第五节 调水调沙

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一、试验运行
1999年10月,小浪底水库下闸蓄水,2000年投入运行,2001年12月全部建
成。2 002-2005年,黄委利用小浪底水库有效库容组织进行了4次调水调沙。
第一次调水调沙实验。2002年,根据小浪底水库蓄水情况,黄委决定利
用小浪底水库进行首次调水调沙试验,并制定了调水调沙方案。2002年7月4
日,小浪底水库开始泄流,最大下泄流量3480立方米每秒(至7月18日,小浪
底水库下泄总水量28.5亿立方米,出库沙量0.321亿吨)。6日4时,花园口站最
大流量3160立方米每秒,相应水位93.65米;11日9时,高村站最大流量2980立
方米每秒,相应水位63.75米;19日5时,利津站最大流量2500立方米每秒,相
应水位13.8米;19日10时,河口区丁字路口站最大流量2450立方米每秒,相应
水位5.53米;21日,丁字路口站流量降至930立方米每秒,调水调沙试验结束。
该次试验,黄河下游河床共冲刷泥沙0.362亿吨,河槽实现了全线冲刷。
黄河河道由于多年泥沙淤积,主河槽排洪能力下降,调水调沙期间,沿
程水位表现偏高,尽管流量不大,但局部河段超过警戒水位,不少河段甚至
超过“96·8”洪水位。3000立方米每秒同流量水位,除利津站外,其他站均
为历史最高值。高村站最高水位超警戒水位0.35米,超警戒水位历时达232小
时。东明高村站附近河段在流量1800立方米每秒时就开始漫滩。调水调沙期
间,山东黄河共有23个滩区相继进水,主要分布在菏泽、济宁和济南3市,淹
没面积36.62万亩,涉及人口10.8万人。
第二次调水调沙实验。2003年8月25日,黄河发生秋汛,黄委确定利用秋
汛来水进行第2次小浪底水库调水调沙试验。9月6日,小浪底水库开始调水调
沙,至9月20日结束,水库下泄水量18.91亿立方米,沙量0.823亿吨,平均流
量1690立方米每秒,平均含沙量43.52公斤每立方米。其中9月8日,花园口站
最大流量为2720立方米每秒。试验期间,高村站流量1790—2690立方米每秒,
利津站流量1860—2 790立方米每秒。该次试验,小浪底水库以下河道全部发
生冲刷,随后数十天秋汛更使下游河道进一步冲刷,河槽过流能力明显增大。
第三次调水调沙实验。2004年6月19日-7月13日,黄委实施黄河下游第3次
调水调沙试验。利用汛前水库蓄水,通过万家寨、三门峡、小浪底干流水库
群的调度,在小浪底水库塑造异重流,加大小浪底水库排沙,减少水库淤积,
同时在黄河下游二级悬河及主槽淤积最为严重的卡口河段实施人工扰动泥沙
措施,增加主槽过流能力。调水调沙期间,小浪底水库最大下泄流量为2940
立方米每秒。6月23日,花园口站最大流量2970立方米每秒;7月11日,高村
站最大流量2870立方米每秒;7月14日,利津站最大流量为2940立方米每秒。
本次调水调沙小浪底水库下泄总水量43.10亿立方米,沙量0.059亿吨;利津
站入海水量45.39亿立方米,沙量0.707亿吨。山东黄河累计引水0.36亿立方米、
引沙30万吨。下游河段均发生冲刷。
第四次调水调沙。2005年,黄委决定调水调沙从实验阶段转入生产运行。
6月9日,小浪底水库开始预泄,16日,调水调沙正式开始,小浪底水库下泄
流量分别按280 0立方米、3000立方米、3300立方米每秒控制,最大下泄流量
3996立方米每秒,后期下泄平均流量降至3000立方米每秒左右。至7月6日,
洪水全部入海,历时28天。调水调沙期间,小浪底水库下泄水量52.7亿立方
米, 出库沙量170万吨。 高村站最大流量3490立方米每秒,利津站最大流量
3050立方米每秒,入海泥沙6170万吨,下游河道全线冲刷,排洪能力普遍提
高。
2002-2005年,经过4次调水调沙,进入下游河道的总水量为143.21亿立方
米,总沙量为1.22亿吨。利津站入海总沙量为2.98亿吨,加上引水引沙,按
照输沙率法计算,下游河道共冲刷泥沙2.13亿吨,其中山东河段高村至利津
河段冲刷0.913亿吨。每次调水调沙都实现了下游河道全线冲刷。加之2003年
秋汛,山东河段河槽明显刷深,河槽过流能力显著加大。2005年7月与2002年
汛前相比,山东河段最小平滩流量由18 00立方米每秒增大到3200立方米每秒
左右;各河段同流量(2000立方米每秒)水位下降明显,其中,高村下降1.41米,
孙口下降0.71米,艾山下降0.84米,泺口下降0.91米,利津下降0.94米。
工情与险情。在2002年调水调沙出现较大范围漫滩以后,2003-2005年调
水调沙,采取了一些必要的措施,如:在调水调沙开始前安排截堵滩区堤河
串沟,在调水调沙期间合理控制小浪底下泄流量,使下游河道流量尽量不超
过平滩流量。2003-2005年的调水调沙,均未发生大范围漫滩,仅局部小范围
滩区串水。
调水调沙期间,山东黄河险工、控导工程均出现不同程度的险情。首次
调水调沙期间,重大险情发生在郓城杨集上延、鄄城芦井、利津崔家等控导
工程,主要是较大流量持续时间长,工程着溜加重,造成坝前冲刷坑加深,
加之工程为新修,未经大水考验,根基不稳,致使接连出险。经相关河务部
门大力组织抢护,均转危为安。4次调水调沙期间,共有险工和控导工程188
处1211段坝次出险,抢险累计使用石料19.5万立方米,土方1.70万立方米,铅
丝225.75吨,柳料280.26万公斤,麻袋19516条,投资2542.37万元。

