选择水沙调控水库的最佳时机

在黄河上游已建成的大型水利枢纽中，有较大调节能力的水库2座，即具有多年调节性能的龙羊峡和具有年调节性能的刘家峡，其他水库均为径流式。在黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控过程中，龙羊峡、刘家峡水库具有较大调控库容，可作为水沙调控的主体，对研究区域的水沙关系、河道冲淤进行调节。其他水库中，由于泥沙淤积占用兴利库容，盐锅峡、青铜峡、三盛公水库已丧失了参与拦沙调沙的能力（赵昌瑞，2006；张天红等，2011）。海勃湾水库于2010年4月开工建设。目前，海勃湾水库大坝已完成施工蓄水，待水库运行投产发电后，海勃湾水库较大的拦沙库容可对内蒙古河段减淤、预防内蒙古河段萎缩有一定的缓解作用（李友起等，2006）。由此，参与黄河上游沙漠宽谷河段水沙调控的水库包括已建成的龙羊峡、刘家峡水库和未建的黑山峡水库。其中，龙羊峡、刘家峡、黑山峡水库承担着水沙调控的主要任务，海勃湾水库将会对水沙调控起到微调作用。

表4-3　唐乃亥水文站丰枯水年统计次数

水沙调控时机的选择是确保黄河上游水沙联合调度安全、顺利、有效实施的重要研究内容。以唐乃亥水文站1956—2011年各月天然来水序列为准，分析唐乃亥水文站径流系列丰枯变化情况，结合黄河上游梯级水库群多年平均蓄补水状况，确定黄河上游梯级水库群水沙调控年份。唐乃亥水文站丰枯水年统计次数见表4-3。

由图3-1及表4-3分析可知：

（1）唐乃亥水文站1956—2011年特丰水年次数仅为2次，占3.64%，而丰水年总数为27次，占总年数的49.09%，其中偏丰水年次数最多，为25次，占总年数的45.45%；平水年次数为14次，占总年数的25.45%；偏枯水年次数为14次，占总年数的23.64%。

（2）在长系列调度中，上游梯级水库群在丰枯水年需要水库补水，最大补水量为40亿m3，平水年年均补水量为10亿m3。由于水沙调控过程需要扣除水库多年平均蓄补水量，平水年及枯水年去除水库多年平均补水量后，可调水量较小，故平水年及枯水年不适宜开展水沙调控。(www.xing528.com)

（3）在水库蓄水年份，除满足枯水年补水量外，能够满足一次水沙调控所需水量的年份均在丰水年和偏丰水年。

黄河中下游依托三门峡、万家寨、小浪底等水库至今已经进行了14次调水调沙试验，对下游河床的再造以及主河槽冲沙入海的效果已经显而易见，在巩固黄河流域河道健康、完善“二级悬河”治理、保证黄河流域沿线居民生活以及生产等方面卓有成效。小浪底水库调水调沙月份多为6—8月，为黄河汛期之前，合理的避开黄河汛期；调水调沙天数最大为23天，最小为9天。历年小浪底水库调水调沙数据统计见表4-4。

表4-4　小浪底水库水沙调控数据统计表

续表

借鉴小浪底水沙调控经验，黄河上游梯级水库群水沙调控月份应选择汛前或汛后，合理避开汛期。由2002—2011年头道拐水文站历年各月输沙量变化过程可知，非汛期头道拐水文站输沙量最大值出现在3—4月，汛期输沙量最大值出现在9月。黄河上游河道3—4月为开河期，因凌汛期结束，河道流量增加，为水沙调控创造有利时机。同时，为了保证黄河上游沙漠宽谷河段的防凌安全，避免在凌汛期开河时产生人造洪水，威胁下游河道的行洪安全，故本节采取黄河宁蒙河段全线开河后的3—4月作为黄河上游梯级水库群水沙调控月份。