當(dāng)前位置：在永定河，新中國(guó)修建的第一座大型骨干水庫(kù)官?gòu)d水庫(kù)，1955年投運(yùn)，1985年被迫改建；在黃河中游，1960年9月下閘運(yùn)用的三門(mén)峽水庫(kù)，也在1965-1973年間被迫進(jìn)行兩次增改建……
“這到底是怎么回事？”河南省工程泥沙創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司董事長(zhǎng)張金良4月12日告訴科技日?qǐng)?bào)記者，這主要是因?yàn)槲覈?guó)水土流失嚴(yán)重地區(qū)的多沙河流，水少沙多、輸沙量大、含沙量高，把庫(kù)容淤積死了。
他說(shuō)，為了控制水庫(kù)泥沙淤積，我國(guó)水利科技工作者在早期“蓄水?dāng)r沙”運(yùn)用的基礎(chǔ)上，獨(dú)創(chuàng)了“蓄清排渾”方式，近年又正在探索“蓄清調(diào)渾”設(shè)計(jì)理論技術(shù)及其運(yùn)用方式。
小浪底調(diào)水調(diào)沙
從“蓄水?dāng)r沙”到“蓄清排渾”再到“蓄清調(diào)渾”，我國(guó)多沙河流建水庫(kù)的三個(gè)階段
張金良介紹，從20世紀(jì)50-60年代開(kāi)始，我國(guó)在多沙河流建水庫(kù)，走過(guò)了三個(gè)階段：
第一階段是“蓄水?dāng)r沙”。我國(guó)大規(guī)模的水庫(kù)建設(shè)始于20世紀(jì)50-60年代，在多沙河流建水庫(kù)，也多參考清水河流水庫(kù)設(shè)計(jì)，運(yùn)用方式上多采用“蓄水?dāng)r沙”。張金良說(shuō)，當(dāng)時(shí)也考慮到泥沙淤積對(duì)水庫(kù)運(yùn)用壽命的影響，曾提出在水庫(kù)上游加強(qiáng)水土保持、修建攔沙壩等減少入庫(kù)泥沙，但泥沙處理思路仍局限于“攔”，即設(shè)置攔沙庫(kù)容從時(shí)間上換取水庫(kù)使用壽命。
第二階段是“蓄清排渾”。針對(duì)“蓄水?dāng)r沙”出現(xiàn)的諸多問(wèn)題，逐漸認(rèn)識(shí)到對(duì)多沙河流水庫(kù)以“攔”為主不可行，創(chuàng)新性地提出了水庫(kù)“蓄清排渾”的運(yùn)行方式，并在三門(mén)峽、小浪底、三峽水庫(kù)運(yùn)用。
張金良說(shuō)，所謂“蓄清排渾”，就是以保持水庫(kù)長(zhǎng)期有效庫(kù)容為核心，要求水庫(kù)死水位具有較大的泄流規(guī)模，同時(shí)設(shè)置專(zhuān)門(mén)的排沙期和適宜的排沙設(shè)施，在水庫(kù)沖淤平衡形態(tài)上進(jìn)行庫(kù)容配置和回水計(jì)算，水庫(kù)有效庫(kù)容是相應(yīng)于沖淤平衡形態(tài)的庫(kù)容。
“但是，這仍存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。”張金良以小浪底水庫(kù)為例解釋?zhuān)紫龋畮?kù)庫(kù)容分布和回水設(shè)計(jì)是基于沖淤平衡形態(tài)，而實(shí)際上水庫(kù)進(jìn)入沖淤平衡狀態(tài)后，水庫(kù)主汛期調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用、非汛期蓄水運(yùn)用，隨著來(lái)水來(lái)沙的豐平枯變化，庫(kù)區(qū)會(huì)有沖淤，存在泥沙淤積短期侵占防洪庫(kù)容的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)正常運(yùn)用期“調(diào)沙”的影響考慮不足；其次，水庫(kù)設(shè)計(jì)調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容較小，水庫(kù)處于攔沙期，調(diào)控庫(kù)容大，可較好地發(fā)揮調(diào)水調(diào)沙減淤效益，但進(jìn)入正常運(yùn)用期后，調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用泥沙淤積不可避免地占用調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容，遇不利水沙條件或淤積嚴(yán)重時(shí)，必須進(jìn)行強(qiáng)迫排沙以保證足夠的有效庫(kù)容，而強(qiáng)迫排沙時(shí)“小水帶大沙”等現(xiàn)象不可避免，加劇進(jìn)入下游的水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)程度，面臨水庫(kù)有效庫(kù)容保持和下游水沙關(guān)系協(xié)調(diào)有機(jī)統(tǒng)一的矛盾，影響水庫(kù)減淤效益的長(zhǎng)期發(fā)揮。