黑河干流水量调度关键技术研究

作者:张婕    文章来源:甘肃水利水电技术    点击数:1680    更新时间:2011/6/1

摘要:通过近几年黑河干流水量调度工作,积累了许多成功的经验,但在分水指标到位以后,正义峡断面下泄指标大副提高,完成正义峡断面分水指标存在突出困难。因此,对正义峡断面的调度指标进行了分解,确定各时段调度指标和调度时段选择,由此提出制定调度预案的两个关键技术问题。

关键词:水量调度;关键技术;黑河干流

中图分类号:TV213.4 文献标识码:B 文章编号:2095-0144201101-0003-02

黑河干流水量调度工作2000 年正式启动,在水利部、黄委会具体部署领导下,在流域内各级地方政府、水利部门的共同努力下,连续10 a完成了分水任务,实现了国务院确定的黑河分水目标。随着黑河流域水资源管理工作的逐步深入,对水量调度工作提出了新的、更高的要求,在过去10 a的水量调度工作中,积累了许多成功的经验,但也暴露出一些问题。由于上游来水的变化使正义峡下泄指标存在诸多不确定因素,加之中游地区引水口门较多,灌溉管理水平还不完善,“来多引多”的局面没有根本改变,就完成正义峡下泄指标而言,可谓是困难重重,尤其是在“分水指标”到位以后,问题更加突出,如何解决由于来水量的变化给水量调度工作带来的被动局面,调度预案中各时段调度指标的确定和调度时段的选择是两个关键技术问题。

1 流域概况

黑河是我国第二大内陆河,流经青海、甘肃、内蒙古三省(区),流域南以祁连山为界,北与蒙古人民共和国接壤,东西分别与石羊河、疏勒河流域相邻,战略地位十分重要。流域总面积14.29 km2,其中甘肃省6.18 km2,青海省1.04 km2,内蒙古约7.07 km2。黑河流域有35 条小支流,随着用水量的不断增加,部分支流逐步与干流失去地表水力联系,形成东、中、西三个独立的子水系。东部子水系即黑河干流水系,包括黑河干流、梨园河及20 多条沿山小支流,面积11.6km2。黑河干流全长928 km,出山口莺落峡以上为上游,河道长313 km,面积1.0 km2,河道两岸山高谷深,河床陡峻,气候阴湿寒冷,植被较好,多年平均气温不足2 ,年降水量350 mm,是黑河流域的产流区。莺落峡至正义峡为中游,河道长204 km,面积2.56 km2,两岸地势平坦,光热资源充足,但干旱严重,年降水量仅有140 mm,多年平均温度68 ℃,年日照时数长达3 0004 000 h,年蒸发能力达1 410 mm,人工绿洲面积较大,部分地区土地盐碱化严重。正义峡以下为下游,河道长411 km,面积8.04 km2,除河流沿岸和居延三角洲外,大部为沙漠戈壁,年降水量只有47mm,多年平均气温在810 ℃,极端最低气温在-30 以下,极端最高气温超过40 ,年日照时数3 446 h,年蒸发能力高达2 250 mm,气候非常干燥,干旱指数达47.5,属极端干旱区,风沙危害十分严重,为我国北方沙尘暴的主要来源区之一。

2 径流变化规律

2.1 年际间变化

黑河径流主要来源于黑河干流莺落峡以上祁连山区。莺落峡站多年平均年径流量为15.80 亿m3。由于冰川融水补给对降水径流起着补偿调节作用,径流的年际变化不大,最大年径流量23.2 亿m3,最小11.2 亿m3,最大年径流量仅为最小年径流量的2.1 倍。

正义峡站径流量变化从年代统计来看,19561969 年年平均径流量为11.01 亿m319701979 年平均为10.49 亿m319801989 年平均为11.01 亿m319901999 年平均为7.59亿m320002004 年平均为8.45 亿m3(分时段统计结果如表1 所列)。统计结果表明,1979 年以前黑河中游地区用水量基本保持稳定,进入80 年代,中游地区耗水量明显增大,90 年代,中游地区耗水量更为突出;2000 年以来区间耗水量比90年代明显减少。

