小浪底水利枢纽拦沙初期调度与运用

殷保合

（水利部小浪底水利枢纽管理局，450000，郑州）

小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北40 km的黄河干流上，上距三门峡水利枢纽130 km，下距黄河花园口128 km，控制着黄河流域面积的92.3%、径流量的91.2%、输沙量的100%，处于控制黄河下游水沙的关键部位。水库总库容126.5亿m3，其中淤沙库容75.5亿m3，长期有效库容51亿m3，其设计开发目标是以防洪(防凌)、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电，除害兴利，综合利用。

小浪底水利枢纽是治理黄河的关键枢纽工程，调度运用方式极为复杂。为适应近年黄河水沙条件的变化及治黄新理念的要求，经过10余年探索和实践，对小浪底水利枢纽拦沙初期水库调度运用方式进行了一系列调整，积累了宝贵经验。枢纽发挥了巨大的社会、经济和生态效益。

一、小浪底水利枢纽拦沙初期设计运用方式

小浪底水利枢纽调度运用分为三个时期：水库泥沙淤积量达到21亿～22亿m3以前为拦沙初期；拦沙初期之后至库区形成高滩深槽，坝前滩面高程达254 m，相应水库泥沙淤积总量75.5亿m3为拦沙后期；在长期保持水位254 m以上40.5亿m3防洪库容的前提下，利用水位254 m以下10.5亿m3槽库容长期进行调水调沙为正常运用期。小浪底水利枢纽拦沙初期设计运用方式为：

1.防洪运用方式

预报花园口断面洪峰小于10000 m3/s，小浪底水库敞泄运用；预报花园口断面洪峰将超过10000 m3/s，小浪底水库按控制花园口断面流量不超过10000m3/s拦洪运用；如果无法控制花园口断面流量不超过10000m3/s，小浪底水库按控制花园口断面流量不超过22000 m3/s运用。

2.防凌运用方式

预报下游封河前1旬，小浪底水库按500 m3/s左右流量均匀泄流；下游稳定封河后至开河期，小浪底水库按300 m3/s流量均匀泄流，力争实现“文开河”；当下游封冻河段可能形成凌灾时，小浪底水库减小泄量直至完全停泄。

3.调水调沙运用方式

小浪底水库通过调控下泄流量两极分化，使黄河下游河床冲淤动态平衡，调控上限流量2600 m3/s，调控下限流量800m3/s。水库调水调沙起调水位为210m，调控库容不超过8亿m3，主汛期形成低壅水水库“拦粗排细”运用。

4.供水、灌溉运用方式

小浪底水库根据下游供水、灌溉需求下泄，同时控制花园口断面流量不大于800 m3/s，避免造成下游河道“冲河南，淤山东”现象。

5.发电运用方式

小浪底水电站发电调度遵循 “以水定电”的原则，根据水量调度指标安排机组发电计划，尽量通过发电过机泄流满足水调指令要求，减少水库弃水。

二、小浪底水利枢纽面临的治黄新形势

20世纪80年代中后期以来，随着流域工农业用水需求增加、上游水库调节影响以及气候变迁因素造成天然水量的变化，黄河中下游来水来沙条件发生了较大变化，黄河流域水资源供需矛盾日益尖锐，与设计阶段相比，小浪底水利枢纽运用条件发生了显著变化。

1.入库水沙大幅度减少

小浪底水库设计多年平均年入库水量279.6亿m3、年入库沙量12.75亿t。蓄水运用后，实际年入库水沙量均大幅度减少。2000—2009年小浪底水库平均年入库水量191亿m3，较设计减少31.6%；平均年入库沙量3.415亿t，较设计减少73.2%。2000—2009年小浪底历年实际入库水沙量见表1。

每个人都希望它带来愉悦、饱足、和谐、舒适、温暖、安全。这是一厢情愿的念头。这条河流的方向，最终远方是获得释然和自由。真正的自由，则是放弃我们对他人的要求和期望，放弃对外在形式的依赖和需索。最终，是对自己所坚持的意愿和妄想的放弃。这种放弃，并不令她觉得婚姻使人头破血流或者一蹶不振。这是命运赐予给人的一次机会。给予休憩、完成以及思省。