第三，水庫(kù)的攔沙庫(kù)容和調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容、其他庫(kù)容相對(duì)獨(dú)立，“水庫(kù)容”和“沙庫(kù)容”互換程度低，對(duì)泥沙多年調(diào)節(jié)和場(chǎng)次洪水泥沙統(tǒng)籌調(diào)節(jié)能力不足。第四是在一些超高、特高含沙量河流上修建的水庫(kù)，即使采用“蓄清排渾”方式，也難以保持有效庫(kù)容，比如巴家嘴水庫(kù)年平均入庫(kù)含沙量高達(dá)220千克每立方米，先后進(jìn)行了三次加高改建，水庫(kù)有效庫(kù)容長(zhǎng)期保持和供水調(diào)節(jié)之間的矛盾仍難以協(xié)調(diào)。
為解決這些問(wèn)題，科學(xué)家正在探索一條“蓄清調(diào)渾”新思路。
第二次改建后的三門(mén)峽水庫(kù)（圖片說(shuō)明）
“蓄清調(diào)渾”新思路的提出
張金良介紹，1999年小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用以來(lái)，在“蓄清排渾”“攔”“排”處理泥沙的基礎(chǔ)上，全面發(fā)展了調(diào)水調(diào)沙理念，對(duì)水庫(kù)群人工塑造異重流排沙技術(shù)、水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙調(diào)度模式、多沙河流水庫(kù)灘槽同步塑造、攔沙庫(kù)容再生與多元化利用等進(jìn)行了深入研究，提出了水沙關(guān)系協(xié)調(diào)度的定義和計(jì)算方法，逐步形成了以水庫(kù)長(zhǎng)期有效庫(kù)容保持和盡可能長(zhǎng)期提高下游水沙關(guān)系協(xié)調(diào)度為核心的“蓄清調(diào)渾”運(yùn)用技術(shù)。
張金良說(shuō)，所謂“蓄清調(diào)渾”，就是根據(jù)水庫(kù)開(kāi)發(fā)任務(wù)要求，充分考慮多沙河流來(lái)水來(lái)沙過(guò)程中場(chǎng)次洪水和年際間豐、平、枯變化，統(tǒng)籌調(diào)節(jié)泥沙對(duì)水庫(kù)淤積形態(tài)和有效庫(kù)容的影響，盡可能提高下游河道水沙關(guān)系協(xié)調(diào)度為核心，設(shè)置合適的攔沙和調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容，通過(guò)“攔、調(diào)、排”全方位協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)有效庫(kù)容長(zhǎng)期保持和部分?jǐn)r沙庫(kù)容的再生利用、攔沙庫(kù)容與調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容一體化使用，即實(shí)現(xiàn)部分“水庫(kù)容”和“沙庫(kù)容”在一定時(shí)段內(nèi)互換，發(fā)揮水庫(kù)對(duì)泥沙的 “內(nèi)”調(diào)節(jié)作用，并通過(guò)水庫(kù)群調(diào)度和天然洪水泥沙過(guò)程銜接，更好地協(xié)調(diào)進(jìn)入下游的水沙關(guān)系，以充分發(fā)揮水庫(kù)綜合利用效益。
他強(qiáng)調(diào)，“蓄清調(diào)渾”不僅考慮水庫(kù)的“攔”“排”，更加注重“調(diào)”，要求水庫(kù)結(jié)合開(kāi)發(fā)任務(wù)、運(yùn)用階段和入庫(kù)水沙條件等，靈活確定調(diào)度方式，在“調(diào)”中“攔”“排”，“攔”“排”中“調(diào)”。攔沙期水庫(kù)按照“小水?dāng)r沙，大水排沙，適時(shí)造峰，淤灘塑槽”灘槽同步塑造和攔沙庫(kù)容多元化利用，有利水沙條件下盡快降低庫(kù)水位進(jìn)行低水位排沙，正常運(yùn)用期水庫(kù)按照水沙分級(jí)分類(lèi)調(diào)度輔以非常規(guī)排沙調(diào)度，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)水沙關(guān)系再造和攔沙庫(kù)容再生利用。
