

（2）洪水資源利用。面對2018年黃河上游持續(xù)來水偏大的特殊汛情，在確保防洪安全的前提下，充分利用龍羊峽、劉家峽水庫防洪庫容，適度承擔(dān)風(fēng)險，分階段、有計劃攔洪蓄洪，最大限度儲備水資源。龍羊峽、劉家峽、小浪底等干支流10座大型水庫汛末總蓄水量為353.01億m³，較汛初多蓄106.77億m³，其中龍羊峽水庫自1986年建成投運以來首次達(dá)到正常蓄水位2 600 m（ll月5日9時），為沿黃工農(nóng)業(yè)用水、引黃調(diào)水和生態(tài)用水儲備了充足水源。

（3）樞紐發(fā)電。在防洪調(diào)度過程中，統(tǒng)籌干流水庫發(fā)電泄流能力，在確保防洪安全和水資源安全的前提下，通過延長上游龍羊峽、劉家峽水庫泄洪時間，適時調(diào)整萬家寨、三門峽、小浪底、西霞院等水庫運用水位，為水庫發(fā)電創(chuàng)造有利條件，支持流域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2018年1-12月，龍羊峽、劉家峽、萬家寨（含龍口）、三門峽、小浪底（含西霞院）水庫累計發(fā)電323.1億kW.h.為歷年同期發(fā)電量均值的1.6倍，其中龍羊峽、劉家峽、三門峽水庫發(fā)電量均創(chuàng)歷史新高。

7 主要認(rèn)識

（1）扎實準(zhǔn)備、超前部署、精準(zhǔn)預(yù)報、科學(xué)決策、團(tuán)結(jié)協(xié)作，為防汛成功提供了保證。在2018年汛前準(zhǔn)備中，黃河防總辦公室除開展56項常規(guī)防汛準(zhǔn)備工作外，還打造了16項防汛準(zhǔn)備工作加強(qiáng)版，為成功應(yīng)對2018年洪水打下了堅實基礎(chǔ)。汛期黃委領(lǐng)導(dǎo)靠前指揮、超前部署、科學(xué)決策，黃河防總辦公室精心組織、滾動分析情報、實時調(diào)度，水文部門全程跟蹤洪水演進(jìn)、滾動預(yù)測、準(zhǔn)確預(yù)報;防總辦公室各成員單位強(qiáng)化應(yīng)急值守，加強(qiáng)工程巡查防守，全力做好險情搶護(hù);沿黃各?。▍^(qū)）防指各司其職、各負(fù)其責(zé)、通力合作、主動協(xié)調(diào)，為確保防汛成功提供了根本保證。

（2）水沙調(diào)控理論和實踐得到豐富發(fā)展。2018年是多年不遇的豐水年，在水文情勢分析預(yù)判的基礎(chǔ)上，黃委黨組準(zhǔn)確進(jìn)行戰(zhàn)略謀劃，抓住有利時機(jī)，果斷科學(xué)決策，通過上游龍羊峽、劉家峽、海勃灣水庫以及中游萬家寨、三門峽、小浪底水庫等水庫群的科學(xué)調(diào)度，首次實現(xiàn)了全河層面的水沙聯(lián)合調(diào)控，進(jìn)一步豐富和發(fā)展了黃河調(diào)水調(diào)沙理論，為今后全河水沙聯(lián)合調(diào)控積累了寶貴經(jīng)驗[1]。

（3）黃河水沙調(diào)控體系亟待完善。當(dāng)前黃河中下游水沙調(diào)控骨干工程僅有三門峽、小浪底等少數(shù)工程，中游缺乏關(guān)鍵性調(diào)控工程，水庫及下游聯(lián)合水沙調(diào)控?zé)o法提前謀劃、主動實施，也無法與上游水庫群實現(xiàn)水沙有機(jī)銜接。建議加快黃河中游古賢水庫上馬步伐，完善黃河中游水沙調(diào)控體系，實現(xiàn)黃河水沙資源綜合利用，確保黃河防洪安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃河防汛抗旱總指揮部辦公室.2018年汛期黃河洪水技術(shù)總結(jié)[R].鄭州：黃河防汛抗旱總指揮部辦公室，2018：1-140.

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