2.下游河道边界条件改变

1986年以来，黄河下游来水持续偏少，特别是汛期洪水显著减少、洪峰流量明显降低，水沙不协调性更趋严重；下游河道主槽淤积加重，造成下游河道主槽过流能力大幅度降低，“二级悬河”态势越来越严峻。2002年汛前，黄河高村附近河段主槽平滩流量缩减至不足1800 m3/s，洪水一旦漫滩，发生“横河”“斜河”“顺堤行洪”等险情概率加大，威胁堤防安全。目前滩区总人口已达181万，保障滩区群众生命财产安全已成为黄河防汛工作面临的新难题。

3.黄河下游断流形势日益严重

1972—1999年的28年中，黄河下游利津站发生断流21年，累计断流1050天，年均断流50天。进入20世纪90年代更是年年断流，且断流时间一年比一年提前，断流天数也持续增多。最为严重的1997年，利津站断流226天，断流河段上延至开封柳园口，长度704 km。日趋严重的黄河断流严重影响下游沿河10余座城市、几千个村庄居民生活生产用水，给经济社会发展和人民生活带来了极其严重的威胁。

4.新时期治黄工作的新目标和新理念

为缓解黄河水资源供需矛盾，国家从1999年起实行黄河水量统一调度。2001年水利部确立治黄新目标：堤防不决口，河道不断流，水质不超标，河床不抬高。在此基础上，黄委会进一步提出 “维持黄河健康生命”的治黄新理念，“河道不断流、河床不抬高”的目标被提到了新的高度，成为“维持黄河健康生命”的标志性指标。

三、小浪底水利枢纽拦沙初期调度运用方式探索和实践

新的治黄形势要求小浪底水利枢纽承担更加复杂和重要的任务。首先，供水运用目标增加了确保黄河下游不断流的重任；其次，为冲刷下游河道、增加主槽过流能力、改善“二级悬河”不利态势，实施调水调沙运用已刻不容缓。为适应新要求，需要在实践中对小浪底水利枢纽调度运用方式进行新的探索和相应调整。其目标是在保证不降低水库防洪、防凌设计标准的前提下，通过合理的洪水资源化，增加水库调水调沙运用概率和可供水量，除害兴利。

1.防洪调度运用方式探索和实践

为缓解下游水资源供需矛盾，确保黄河不断流，适当抬高前汛期限制水位，大幅度提高后汛期限制水位，实现洪水资源化。

2000—2001年，为实现黄河下游不断流的目标，黄委会采取了压减供水区用水量、挖掘小浪底水库最低发电水位以下库容和减少入海流量等一切可以利用的手段。按生活、工业生产和农业灌溉的顺序逐级降低供水保证率，小浪底库水位最低降至191.72 m；利津站日均流量低于30 m3/s的时间为44天，实测最小流量2.1 m3/s，几近断流。可见实现“黄河不断流”目标的艰巨性和复杂性，必须采取其他有效措施增加下游地区可供水量。

多泥沙河流水库汛期有防洪和减淤两个限制水位，汛期限制水位取其中较低者。拦沙运用初期，小浪底水库减淤限制水位低于防洪限制水位，水库防洪库容比设计防洪库容大得多。因此，适当提高汛期限制水位不会降低水库防洪设计标准。为兼顾小浪底水库防洪、减淤和供水效益，同时确保下游不断流，考虑水库来沙主要集中于前汛期的特点，2002年经国家防总批准，确定小浪底水库前汛期（7、8月）限制水位为225 m，后汛期（9、10月）限制水位为248 m。小浪底水库历年实际汛期限制水位与设计汛期限制水位比较见表2。

另外，为避免下游洪水漫滩，小浪底水利枢纽采用了调控中常洪水的防洪运用方式。按照设计，小浪底水库不调控花园口10000 m3/s以下的中常洪水，但在2003年防洪运用过程中，为减小洪水漫滩损失，小浪底水库按控制花园口不超过2700 m3/s方式运用，最大蓄洪量达71.5亿m3。考虑黄河下游滩区防洪现状条件，总结2003年防洪运用经验，2005年国家防总批准的 《黄河中下游近期洪水调度方案》（国汛〔2005〕11 号），对小浪底水库设计防洪运用方式进行了调整，正式确定了小浪底水库调控低含沙中常洪水的防洪运用方式。

