东庄、古贤水库联合调度对潼关及渭河下游的影响

杨蒨，石长伟，张冰洁，赵敏歌

(⒈中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；⒉陕西省江河水库管局，陕西西安710018；⒊陕西省河流工程技术研究中心，陕西西安710018)

东庄、古贤水库联合调度对潼关及渭河下游的影响

杨蒨1，石长伟2，3，张冰洁2，3，赵敏歌2，3

(⒈中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；⒉陕西省江河水库管局，陕西西安710018；⒊陕西省河流工程技术研究中心，陕西西安710018)

通过对古贤、东庄水库方式分析及防洪作用基础上提出两座水库联合调度初步运用方案，并对该方案对潼关高程与渭河下游的影响进行分析，结果表明：两库在确定联合调度方案运用时，必将加快潼关高程稳定下降的进程，潼关高程能够下降2 m左右并保持稳定，渭南、华县的水位因此将降低约1.3 m、1.5 m左右；河道纵剖面的调整，会有利于渭河下游平槽过洪能力的恢复增大，渭河下游稳定3000 m3/s平槽流量可能会提前出现并有所突破，将改善河槽的行洪输沙条件；水沙和河道条件的改善，会明显有利于汇流区和渭河口的河势稳定；古贤水库、东庄水库联合调度对潼关高程控制与渭河下游减淤治理具有重要的作用。

水库；联合调度；潼关高程；渭河下游

1 古贤水库的运用方式及防洪减淤作用

古贤水利枢纽工程位于黄河北干流下段[1]，上距碛口坝址235.4 km，距吴堡水文站202.8 km，下距壶口瀑布10.1 km，距龙门水文站72.5 km。控制流域面积489948 km2，占三门峡水库控制流域面积的71.0%。其开发任务是防洪、减淤、灌溉供水、发电等综合利用。水库正常蓄水位645m，死水位598m，总库容165.57亿m3，有效库容47.76亿m3，拦沙库容118.2亿m3。

1.1 古贤水库运用方式

古贤水库运用初期采用一次抬高水位运用的高水位运用方式；水库运用分为三个阶段：第一阶段为水库拦沙调水调沙阶段；第二阶段为水库淤滩刷槽阶段；第三阶段为蓄清排浑、调水调沙运用。

调水调沙方式：①7月上半月：6月底水库预留6亿m3蓄水量，于7月上半月均匀泄放，供下游抗旱灌溉。②7月下半月至9月底：水库进行调水调沙，尽可能下泄2000 m3/s～5000 m3/s的中水流量，利用大水冲刷排沙，发挥下游河道输沙能力，提高输沙效果，降低潼关高程，减少下游河道淤积；避免600 m3/s~2000 m3/s平水流量下泄，减少下游河道淤积；入库流量小于400 m3/s，补水使出库流量等于400 m3/s，入库流量400 m3/s~600 m3/s，出库流量按入库流量下泄，以满足壶口瀑布景观和电站发电要求；保持水库调蓄水量不大于5亿m3，增加大水流量连续出现机遇，冲刷潼关断面和龙潼河段，和小浪底联合运用减轻黄河下游河道淤积；当入库洪水大于6000 m3/s，按防洪调度运用。

1.2 防洪作用分析

（1）有效降低黄河小北干流洪水流量

古贤水库分级控制防洪运用[2]，可使频率P=0.1%、P=1%、P=2%、P=5%洪水的洪峰流量分别由38500 m3/s、27400 m3/s、24100 m3/s和19600 m3/s减少到11000 m3/s、10300 m3/s、10100 m3/s和5650 m3/s，延长了中小洪水的持续时间，对增加河道的冲刷具有较大作用。

（2）对降低三门峡滞洪水位及潼关高程的作用

古贤水库防洪运用可降低三门峡水库的滞洪水位1.63 m~6.69 m，有效减少三门峡水库洪水期蓄水对潼关河段洪水的作用，加大汛期洪水对潼关河段的冲刷作用或减少淤积。

