河南黄河涵闸引水能力变化成因及对策分析

□李东阳 □赵秀凤 (河南黄河勘测设计研究院；河南水利与环境职业学院）

1 河南黄河引黄灌区及涵闸基本情况

河南省共有引黄灌区28处，其中2万hm2以上的大型灌区13处。各引黄灌区主要分布在沁河口以下区域，灌区总设计灌溉面积157.49万hm2，历史灌溉最大面积144.82万hm2，河南引黄灌溉面积正在稳定中不断发展。

黄河干流河南段小浪底以下经常开启使用的引黄涵闸35处，总设计流量为1304.40m3/s。按地区划分，郑州辖区内引黄涵闸7处，设计引水流量338.40m3/s；开封辖区内引黄涵闸3处，设计引水流量231m3/s；焦作辖区内引黄涵闸3处，设计引水流量180m3/s；新乡辖区内引黄涵闸11座，设计引水流量250m3/s；濮阳辖区内引黄涵闸11处，设计引水流量305m3/s。

2 引黄涵闸引水能力变化情况

河南黄河引黄涵闸在设计之初的设计引水流量基本上都在500m3/s左右。在现状大河500m3/s流量情况下，各闸的引水能力与设计引水能力对比情况见表1。从表中可以看出，除东大坝闸以外，其余涵闸引水均达不到设计流量，其中的老田庵、红旗、辛庄、刘楼、王集、花园口、马渡、柳园口等八座闸的引水能力已不足设计引水能力的10%，而只有六座涵闸大河500m3/s流量条件下的引水能力达到设计引水能力的50%。目前，河南黄河涵闸引水能力下降明显，这也证实了引黄供水日益困难的现实。

3 引水能力变化的成因分析

3.1 河床逐年下切，取水口位置大河水位下降幅度已较大

河南引黄涵闸大部分修建于20世纪50-70年代，小浪底水库运用以前，黄河下游河道淤积严重，河床平均每年抬高0.06m左右，水闸的原设防标准不能适应防洪的要求，部分水闸设计规模不能适应生产发展需要，自20世纪70年代中期开始又分期分批进行了水闸的改建。

表1 涵闸引水能力变化情况表

小浪底水库运用以来，组织开展了多次黄河调水调沙，调控流量指标以控制花园口流量4000m3/s左右。由于调水调沙的运用，黄河下游河床受到强烈冲刷，两岸引黄涵闸引水受到影响，特别是近些年来，由于大河水位下降累计幅度已较大，给两岸引水带来的负面影响已十分严重。

3.2 河势变化，引水边界条件不稳定

黄河下游游荡性河段起于河南孟津白鹤止于山东东明高村，高村～陶城铺河段为游荡性河道向弯曲型河道的过渡河段。历史上河南黄河河道宽浅，两岸缺乏控制性工程，主流摆动频繁且摆动幅度较大。人民治黄以来，经过多年的河道规划及整治，取得了较好的效果，防洪形势得到改善，游荡性河段河势游荡范围得到有效控制，水流得到改善。

近些年来，受小浪底水库调节运用影响，黄河下游河势出现新的特点。2000年以后，花园口站大于4000m3/s流量年均不足1d，大于2000m3/s流量年均不足24d，与之相反的是，<1000m3/s流量的频率已经高达82.80%。在这种径流过程下，黄河下游河道整治工程体系对下游河势的控制作用受到明显影响，长期的小水作用，使得水流惯性动能不足，大河逐步脱离工程控制，工程靠溜情况较差，上提下挫现象严重，主流经常在工程上首或下首坐湾，小水一旦坐湾就比较死，很难靠水流自身的能力去改变这种现状，这种小水河势变化情况给沿黄供水带来了严重负面影响。

3.3 工程体系自身引水能力不匹配或淤积

3.3.1 引黄工程体系引水能力不匹配

黄河下游河道较宽，两岸堤距平均在10km左右，引黄工程基本在控导工程上设防沙闸，其后接渠道送水至黄河大堤，在堤身设穿堤闸，闸后采用大堤外渠道与引黄灌区连接，各灌区工程体系十分复杂。就黄河河道内引黄工程来说，北岸焦作、新乡、濮阳由于滩地广阔，引黄工程相对复杂，南岸由于距大河较近，郑州、开封工程相对简单。