同時(shí)，為更好滿足“調(diào)”，“蓄清調(diào)渾”在水庫(kù)設(shè)計(jì)上也有不同要求，首先要設(shè)置足夠的調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容，調(diào)水庫(kù)容主要滿足大流量過(guò)程塑造的需要，調(diào)沙庫(kù)容主要滿足水沙過(guò)程豐平枯變化以及水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)帶來(lái)的泥沙年際和年內(nèi)調(diào)節(jié)的需要。其次，庫(kù)容分布設(shè)計(jì)要考慮水庫(kù)“調(diào)”沙過(guò)程中水庫(kù)淤積形態(tài)動(dòng)態(tài)變化。水庫(kù)正常運(yùn)用期調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，庫(kù)區(qū)泥沙沖淤具有死灘活槽的特點(diǎn)，存在“高灘深槽、高灘中槽、高灘高槽”三種淤積狀態(tài)，攔沙庫(kù)容、調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容、興利庫(kù)容、防洪庫(kù)容、生態(tài)庫(kù)容分布設(shè)計(jì)，要考慮和淤積形態(tài)變化的耦合，按照“深槽調(diào)沙、中槽興利、高槽調(diào)洪”規(guī)則進(jìn)行水庫(kù)庫(kù)容配置，減免正常運(yùn)用期泥沙動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)侵占有效庫(kù)容進(jìn)而帶來(lái)的水庫(kù)強(qiáng)迫排沙的風(fēng)險(xiǎn)。再次，對(duì)超高含沙量河流水庫(kù)，采用“正常+非常”雙泥沙侵蝕基準(zhǔn)面設(shè)計(jì)理論和非常規(guī)排沙技術(shù)，在水庫(kù)正常泄流排沙孔以下增設(shè)非常排沙底孔，結(jié)合非常規(guī)排沙調(diào)度方式，可在長(zhǎng)期保持有效庫(kù)容前提下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)部分淤“死”攔沙庫(kù)容的復(fù)活并和調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容一體化永續(xù)利用。最后，對(duì)特高含沙量河流水庫(kù)的有效庫(kù)容保持和供水調(diào)節(jié)之間的矛盾，要采用水沙分置方式。
官?gòu)d水庫(kù)
“蓄清調(diào)渾”應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題
張金良透露，目前，“蓄清調(diào)渾”設(shè)計(jì)理論技術(shù)與運(yùn)用方式已經(jīng)在小浪底等水庫(kù)進(jìn)行了應(yīng)用，古賢、涇河?xùn)|莊以及甘肅馬蓮河等重大水利工程樞紐論證設(shè)計(jì)中已全面應(yīng)用。
他表示，今后對(duì)“蓄清調(diào)渾”運(yùn)用及設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)注意三個(gè)問(wèn)題：
一是在多沙河流上建設(shè)水庫(kù)，必須緊緊抓住水沙關(guān)系調(diào)節(jié)的“牛鼻子”。“蓄清調(diào)渾”在“蓄清排渾”基礎(chǔ)上更注重“調(diào)”，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間上、空間上對(duì)泥沙的統(tǒng)籌處理。
二是“蓄清調(diào)渾”運(yùn)用是對(duì)“蓄清排渾”運(yùn)用的繼承和對(duì)“調(diào)水調(diào)沙”的發(fā)展。攔沙期水庫(kù)按照“小水?dāng)r沙，大水排沙，適時(shí)造峰，淤灘塑槽”灘槽同步塑造和攔沙庫(kù)容多元化利用，正常運(yùn)用期水庫(kù)按照水沙分級(jí)分類(lèi)調(diào)度輔以非常規(guī)排沙調(diào)度，實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)水沙關(guān)系和攔沙庫(kù)容再生利用。
三是在未來(lái)運(yùn)行中，“蓄清調(diào)渾”設(shè)計(jì)理論技術(shù)與運(yùn)用方式需進(jìn)一步完善提升。
張金良認(rèn)為，如果說(shuō)“蓄清排渾”奠定了多泥沙河流水庫(kù)成功建設(shè)和運(yùn)行的技術(shù)基礎(chǔ)，支撐了多泥沙河流防洪工程、水沙調(diào)控、水資源配置等工程體系的成功建設(shè)和運(yùn)行，那么，“蓄清調(diào)渾”必將為多沙河流的保護(hù)和治理提供高質(zhì)量技術(shù)支撐。（科技日?qǐng)?bào)）