（3）减少黄河倒灌渭河及减轻渭河下游洪水灾害的作用

古贤水库采用分级控制下泄流量(6000 m3/s~10000 m3/s)的防洪运用方式，可有效地减少黄河洪水倒灌渭河、汾河的影响，减少黄河洪水倒灌渭河而引起的回水淤积，为减轻渭河下游洪水灾害创造有利条件。

2 东庄水库的运用方式及防洪减淤作用

2.1 东庄水库运用方式

东庄水库的运用方式分为初期运行期和正常运行期两个运用时期[3]。初期运行期从兼顾水库淤积和渭河下游减淤的角度分为水库蓄水拦沙运行、逐步抬高水位调水调沙运行两个阶段。

（1）水库蓄水拦沙运行阶段

水库蓄水拦沙运用，控制库水位不低于起始水位。当起始水位以上蓄水量超过3亿m3时，水库泄水至起始水位以上蓄水量0.2亿m3。下泄流量与咸阳来水组合后，按渭河下游平槽流量(1700 m3/s)泄放，泄水历时约2天。

兴利运用条件如下：按照各时段灌溉、供水量和泾河下游生态用水的需水量泄水，并利用上述水量进行发电。当渭河下游华县站流量小于20 m3/s，水库给予补水，满足华县站20 m3/s的最低生态用水需求。

（2）逐步抬高运行水位调水调沙运行阶段

当起始水位以下库容淤满后，转为按蓄水量控制逐步抬高运行水位阶段，汛期蓄水位不超过汛限水位。通过调水调沙，将造成渭河下游严重淤积的高含沙中小洪水部分拦蓄在库内，利用大洪水入库时机进行冲刷，逐步形成滩槽，滩面高程控制在773 m。

泄水按如下三个条件：当入库流量大于600 m3/s，水库泄空，泄流量与咸阳来水组合后，按渭河下游平槽流量泄放；当入库流量大于300 m3/s，入库含沙量大于300 kg/m3，为减缓库内淤积，保证下泄水沙过程有利于渭河下游的冲刷，如蓄水量超过1.5亿m3，水库泄空，泄流量与咸阳来水组合，按渭河下游平槽流量泄放；否则不泄水。其余来水来沙条件拦在库内，当蓄水量超过3亿m3，水库泄水至库蓄水量1亿m3，泄流量与咸阳来水组合后，按渭河下游平槽流量泄放。

按水库蓄水超过3亿m3时泄水，主要考虑如下三个因素：①水库建成后，渭河下游平槽流量预计约可恢复至3000m3/s，按平槽流量泄放1天需水量约2.1亿m3；②按入库流量与对应时段的供水需水量对比，供水最大缺水量约为0.3亿m3；③渭河下游生态用水要求的最大缺水量约为0.4亿m3。因此，拟按水库蓄水量达3亿m3时泄水至蓄水量1亿m3，既能冲刷渭河下游，又为供水和渭河下游生态用水提供了保证。

兴利与渭河下游生态用水条件同水库蓄水拦沙运行阶段。

（3）正常运行期

当水库滩面淤积高程达到773 m，形成槽库容时，水库转为正常运行期，水库利用槽库容调水调沙运用，并形成高滩深槽。

泄水按如下三个条件：当入库流量大于600 m3/s，水库泄空，泄流量与咸阳来水组合后，按渭河下游平槽流量泄放；当入库流量大于300 m3/s，入库含沙量大于300 kg/m3，水库泄空。当库水位超过汛限水位，水库泄水至汛限水位。兴利及渭河下游生态用水条件同水库蓄水拦沙运行阶段。

2.2 对泾渭河下游的防洪作用

泾河下游防洪保护区人口约10.8万人，耕地15.4万亩。目前的防洪标准仅为5年一遇，水库建成后，可由目前5年一遇的防御洪水标准提高到20年一遇。

对渭河下游而言，若洪水是以泾河来水为主时，通过东庄水库的调节，可使三门峡水库移民区生产围堤的防洪标准，从目前的5年一遇提高到20年一遇。对渭河下游以泾河来水为主的100年一遇洪水，通过东庄水库的调节，可削减至50年一遇[3]。

