黄河上游水沙调控策略研究

黄河上游水沙调控策略研究

张飞捷 ,晁小莉,李逸群

黄河水利委员会上游水文水资源局 730030；黄河水利委员会河南水文水资源局 450000；黄河水利委员会上游水文水资源局  730030

摘要：黄河流域水少沙多、水沙关系极不协调。黄河 善淤、善决、善徙，历史上曾三年两决口、百年一改道，洪涝灾害频繁，因此，为保障黄河长久安澜，须紧紧抓住水沙关系调节这一关键问题。本文首先说明了黄河上游来水来沙量变化过程，然后分析了黄河上游水沙调控现状，最后详细阐述了黄河上游水沙调控策略。

关键词：黄河上游；水沙；调控；机制

一、黄河上游来水来沙量变化过程

黄河上游头道拐断面天然年径流量、实测年径流量和实测年输沙量过程及不同阶段统计特征值对比情况。1919—1959 年头 道拐断面多年平均天然径流量为 3.187×1010 m3 、多年平均实测径流量为 2.505×1010 m3 、多年平均实 测输沙量为 1.42×108 t（基准值）。与基准值相比：1960—1989 年头道拐断面多年平均天然径流量增加 了 13.1%、实测径流量减少了 1.1%、实测输沙量减 少了 7.4%； 1990—2004 年头道拐断面多年平均天 然径流量减少了 14.6%、实测径流量减少了 41.8%、 实测输沙量减少了 74.8%； 2005—2020 年头道拐断 面多年平均天然径流量增加了 7.2%、实测径流量 减少了 17.5%、实测输沙量减少了 56.9%。

二、黄河上游水沙调控现状

（一）河道淤积萎缩与新“悬河”问题

黄河上游宁蒙河段由峡谷河段与平原河段构成，其中巴彦高勒至头道拐河段（统称“内蒙古河段”）是典型的平原冲积性河段。20世纪80年代以来，因主要冲积性河段淤积萎缩，河床平均高出背河地面4~6m，内蒙古河段主槽过流能力减少，先后发生了6次凌汛决口和1次汛期决口，防凌防洪形势十分严峻。为解决黄河流域的水资源供需矛盾，在黄河上游修建了龙羊峡（1986年汛后下闸蓄水）、刘家峡（1968年汛后下闸蓄水）等控制性水库。这些水库投入运用后蓄丰补枯，显著改变了黄河上游的水沙过程，汛期有利于输沙的大流量过程锐减。1968年刘家峡水库蓄水运用前，黄河上游兰州断面汛期与非汛期水量比为6:4；到1986年龙羊峡水库蓄水运用后，兰州断面汛期与非汛期水量比变为4:6；兰州断面年均大流量过程（大于2000m3/s）的天数从也从1985年之前的29.5天，降低至1986—1999年的3.7天，到2000—2017年兰州断面几乎未出现过大流量过程。进入宁蒙河段的大流量过程减少，水流输沙动力减弱，导致内蒙古河段淤积萎缩。下图为内蒙古河段泥沙冲淤过程，从图中可以看出，在1986年龙羊峡水库下闸蓄水之前，内蒙古河段总体冲淤平衡；从1987年开始内蒙古河段持续淤积萎缩，1987—2020年，黄河内蒙古河段累计淤积泥沙约为1.75×109t、年均淤积约为0.51×108t。与之相应，三湖河口断面的平滩流量从1986年的4400m3/s降低至2020年的1600m3/s。

                               图  内蒙古河段泥沙冲淤量变化过程

（二）调控机制不健全

当前，黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，黄河实测水沙、水库及河道边界条件发生了显著变化。新形势下，提升水安全保障能力要求更加注重水资源、水生态、水环境、水灾害“四水”问题，对流域水沙调控提出了更高要求。而目前黄河水沙调控侧重于防洪、减淤，对水生态考虑不足，亟须开展新形势下综合考虑防洪减淤、供水发电、改善 生态等多目标协调下水沙调控研究。建设智慧水利是贯彻落实习近平总书记网络强国重要论述的具体体现，是满足水利改革发展需求的重要手段，是水利高质量发展的显著标志。当前智慧水利尚处于起步阶段，普遍存在透彻感知不够、上下联通不畅、基础支撑不足、智能应用不足等问题。新形势下为支持黄河防洪安全保障，对提升黄河水沙调控智能调度技术提出了更高要求，亟须提升黄河水沙调控智能调度关键技术。

