内蒙古河段过流能力分析与探讨

2020-06-04方立,罗琪

陕西水利 2020年4期

关键词：过流水文站河段

方立 ,罗琪

（河南黄河水文勘测设计院,河南郑州 450004）

1 引言

1.1 内蒙古河段概况

黄河流域内蒙古河段全长842.8 km，首尾两段为峡谷河段，中间为平原河段，河宽坡缓，弯道多，昭君坟至头道拐河段比降仅1‰，河段河流摆动剧烈，游荡性河段较长，大部分属于冲积性河道[1]。

1.2 水库概况

龙羊峡水库位于青海省共和县与贵南县交界的龙羊峡峡谷进口约2 km处，是黄河干流上梯级开发规划中最上游的水库。刘家峡水库位于甘肃省永靖县境内的黄河干流上，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、防凌、养殖等综合效益的大型水利枢纽。龙羊峡水库与刘家峡水库联合调度运用，担负水库下游河段的防洪、灌溉和防凌任务。

龙羊峡、刘家峡水库运用前，上游来水基本由河道自然调节，两库运用后，不同时段的河道流量均受到水库防凌调度的调节。水库投入运行后，河道发生淤积，输冰输沙能力降低。

近20 年来内蒙古河段河床淤积严重，加之近年来由于上游来水持续偏枯、河套地区工农业用水急剧增加；同时“十大孔兑”的高含沙洪水汇入等原因，造成河床淤积、主槽萎缩、河道形态恶化、平滩流量减小、河段过流能力不断降低[2-3]。

2 上游来水情况

2018 年8 月～10 月，黄河流域上游来水严重偏多，受河源区持续来水及龙刘区间、刘兰区间降雨增加水量及水库调度影响，兰托区间多条支流出现超历史洪水。

黄河上游唐乃亥水文站2018年8 月份月均流量为1310 m3/s，9 月份月均流量为2060 m3/s，流量过程见图1，9月份流量从1500 m3/s持续增加，9 月中旬流量2000 m3/s～2500 m3/s，从一个侧面可以看出上游洪水历时和强度较大。

2018 年汛期黄河流域实测来水量与历年均值相比均偏多。唐乃亥水文站径流量为215.3 亿m3，较多年均值偏多50.6%；刘家峡入库径流量为227.8 亿m3，较多年均值偏多24.6%。

图1 唐乃亥水文站来水过程线

3 水库调度分析

3.1 调度原则

龙羊峡和刘家峡水库联合调度主要是为防御2018 年6 月以来上游洪水和满足凌汛期防凌安全。

考虑到龙羊峡水库位于最上游，库容大、调节能力强，而刘家峡水库库容小、调节能力弱，且距下游宁蒙河段较近、调水快，宁蒙河段凌主要靠刘家峡水库调节河道泄量。因此，在龙羊峡、刘家峡水库联合调度时可按照先刘库后龙库的原则，即当下游需水或需要增加梯级出力时，首先由刘库补水，加大刘库下泄流量，而龙库应少放水。当刘家峡水库满足不了调节任务时，再由龙羊峡水库补水，这样既可使龙羊峡水库多蓄少补，尽可能发挥龙羊峡水库的多年调节作用，又能使刘家峡水库提早腾库，降低水位运用，提前预留防凌库容[4]。

3.2 调度情况

2018 年8月1日～9月30日的龙羊峡和刘家峡水库出入库流量水位统计见表1，水库下泄流量和库水位对比分别见图2、图3、图4。

从表中可以看出：龙羊峡水库8月入库均值为1270 m3/s，出库均值为979 m3/s，基本以蓄水为主，刘家峡水库8 月入库均值为1800 m3/s，出库均值为1730 m3/s，基本以下泄为主。

从图可以看出：龙羊峡水库8 月份出库流量一直低于1000 m3/s，9月份超过1500 m3/s，而刘家峡水库8月份出库流量为1500～2000 m3/s，9月份上、中旬出库流量在2100 m3/s；下旬出库流量在2500 m3/s。

龙羊峡水库水位一直在持续增长，维持凌汛初期龙羊峡水库以蓄水为主的调度原则。刘家峡水库库水位8月和9月都是前期增长，后期库水位保持持平。

表1 龙羊峡、刘家峡水库出入库流量均值统计表单位：流量： m3/s;水位：m

图2 龙羊峡、刘家峡水库出入库流量对比

图3 龙羊峡水库水位变化图

图4 刘家峡水库水位变化图

4 重点水文站过流能力分析

4.1 实际过流情况分析

2018 年8月～9月，刘家峡水库根据调度指令进行下泄，内蒙古河段巴彦高勒、三湖河口、包头、头道拐等重要水文站8 月份月均流量均超过1500 m3/s，9 月份月均流量均超过2500 m3/s。刘家峡水库8 月份维持1500 m3/s以上下泄流量，9 月份维持2500 m3/s左右下泄流量，而各个水文站点维持1500 m3/s～2500 m3/s大流量，而且持续时间长。刘家峡水库出库及各站点流量统计见表2。

表2 刘家峡水库出库及水文站流量统计表单位：m3/s

4.2 过流能力分析

2012 年汛期，黄河宁蒙河段发生了自1981 年以来的最大洪水，2000 m3/s以上流量过程持续一个多月，河道全线发生冲刷。因此，内蒙古河段巴彦高勒、三湖河口、包头、头道拐等重要水文站断面的河道过流能力分析采用2012 年、2017 年、2018 年汛后的断面资料，分别见图5～图8。

从图中可以看出内蒙古河段除头道拐外，巴彦高勒、三湖河口、包头断面均发生了不同程度冲刷。根据大断面套绘成果分析，内蒙古河段最小平滩流量由2017 年的1800 m3/s增至2018 年的2450 m3/s，河道主槽过流能力增大，见表3。

表3 内蒙古河段主要断面平滩流量表单位：流量m3/s；水位m

图5 巴彦高勒水文站断面套绘图

图6 三湖河口水文站断面套绘图

图7 包头水文站基本水尺断面套绘图

4.3 分析与探讨

（1）目前，黄河内蒙古河段共有各类堤防1043 km，其中干流堤防987km，河道整治273 km，干流连续堤防主要分布在三盛公以下的平原河道两岸。干流堤防设防标准为：三盛公至蒲滩拐河段左岸为50 年一遇，右岸为30 年一遇，设计防洪流量为5710 m3/s～5900 m3/s。内蒙古河段近几年堤防标准逐步提高，为水库大流量持续下泄和河段主槽过流提供了安全保障。

图8 头道拐水文站断面套绘图

（2）2018 年从8 月上旬开始，到10 月中旬结束，黄河上游持续强降雨，水库长时间持续维持在1500 m3/s以上流量进行下泄，内蒙古河段河道主槽一直维持2000 m3/s以上大流量过流，主槽发生冲刷，河道行洪能力增大，宁蒙河道最小平滩流量从2017 年的1800 m3/s增大至2018年的2450 m3/s。

（3）《黄河内蒙古河段主要萎缩原因和对策》结论中提出“要减轻内蒙河段河槽淤积，要科学调控进入该河段的洪水量级，使之尽可量到1500 m3/s～2000 m3/s以上[5]”。2018年水库实际下泄流量和水文站实际过流流量综合数据印证了《黄河内蒙古河段主要萎缩原因和对策》结论中的洪水量级方案的正确和实效性。