2.3 对渭河下游的减淤作用

根据渭河下游实测资料分析[3]，20世纪九十年代期间，渭河下游来水少来沙多，其中泾河来沙量占华县的比例从62%上升到85%；渭河华县站大于800 m3/s流量的洪水场次从年均15场减少到4场。

实测资料法和数学模型法计算及全面分析表明，修建东庄水库后，结合改变三门峡运行方式，渭河下游不断淤积的现状可得到改善，在设计系列来水来沙条件下，东庄水库运行的50年中，渭河下游仅处于微淤状态（每年淤积0.03亿m3），其中华县以上河段每年可冲刷0.01亿m3。

2.4 对潼关高程的影响

根据专家建议[3]，采用实测资料分析与数模计算，对此问题进行了初步研究。潼关高程的升降与渭河华县站高含沙洪水流量的大小及三门峡运行方式关系较为密切，根据实测资料分析，在汛期若华县站的高含沙洪水流量在900 m3/s~1600 m3/s以上、三门峡库水位在305 m以下，潼关断面将受到冲刷，潼关高程一般会下降到0.4 m~1.7 m左右；但若华县站流量小于500 m3/s时，潼关断面则产生淤积，潼关高程一般要上升0.1 m~0.4 m左右。因此，东庄水库泄放人造洪峰冲刷潼关高程，具有稳定潼关高程的作用。

2.5 对渭河下游生态用水及河槽萎缩的作用

经统计[3]，设计系列50年中，渭河下游华县站流量小于20m3/s的时段共出现226天。东庄水库建成后，通过水库的调度，50年可泄放满足下游生态要求流量的天数共220天，渭河下游生态用水保证率达93%，可有效改善渭河下游生态用水环境，同时可有效防止渭河下游断流造成的河道萎缩。

东庄水库调水调沙过程中，兼顾了潼关高程升降与华县汛期洪水流量的这种关系，在每次汛期加大泄量过程中，潼关高程均有所下降。经计算东庄水库运行50年内，下泄有利于潼关高程冲刷的水沙119次。若以东庄水库3亿m3水量泄放流量为1500 m/s洪水，可持续冲刷渭河下游和潼关高程2.3天，预计将收到更加良好的冲刷效果[4]。

3 东庄、古贤水库联合调度对潼关及渭河下游的影响

东庄、古贤水库联合调度对降低潼关高程、减少渭河淤积及稳定河口流路起着有利作用。

3.1 东庄、古贤水库联合调度设想

东庄、古贤水库联合调度会对潼关及渭河下游起到有利影响。可能的几种情况有：①古贤水库控制下泄流量6000 m3/s ~10000 m3/s时，东庄水库可相机下泄一定流量，以减轻黄河倒灌渭河的影响；②东庄水库下泄小水大沙过程时，古贤水库可凑泄一定流量，以便潼关河段不发生淤积；③东庄水库下泄高含沙洪水时，古贤水库控制下泄，以利于泾渭河高含沙洪水冲刷潼关河段。

东庄、古贤联合调度，可减轻不利水沙对汇流区的影响、降低并稳定潼关高程，对稳定汇流区北干流河势和渭、洛河冲淤具有明显有利作用。

3.2 对潼关高程的影响

（1）古贤水库运用初期的清水下泄和东庄水库下泄的有利于潼关高程冲刷的水沙，均有利于降低潼关高程，如能联合调度，必将加快潼关高程稳定下降的进程。

（2）照古贤水库的分析，潼关高程能够稳定下降2 m左右。

3.3 对渭河下游的影响

（1）如潼关高程能够稳定下降2 m左右，渭河下游下段河道纵剖面将会出现一定幅度的下切。按照前述水库减淤冲刷的分析，华县、渭南的水位约降低1.5 m、1.3 m左右。