河道内引黄工程多由防沙闸闸前渠道、防沙闸、防沙闸闸后渠道和穿堤闸几部分组成，这些工程由于在设计之初均考虑了工程体系引水能力的匹配问题，在防沙闸、渠道及穿堤闸不淤积的情况下，河道内的引黄工程基本上不存在不匹配的问题。河道外的引黄工程则由于历史原因，基本上由地方承建，建设时间较早，虽经历多次改建，但重建轻管，存在较多问题，经过多年运行，加之投入不足，有的配套设施老化失修，有的改造不彻底，致使渠系不通畅。因此引水能力不匹配的问题主要表现在河道外的引黄工程体系上。

以濮阳渠村引黄闸为例，其穿堤闸位于黄河左岸大堤桩号47+120处，设计引水规模100m3/s，穿堤闸涵洞出口接灌溉渠道和供水渠道输水至濮清南灌区，在穿堤闸设计水位状况条件下，灌溉渠道的过流能力不足60m3/s，在设计水位条件下，整个工程体系无法达到设计引水规模。

再以开封黑岗口闸为例，开封黑岗口闸闸底板高程为76.75m，而水稻乡南北堤总干渠节制闸闸底板高程为78.68m，节制闸底板高程比黑岗口闸底板高程高1.93m，输水工程体系的不匹配也是造成该灌区目前引水困难的原因之一。

3.3.2 工程淤积

黄河属于多泥沙河流，河势游荡多变，涵闸引水的过程中经常造成淤积，工程淤积主要分为以下两类：

一是正常的引水落淤。部分引黄工程渠道较长，在引水的过程中渠道落淤严重，影响工程引水能力，而引渠开挖后涵闸恢复引水，但由于闸底板高程较高，大河水位相对较低，渠道很快又被淤死，只能靠不断的清淤来维持。此外，由于灌区管理机构没有正常清淤经费来源，再加上清淤清障占地困难等原因，部分引黄灌区的引渠长期不能得到清淤，或者清淤不及时、不到位，造成长期无法引水或引水能力下降。

二是河势变化造成引水口门逐步淤积。黄河下游属于典型的游荡性河道，主流摆动频繁，河势在变化的过程中经常造成引水口门的淤积，造成引水困难甚至无法引水。

4 对策和建议

4.1 针对河床下切、引水口门水位下降的对策和建议

根据小浪底水库运用方式，在今后很长一段时间，黄河下游河道必然会每年经历一次4000m3/s洪水，黄河下游河道在未来很长一段时间仍将持续冲刷。随着同流量条件下大河水位的继续下降，河床下切给引黄供水带来的负面累积效应会越来越大，未来将有大批量的引黄涵闸无法引水。对此，为缓解这种局面，提出以下对策和建议：一是建议与相关部门协调，适当增大灌溉高峰用水期水库下泄流量，增加下泄时间；二是积极推进涵闸改建或拆除重建工作；三是对于部分引水困难的重要灌区，在引水口门处设取水泵站，以保证应急用水需求。

4.2 针对河势变化、引水边界条件不稳定的对策和建议

黄河下游是典型的游荡性河道，河势游荡多变。近些年来，受小浪底水库调节运用影响，黄河下游呈现小水河势的特点。水流惯性动能不足，大河逐步脱离工程控制，这种小水河势变化情况给沿黄供水带来了严重负面影响。沿黄的引水口门在建设之初均选择在靠近水流边界条件的地方，而随着河势的逐渐变化，各引水口门水流边界条件并不稳定，一旦脱河，就会给引水带来困难。对此，提出以下对策和建议：一是继续完善河道整治工程建设，稳定河势和引水边界条件；二是加强河势观测，及时开挖引渠。

4.3 针对工程体系自身引水能力不匹配或淤积的对策和建议

4.3.1 与地方政府部门沟通，对堤防外引水能力不匹配的引黄工程进行改造

涵闸管理部门应积极向市、县政府和地方水利部门建言献策，有针对性地提出合理化建议，督促灌区搞好引黄工程建设规划，做好引黄供水工程及配套设施建设，加快老工程的改造和毁损工程的恢复，加大新工程建设的力度，尤其是恢复和改造改善斗、农渠等末级渠系，提高渠道向下游末级渠道的输水能力，大幅提高引水工程设施标准和引水能力，为引黄供水提供扎实的工程保障，逐步提高引黄灌溉面积和引黄灌溉率。

4.3.2 建议引黄工程清淤长效机制

应加强与引黄灌区的协调、沟通，联手行动，制定清淤实施计划，出台相应的清淤管理办法，协商解决清淤的资金渠道。每个灌区应配置水陆两用挖掘机、挖泥船等设备，保障清淤实施。在工程运行方面，应根据河势变化及时开闸拉河，尽量减少引水口门的淤积，每次调沙过后，应结合实际情况，采取机械清淤和人工清淤等措施，保障引渠畅通。