三、黄河上游水沙调控策略

通过水沙调控体系建设来调控水量沙量及其过程，保证黄河干流河道基本的输水输沙通道规模，维持河道基本的输水输沙能力，是新时期黄河治理的首要策略。控制性水库是黄河水沙调控的主要抓手。目前，黄河上游刘家峡水库至头道拐断面 1440 km 河段缺少呈上启下的控制性水库。

（一）加强推进黄河上游黑山峡河段治理工程的前期论证工作

黑山峡河段位于黄河上游甘肃与宁夏交界处，具有较好的建库条件。在黑山峡河段建设控制性水利工程，与黄河上游龙羊峡、刘家峡水库联合调水调沙，塑造有利于宁蒙河段输沙的水沙过程，可恢复并长期维持内蒙古河段平滩流量 2000~2500 m3 /s，可有效减缓宁蒙河段“悬河”的淤积萎缩，降低防洪防凌安全风险。同时，可为中游骨干水库调水调沙和有效库容恢复提供水流动力条件，实现黄河上中下游有效联动。黑山峡河段治理工程论证工作虽已经开展了几十年，但是在工程功能定位、建设方案等的前期论证工作进展不大，建议结合南水北调西线工程和黄河水沙调控等，加快推进黑山峡河段治理工程前期论证工作。

（二）健全水沙调控机制，充分挖掘调控工程潜力

一是优化调度增强现状工程水沙调控能力。现状工程条件下，利用龙羊峡、刘家峡等水库拦洪削峰，在保证防洪安全的前提下，尽量多拦蓄洪水，维持水库高水位运行，发挥“龙 头”水库跨时空调节作用。2018—2020年汛期，黄河实际调度实现洪水 最大削峰率达到60％左右，控制青、甘、宁、蒙河段和黄河下游未超过河道安全行洪流量，确保了河道行洪安全。

二是优化待建工程水沙调控运用方式。统筹防洪、防凌、发电、灌溉、 拦沙、减淤、生态环境等多目标调度功能，研究上游龙羊峡、刘家峡、黑山峡等水库联合，中游三门峡、小浪底、古贤等水库联合不同的运用模式和对接指标。制定上游水量调控子体 系、中游洪水泥沙调控子体系以及上中游子体系联合运用方式，上游水沙调控需合理安排汛期、非汛期下泄水量和过程。在恢复和维持宁蒙河段中水河槽规模、保障生态环境需水的同时，为中游调控联合调水调沙提供水流动力条件。

（三）完善流域水沙调控管理体制机制

按照流域管理与区域管理相结合的原则，建立健全事权明晰、运作规范、权威高效的流域水沙调控管理体制。制定黄河调水调沙调度规程，统筹防洪减淤、城乡供水、生态保护、灌溉用水、水力发电等多目标，实施黄河干支流控制性水工程统一调度和水沙调控智慧平台建设。完善省 (区)界断面水量、水质责任监督机制，健全突发水事事件预警和应急管理机制。

结语

综上，本文分析提出完善水沙调控体系和健全调控机制对策。一是加快推进黑山峡重大水利工程建设，完善水沙调控工程体系；二是优化调度增强现状工程水沙调控能力、释放和增加现有工程调蓄能力、优化待建工程水沙调控运用方式、完善流域水沙调控管理体制机制，健全水沙调控机制。

参考文献

[1]安催花, 鲁俊, 钱俗, 等.黄河宁蒙河段冲淤时空分布特征与淤积原因[J].水利学报， 2018(2)

[2]王光谦，钟德钰，吴保生.黄河泥沙未来变化趋势[J].中国水利，2020(1)