（2）河道纵剖面的调整，会有利于渭河下游平槽过洪能力的恢复增大，东庄水库分析的3000 m3/s平槽流量可能会提前出现并有所突出。

（3）渭河下游纵、横断面的有利变化，将改善河槽的行洪输沙条件，东庄水库计算的渭河下游50年淤积1.60亿m3~2.71亿m3的状况有可能得到改变。

（4）水沙和河道条件的改善，会明显减轻渭河洪水和黄河洪水倒灌渭河的灾害，有利于汇流区和渭河口的河势稳定。

4 认识与建议

（1）潼关高程冲淤影响因素众多，两库联合调度冲刷下降后，若无其它措施跟上去，会很快回淤。因此，仅靠人造洪峰冲刷是难以达到维持稳定潼关高程的目的，必须采用包括“降低三门峡水库运行水位、减少北干流的泥沙，改变北洛河的出水口”等综合措施。

（2）东庄水库的兴建对三门峡库区的防洪安全和生态环境的改善具有重要意义。因此，建议国家在当前陕西渭河全线整治实施后，防洪形势初步改善的良好机遇，进一步加快东庄水库建设，为西部大开发创造有利条件。

[1]安催花,万占伟，张厚军.黄河古贤水库减淤作用初步研究[R].2005.

[2]黄河勘测规划设计有限公司.黄河古贤水利枢纽工程项目建议书[R].河南·郑州，2004.

[3]水利部上海勘测设计院,陕西省水利勘测设计研究院,国家电力公司西北勘测设计研究院.泾河东庄水利枢纽工程项目建议书[R].上海, 2004.

[4]蒋建军,石长伟.东庄水库调水调沙对渭河下游和潼关高程冲淤作用的研究[J]，泥沙研究，2004.5：51-55.

Influence of Joint Dispatching of Dongzhuang and Guxian Reservoir on Tongguan and the Lower Reaches of Weihe River

Yang Qian,Shi Changwei,Zhang Bingjie,Zhao Minge
（Chengdu Survey and Design Institute Co.,Ltd.,National electricity Construction GroupChengdu 610072,Sichuan；Shaanxi Provincial rivers reservoir management bureauXi’an 710018,Shaanxi；Shanxi provincial rivers engineering technology research center Xi’an 710018,Shaanxi）

Based on analysis of Guxian and Dongzhuang reservoirs and their function of flood-proof,the paper puts forward the preliminary application plan of the two reservoirs,and analyzes the influence of the scheme on the Tongguan elevation and the lower reaches of the Weihe River.The results show that the two reservoirs is at the course of utilization and will accelerate the process of steady decline in Tongguan elevation.Tongguan elevation can be reduced about 2m and remained stable,the water level in Weinan,Huaxian will be reduced by about 1.3 or 1.5m;the channel longitudinal profile adjustment will be conducive to the lower Weihe.The recovery of the flooding capacity of the flat slot increases,and the stabilization of the 3000m3/s flat slot in the lower reaches ofthe Weihe River may occur ahead of time and breakthrough.It will improve the flood discharge conditions ofthe river channel.The improvement ofthe water and sand and river conditions will obviouslybenefit the combination ofthe ancient reservoir.Dongzhuangreservoir has an important effect on the control ofTongguan elevation and the siltation control in the lower reaches ofthe Weihe River.

Hydrological variation；ecological ensuring flow；the method of Mann-kendaⅡ；the Tennant method and Weihe

TV697.1

B

1673-9000（2017）03-0008-03

2017-04-05

水利部公益性行业科研专项项目（201101044）；陕西省科技发展（攻关）计划（软科学研究）项目（2014KRM87）；陕西省自然科学基础研究计划面上项目（2014JM7281）。

杨蒨（1975-），女，重庆梁平人，高级工程师，主要从水文水资源分析计算工作。