表1 小浪底水库2000—2009年实际入库水沙量表

表2 小浪底水库历年实际汛期限制水位与设计比较表

2.防凌调度运用方式探索和实践

鉴于小浪底水库的巨大调节能力，可以快速精准调控下游河道流量过程，黄河下游防凌调度多实施小流量封河调度方案，2002—2003年度甚至启用防凌风险调度预案，将下游封河前小浪底水库下泄流量由500 m3/s减小到100 m3/s左右，利津实际封河流量仅32 m3/s。

3.调水调沙调度运用方式探索和实践

根据设计，小浪底水库调水调沙运用是在汛期结合小型天然洪水过程进行的。小浪底水库抬高后汛期限制水位以后，受2003年秋汛影响，2004年上半年水库蓄水较多。为在汛前将库水位降至前汛期限制水位以下，小浪底水库在6月结合防洪预泄进行了首次汛前调水调沙运用，在小浪底水库实现了人工塑造异重流出库和调整库尾淤积形态两项目标，取得了较好效果。2004年以后，每年都进行汛前调水调沙运用，对恢复黄河下游主槽过流能力发挥了重要作用。

2004年汛前调水调沙采用三库联调模式：小浪底水库清水下泄冲刷下游河道，降低库水位，当库尾淤积三角洲的上平段完全出露时，三门峡水库开始敞泄冲刷小浪底水库库尾泥沙，形成异重流；当三门峡水库基本泄空时，万家寨水库下泄水流正好抵达三门峡水库，冲刷三门峡水库泥沙，接力冲刷小浪底水库淤积泥沙，加大小浪底水库异重流规模。三库联调模式扩展了黄河调水调沙调度空间，可有效减少三门峡和小浪底水库泥沙淤积，改善小浪底水库淤积形态。但由于万家寨水库水量少,距三门峡水库距离较远，三门峡水库蓄水也仅有4亿～5亿m3，对三门峡和小浪底水库泥沙的冲刷能力有限。今后位于黄河北干流的古贤水利枢纽建成后，将极大增加对三门峡和小浪底水库淤积泥沙的冲刷能力。

4.供水、灌溉调度运用方式探索和实践

为保证黄河下游不断流，小浪底建管局顾全大局，不计发电损失，调整水库运用方式，动用最低运用水位以下库容供水，保证下游生活用水和河道不断流。2000—2002年，小浪底水库连续3年动用最低运用水位以下库容供水，库水位低于210 m的天数累计322天，最低降至191.72 m，保证了下游不断流。

非汛期供水流量上限由800 m3/s增加到1500m3/s。2000—2003年上半年小浪底水库蓄水较少，黄河下游旱情严重，按照设计上限流量800m3/s泄流，不能满足下游灌溉和防断流需求。根据实际情况，2001、2002年供水期，小浪底最大下泄流量达到1500 m3/s，之后多年在灌溉期下泄流量达到1000 m3/s以上，保证了灌溉供水，实现了不断流目标。下游河道没有发生“冲河南、淤山东”现象。下游河道冲刷条件的改变和调水调沙运用调节，使非汛期供水流量上限由800 m3/s增加到1500m3/s是可行的。

四、小浪底水利枢纽投运以来取得的重大成就

小浪底建管局高度重视枢纽运行安全管理，始终坚持社会效益优先、电调服从水调的原则，严格执行调度指令。通过不断探索和实践，调整后的小浪底水利枢纽运用方式更加适应黄河水沙条件的新变化和黄河治理开发的新要求，在确保黄河下游防洪、防凌安全的前提下，增加下游可供水量，实现河道不断流，明显改善河道水质和生态环境，延长了水库使用寿命，下游主河槽最小过流能力增加了2100m3/s。小浪底水利枢纽取得了巨大社会、经济效益。