图4-5 2002年7月,杨集上延工程6—8号坝利用渡船抛铅丝笼抢险。

2002-2005年黄河下游调水调沙情况统计表
表4-10

┌──────────────┬───────┬───┬───────┬──────────────┐
│时间 │小浪底 │利津站│下游河道 │下泄最大流量 │
│ │水库下泄 │入海 │冲刷量(亿吨) │(立方米每秒) │
│ ├───┬───┤沙量 ├───┬───┼───┬──┬───┬───┤
│ │水量 │沙量 │(亿吨)│全下游│其中,│小浪底│花园│高村站│利津站│
│ │(亿立 │(亿吨)│ │ │高村至│水库 │口站│ │ │
│ │方米) │ │ │ │利津 │ │ │ │ │
├──────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼──┼───┼───┤
│2002年7月4日8时-7月18日8时 │28.50 │0.321 │0.504 │0.362 │0.143 │3480 │3160│2980 │2500 │
├──────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼──┼───┼───┤
│2003年9月6日8时-9月18日8时 │18.91 │0.823 │1.151 │0.456 │0.198 │2340 │2720│2690 │2790 │
├──────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼──┼───┼───┤
│2004年6月19日8时-7月13日8时 │43.10 │0.059 │0.707 │0.665 │0.348 │2940 │2970│2870 │2940 │
├──────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼──┼───┼───┤
│2005年6月9日8时-7月1日8时 │52.70 │0.017 │0.617 │0.647 │0.224 │3996 │3530│3490 │3050 │
├──────────────┼───┼───┼───┼───┼───┼───┼──┼───┼───┤
│合计 │143.21│1.220 │2.979 │2.130 │0.913 │ │ │ │ │
└──────────────┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴──┴───┴───┘

二、人工扰沙作业
2004年、2005年调水调沙期间,为尽快提高河道的过流能力,黄委安排
在下游二级悬河形态比较严重、平滩流量较小的河段,进行人工扰动泥沙作
业,山东河务局负责雷口河段和蔡楼控导工程至影堂险工河段的人工扰沙作
业。
2004年,由山东河务局负责、东平湖管理局组织实施,在梁山朱丁庄控
导工程至国那里险工河段(长约7公里)展开人工扰沙作业。选定的扰沙方案为:
使用高压水流冲击河床,并采取移动扰动与相对固定扰动相结合的方式,移
动扰动采用2艘自航驳船和2艘移动承压舟进行,分别安装出水量为1200立方
米每小时和600立方米每小时的高压水泵和水泵组,设8-18个喷头。相对固定
扰动采用11艘安装射流设备的承压舟或组合式工作平台,每艘安装6台小机泵
组、8个喷头,每台出水量为100立方米每小时。工作时,喷头贴近河床底部,
设计出水流速20米每秒左右,经喷嘴高压水流冲击河床沙层,借助水流将浮
沙推移至下游,以达到加大河槽冲刷的目的。5月20-27日,大河流量600立方
米每秒左右,先进行扰动试验;6月22日,高村站流量2560立方米每秒,15艘
扰动船全部展开扰动作业。扰沙需要大河流量大于2000立方米每秒,至6月30
日,由于流量减小,第一阶段扰沙施工结束。7月5日,高村站流量起涨,7月
7日,高村站流量达到2550立方米每秒,开始第二阶段作业。7月13日,人工
扰沙结束。该次扰沙参加施工人员524人,投入15艘扰动船、11艘服务船、26
台发电机、75个水泵等,15艘射流船共计运转19365.4小时,投资938万元。

图4-6 2004年调水调沙期间,山东河务局在梁山朱丁庄控导工程至国
那里险工河段进行人工扰沙作业。

2005年,山东黄河扰沙采用黄委水文局4艘专业射流船开展扰沙作业。随
着船舶自航行进,连续不断地以大于20米每秒的高速水流冲击河床,借助大
河水流和船舶螺旋桨推动水流的作用,把扰动扬起的泥沙推向下游。扰沙河
段为梁山蔡楼至台前影堂,长4.19公里,由山东河务局东平湖泥沙扰动前线
指挥组组织协调有关单位实施,黄委水文局配合(该局成立山东河段泥沙扰动
现场指挥部负责施工作业)。6月20日,高村站流量2380立方米每秒,泥沙扰
动开始作业,到7月2日,高村站流量减少到1990立方米每秒,扰动作业结束。
该次泥沙扰动4艘射流船共计完成作业554小时,投资254万元。