1 莺落峡、正义峡站各时段实测径流量对照亿m3

2.2 年内变化

黑河河川径流可以明显地划分为径流形成区、利用区和消失区。祁连山出山口以上流域面积占总面积的7%,是河川径流的主要来源区;占流域面积93%的中下游地区,几乎不产地表径流,其中中游地区和下游的上部是利用径流的主要地区;在最下游的尾闾附近,是径流消失区。黑河径流由降水和冰川融水混合补给,以降水补给为主,莺落峡站枯水期10月至翌年2 月,径流量占年径流量的17.4%;从3 月开始,随着气温的升高,冰川融化和河川积雪融化,径流逐渐增加,至5 月出现春汛,径流量占年径流量的14.8%69 月期间降雨最多,且冰川融水也多,其径流量占年径流量的67.8%,其中78 月份径流量占年径流量的41.6%。从正义峡站不同年代平均实测径流月分配来看,112 月份来水量比较稳定,例如:1956 1969 年平均为3.73 亿m31970 1979 年平均为3.88 亿m319801989 年平均为3.94 亿m319901999 年平均为3.34 亿m335 月份的来水百分数有明显的递减趋势;汛期受洪水的影响,变化较大,无明显规律。

3 水量分配与调度

3.1 水量分配

1992 年国家计委在关于审批《黑河干流(含梨园河)水利规划报告》的复函中同意水利部在“黑河干流(含梨园河)水利规划审查意见”中提出的黑河水资源分配方案:当莺落峡多年平均河川径流量为15.8 亿m3 时,正义峡下泄水量为9.5 亿m31997 年经国务院审批,水利部转发了《黑河干流水量分配方案》,提出了莺落峡、正义峡丰、枯水年份的水量分配方案(表2)。

2 莺落峡、正义峡不同保证率水量分配

3.2 水量调度

黑河水量调度年总量、逐月滚动修正的原则。依照黑河流域中、下游生活、生产、生态环境等用水实际情况,水量调度划分为3 个时段:冬4 月(11 11 日~3 10 日),该时段基本属于中游地区的非灌溉引水期;春灌~夏灌期(3 11日~6 30 日);夏灌~冬储期(7 1 日~11 10 日)。

黑河水量调度年度方案和各月水量调度计划是实施水量调度的依据,编制年度水量调度方案时,基于前期实测水量和后期按均值预估水量,估算莺落峡年来水量,根据莺落峡年来水量预估值,确定正义峡年下泄水量预估值;估算的正义峡年下泄水量减去前期实际下泄水量,其差值按多年平均情况下正义峡下泄水量过程分配到余留期各月,即为余留期各月正义峡下泄控制指标。

黑河水量调度按照分步实施、逐步到位的要求,2003 年如期实现了国务院批准的黑河分水目标。即当莺落峡断面多年均值来水15.8 亿m3 条件下,正义峡断面下泄水量指标,由调度前的7.3 亿m3 增长到2000 年的8.0 亿m32001 年的8.3 亿m32002 年的9.0 亿m32003 年的9.5 亿m32004 年开始转入正常调度年。

2000 黑河流域实施统一调度以来,共采取了35 次“全线闭口,集中下泄”措施,累计700 d,有效增加了进入下游河段的水量。10 a来,莺落峡断面累计来水174.66 亿m3,年均17.47 亿m3;正义峡断面累计下泄水量100.07 亿m3;在保证合理供水条件下,正义峡断面以下酒泉市鼎新灌区及有关单位实现了计划引水。

