调水调沙

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调水调沙(Flow and Sediment Regulation)

　　调水调沙是指利用工程设施和调度手段，通过水流的冲击，将水库的泥沙和河床的淤沙适时送入大海，减少库区和河床的淤积，增大主槽和河道的行洪能力。

　　20世纪70年代后期，随着治黄实践的不断深入，“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性，治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。其具体设想就是在黄河上修建一系列大型水库，实行统一调度，对水沙进行有效地控制和调节，变水沙不平衡为水沙相适应，更好地排洪、排沙入海，减轻下游河道的淤积，甚至达到不淤。

　　随着1997年小浪底工程的截流蓄水，治黄专家进行了大量的物理模型试验，找到了理论上的实现黄河下游不淤积的临界流量和临界时间。2001年小浪底工程全面竣工，次年便进行首次“调水调沙”试验，从而使“通过原型试验，进行调水调沙试验”的设想最终变为现实。

　　调水调沙的基本原则是根据黄河下游河道的输沙能力，利用水库的调节库容，有计划地控制水库的蓄、泄水时间和数量，调整天然水沙过程，使不平衡的水沙过程尽可能协调。

　　黄河的症结是水少沙多、水沙关系不协调, 根本解决措施是增水、减沙与调水调沙。节约用水和外流域调水是实现增水的两种途径.黄河灌区有一定的节水潜力, 但节水量远不能满足用水需求, 且节水目标的实现需要一个漫长的过程. 外流域调水, 主要指南水北调工程, 南水北调中线和东线工程没有设计向黄河补水的目标, 西线工程建成生效需要较长的时间周期, 且增水量也仅一部分用于缓解黄河水沙关系不协调问题。

　　黄土高原水土流失综合治理、利用骨干工程拦减进入下游河道的泥沙和小北干流滩区放淤是减沙的主要途径。三种途径在一定程度上能够减少进入下游的泥沙量, 但不能扭转黄河多泥沙特性。

　　可以预见, 在今后相当长时期内, 黄河作为一条多泥沙河流的基本状况不会改变, 下游滩区行(滞)洪沉沙与滩区群众生产生活的矛盾仍会十分突出. 因此,迫切需要塑造并维持4000m³ / s 的下游行洪输沙河槽,构建黄河下游滩区人水和谐的社会环境。

　　调水调沙是在充分利用河道输沙能力的前提下,利用水库可调节库容, 对天然来水来沙进行合理调节控制, 适时蓄存或泄放水沙, 将自然状态下不协调的水沙关系塑造为协调的水沙关系, 实现减轻和冲刷下游河槽淤积的目的。通过研究表明, 黄河下游河道具有泥沙“多来、多排、多淤, 少来、少排、少淤”的输沙特点.通过对1960~1999 年进入黄河下游河道的422 场实测洪水资料分析,归纳出下游河道不淤积的水沙关系为：S = 0.0308QP^1.5514，其中Q≤3000m³/s 或Q>3000m³/s 且下游河道不漫滩；S: 花园口站含沙量, 单位kg / m³； Q: 花园口站流量,单位m³/s； P: 细沙占全沙比例, 范围20%~92%。

　　2002年以来，以小浪底水库为主，黄河水利委员会组织开展了13次黄河调水调沙，取得了重要的成果 。

　　(1)黄河下游河道全线被冲刷，尤其是高村以下河段冲刷明显 黄河13次调水调沙累计进入下游总水量为509.12亿m3，总沙量为4.12亿t，人海总沙量7.62亿t，下游河道共冲刷泥沙3.90亿t.其中高村一艾山和艾山一利津河段冲刷1.33亿t和0.979亿t，分别占水库运用以来相应河段冲刷总量的45% 和34% ，调水调沙期间上述两河段的冲刷效率(河道冲刷量和所需水量的比值)分别是其它时期的3.8倍和2.4倍。

　　(2)黄河下游行洪输沙能力普遍提高，河槽形态得到调整.通过小浪底水库拦沙和调水调沙运用，黄河下游主槽冲刷降低了2.03m，河道最小平滩流量由2002年汛前的1 800 m³/s恢复到2011年的4100m3/s，卡口河道断面形态得到有利调整，洪水时滩槽分流比得到初步改善，二级悬河形势开始缓解，下游滩区小水大漫滩状况初步得到遏制。

　　(3)人工塑造异重流加大了水库排沙比，优化了库区淤积形态。2004年以来提出了利用万家寨、三门峡水库蓄水和河道来水，冲刷小浪底水库淤积三角洲形成人工异重流的技术方案，在小浪底库区塑造出了人工异重流并排沙出库.通过对影响人工异重流排沙因素的分析研究，不断优化人工塑造异重流的各项技术指标，2010年及2011年汛前调水调沙水库异重流排沙比分别达到137% 和145% 。小浪底水库蓄水运用初期，由于水库壅水，库尾出现了明显的翘尾巴现象，侵占了部分有效库容.调水调沙期间，根据来水来沙条件，相机降低小浪底库水位，利用三门峡水库泄放的持续大流量过程冲刷小浪底库区尾部段，实现了库区淤积形态的优化调整，恢复了小浪底的调节库容。

　　(4)改善了河口生态，增加了湿地面积。2008年向河口三角洲湿地自然保护区补水1356万m³，核心区水面面积增加223hm²；2009年向河口三角洲湿地自然保护区补水1 508万m³，核心区水面面积增加3 480hm² ；2010年实现了刁口河流路全线过水，向现行流路南岸湿地补水2 041万m³，湿地水面面积增加3 247 hm²；2011年向现行流路南岸湿地补水2 248.1万m³，湿地水面面积增加2 367hm²，刁口河流路再次实现全线过水。