1.防洪效益

小浪底水利枢纽投入运用后，增加了40.5亿m3的防洪库容，将黄河下游防洪标准由不足60年一遇提高到1000年一遇。

2003年8—10月，黄河中下游发生了历史罕见的华西秋汛。三门峡断面最大洪峰流量4500 m3/s，加上三花间来水，测算花园口断面洪峰流量将超过6000 m3/s，黄河下游滩区340万亩（22.67万hm2）耕地将全部被淹没，滩区181万居民需要全部转移。小浪底水利枢纽首次投入防洪运用，拦蓄洪水71.5亿m3，将花园口断面洪峰削减到2700m3/s以下，保证了下游防洪安全，直接经济效益约110亿元。

2005年9—10月，黄河中下游再次发生秋汛洪水。三门峡断面洪峰流量4420 m3/s，推算花园口又将出现6000 m3/s以上洪峰。小浪底水库再次拦蓄洪水25.75亿m3，控制花园口洪峰流量不超过2740 m3/s，避免了黄河下游洪水漫滩，保证了下游滩区人民生命财产安全。

2.防凌效益

小浪底水利枢纽投入运用后，提供20亿m3以上的防凌库容，提高下游河道水流的温度和流速，缩短河道封冻时间，并可精确控制下游流量，基本解除了下游凌汛威胁。

3.减淤效益

小浪底水利枢纽投运以来，累计拦截泥沙约25亿m3；进行10次调水调沙运用，塑造协调水沙关系，将5.42亿t泥沙冲入大海，其中冲刷下游河道泥沙2.85亿t，黄河下游主河槽得到全面冲刷，主槽过流能力从2002年的不足1800m3/s增大至目前的3880m3/s，扭转了黄河下游河床逐年淤积抬高的局面，改善了下游河道“二级悬河”河势，缓解了黄河下游严峻的防洪形势。

4.供水、灌溉效益

黄河是河南、山东最重要的水源，随着流域经济社会的发展，城市及工业用水急剧增加，水资源供需矛盾日益突出，黄河下游频频发生断流，供水、灌溉保证率很低。

小浪底水利枢纽运用以来，截至2010年6月30日，累计向下游供水1717.86亿m3，其中小浪底水库调节补水量 392.86亿 m3，年均37.5亿 m3。小浪底水库供水运用，结束了黄河断流的历史，提高了黄河下游供水、灌溉的保证率，促进了当地经济发展，有效改善了黄河下游生态环境；河口生态也得到一定程度恢复，黄河湿地面积增加，昔日的盐碱地变成了百鸟园；还5次向天津供水18.47亿m3，3次向河北白洋淀供水3.57亿m3。

5.发电效益

河南电网装机以火电机组为主，水电机组容量所占比重较低。小浪底水电站投运后，发电机组承担河南电网骨干调峰、调频和事故备用任务，使河南电网供电质量显著提高，为河南经济社会高速发展和低碳经济建设作出了较大贡献。截至2010年6月30日，小浪底水电站累计发电447.68亿 kWh，其中 2004—2009年连续6年发电量超50亿kWh。

五、结 语

小浪底水利枢纽在治理开发黄河的总体布局中具有重要的战略地位，是黄河下游防洪安全的重要保障，是下游地区经济社会发展的基础支撑，是惠及亿万群众的民生工程。作为小浪底水利枢纽的运行管理单位，小浪底建管局以科学发展观为指导，坚持公益效益优先原则，顾全大局，积极支持水资源统一调度；确保枢纽安全运行，不断深入探索适应水库运行新形势的科学调度运用方式，充分发挥枢纽综合效益，让小浪底水利枢纽为维持黄河健康生命、建设人水和谐水利事业作出更大贡献。

[1]黄河水利委员会勘测规划设计研究院.黄河小浪底水利枢纽初步设计报告[R].1988.

[2]黄河水利委员会勘测规划设计研究院.小浪底水库运用初期运行方式研究报告[R].1999.

[3]黄河水利委员会勘测规划设计研究院，黄河防汛总指挥部办公室，水利部小浪底水利枢纽建设管理局.小浪底水利枢纽拦沙初期运用调度规程[R].2004.

[4]水利部黄河水利委员会.人民治理黄河六十年[M].郑州：黄河水利出版社，2006.

[5]黄河勘测规划设计有限公司.小浪底水库拦沙初期运用分析评估报告[R].2009.