4 正义峡断面各时段控制指标

4.1 正义峡断面下泄水量分析

从历年实测径流资料分析结果看,2000 年以来正义峡断面年下泄水量比90 年代明显提高,90 年代莺落峡断面平均来水量为15.87 亿m3,正义峡断面下泄水量为7.59 亿m32000 年以来莺落峡断面平均来水量为17.47 亿m3,正义峡断面下泄水量为10.01 亿m3。但6 月底以前正义峡断面下泄水量,2003 年以来比90 年代偏少0.73 亿m3,正义峡断面各时段水量组成发生一定变化,6 月底以前正义峡断面下泄水量占年水量的比重,由90 年代的55%变为为50%左右,710月份由45%变为50%左右,正义峡断面年水量的增加主要是由于关键调度期集中调水,加大了正义峡断面下泄水量。

从近几年水量调度情况来看,一般调度期(11 11 日~次年6 30 日),正义峡下泄水量比较稳定,在4.3 亿m3 左右。按国务院分水方案,莺落峡断面年来水量75%、多年平均、25%保证率年份,关键调度期(7 1 日~11 10 日)正义峡断面尚需要完成3.45.26.6 亿m3 的水量指标。但是,通过近10 a调水实践,进入关键调度期后,78910 月份灌溉间歇期可采取“全线闭口,集中下泄”措施,闭口时间已达70 d 左右。即便如此,不同保证率年份3 个时段正义峡能够下泄的水量分别为3.634.415.09 亿m3 左右,多年平均和25%保证率来水年份,全年正义峡断面分水指标将分别出现-0.79-1.51 亿m3 的欠账。

4.2 正义峡断面下泄控制指标

黑河上游来水量丰枯变化,对正义峡断面年下泄水量指标影响较大,丰水年份正义峡断面分水指标较大,如果前期正义峡断面下泄水量不足,年来水量偏丰,将会对完成年度指标带来极为不利的影响。目前黑河水量预报精度难以满足黑河水量调度的要求,给确定各时段水量调度指标带来一定的困难,但从黑河上游历年来水变化分析,6 月份以前上游来水量相对比较稳定,对一般调度期正义峡下泄水量应有明确的控制指标,789 月份上游来水量变化较大,对全年丰枯变化起决定作用,下泄控制指标可适时予以修正。

在黑河水量调度各时段中,冬4 月中游基本不用水,河道水量基本为自然下泄状态,且部分水量以冰的形式储存于河道,此时段以跟踪调度为主,加强水情分析,密切关注各河段水量变化及河道槽蓄水量变化,做好春汛水情预测工作。3 11 日~6 30 日,此时段水量有一定的调节余地,可采取限制引水措施和“全线闭口,集中下泄”等措施;其中4 月上中旬用水量相对较小,采取集中调水措施较为有利,并可结合4 月下旬“小均水”加大正义峡断面下泄水量;5 月份灌溉用水相对较为集中,可采取限制引水措施;6 月份适时采取集中调水或限制引水措施,可利用5 月底实施的“大均水”,尽可能延长均水闭口时间。通过采取有效措施,使6 月底以前正义峡断面下泄水量达到5.3 亿m3,即达到平水年份正义峡断面年下泄水量的56%左右。如果46 月份来水偏丰,应进一步加大正义峡断面下泄水量。不同保证率来水情况下正义峡断面各时段下泄水量参考指标如表3 所列。

3 不同来水情况下正义峡断面各时段下泄水量参考指

5 结语

通过上述分析可以看出,一般调度期水量尚有一定的调节余地,一般调度期正义峡断面下泄水量至少应恢复到90年代水平。近几年关键调度期下泄水量虽然有了较大幅度提高,但仍难以确保完成正义峡断面分水指标,因此除尽快采取工程措施,提高对水资源的调空能力外,还必须进一步加强一般调度期水量调度措施,强化灌溉期用水管理力度,降低耗水指标,关键调度期适时采取有效措施,压缩灌溉周期,延长闭口时间,按照总量控制、滚动修正的原则,实行定额管理,确保各时段正义峡断面下泄控制指标。

作者简介:张婕(1979-),女,四川巴中人,工程师,硕士,主要从事黑河水资源管理。

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