黑河干流水量調度關鍵期情勢分析

鄭利民,魯學綱,黃福貴,楊澤健

(1.黃河水利科學研究院,鄭州　450003 ，2.黑河流域管理局,蘭州 　730030)

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黑河干流水量調度關鍵期情勢分析

鄭利民1,魯學綱2,黃福貴1,楊澤健2

(1.黃河水利科學研究院,鄭州450003 ，2.黑河流域管理局,蘭州 730030)

摘要：根據黑河干流水量分配方案，分析了水量調度與中游灌溉的關系；分析了不同保證率情況下水量調度方案；分析了水量調度對中游地區灌溉的影響；認為關鍵調度期(7、8月)正義峽斷面下泄水量不足，應增大7、8月洪水期的下泄量。

關鍵詞：黑河干流;水量調度;灌溉;鶯落峽;正義峽

在黑河流域，清雍正四年(1726年)就已出現了均水制度。建國以后，為了解決中、下游的用水矛盾，遏制下游生態環境的惡化趨勢，在1992年對黑河干流豐、枯水年的水量進行了分配，并與2000年開始黑河干流水量調度。

黑河實施水量調度以來，優化了流域水資源的配置，初步遏制了下游生態環境惡化趨勢，區域生態環境得到初步改善，促進了黑河流域中下游地區經濟社會的發展和進步。

1黑河干流水量調度綜述

20世紀80年代，由于經濟發展，黑河流域中游人工綠洲區不合理的開發，致使進入下游的水量逐漸減少，出現了一系列生態與環境問題，使得下游地區河湖干涸、林木死亡、草場退化、沙塵暴肆虐等生態環境問題進一步加劇，省際水事矛盾更加突出，水資源問題已成為制約該地區可持續發展的主要因素。

為緩解黑河中下游地區的水資源供需矛盾突出的問題， 1997年12月，水利部在“九二”分水方案的基礎上，對黑河干流豐、枯水年的水量進行了分配(“九七”分水方案)，詳細規定了鶯落峽不同來水情況下，必須保證正義峽下泄水量。

13 a來，共計實施“全線閉口、集中下泄”措施45次、918 d，限制引水措施9次、59 d，洪水期水量調度措施6次、34 d。黑河上游鶯落峽斷面累計來水229.52億m3，年均17.65億m3，高于多年平均來水量1.85億m3；正義峽斷面累計實際下泄水量132.04億m3，年均10.12億m3。根據“九七”分水方案推算，13 a正義峽斷面累計少下泄水量16.36億m3，占應下泄水量的11.0%。

根據黑河干流鶯落峽、正義峽2000—2012年徑流資料分析，與正義峽年度目標下泄水量相比，正義峽斷面實際下泄水量普遍偏小。其中正常調度期間2004—2012年只有2 a(2004、2006年)偏小在5%以內，4 a偏小超過5%，2 a偏小超過20%(2007、2009年)。

2黑河干流水量調度方案設計

“九七”方案將年內水量分配劃分為3個時段，11月11日—3月10日為非灌溉引水期(簡稱冬4月)，由于前期灌溉的渠系、田間滲漏補給和河床滲漏補給，本時段正義峽斷面的實測徑流量大于鶯落峽斷面；3月11日—6月30日為中游的春灌-夏灌期(簡稱春灌期)；此時期黑河鶯落峽水較少且適值中游的灌溉高峰季節，黑河來水過程不適宜中游灌溉引水過程的要求。7月1日—11月10日為中游地區的夏灌-冬儲灌水期。本時段黑河來水量可以滿足中游的灌溉引水要求，是年度分水方案中重要的調控時段。

(1) 年度水量調度方案

年度水量調度預案的制定是根據上年度鶯落峽斷面年來水總量以及正義峽斷面年實際下泄水量計算正義峽斷面年下泄水量偏離值，按照正義峽斷面年際間下泄水量“多退少補”的水量結算規則，結算上年度正義峽斷面下泄水量偏離值。同時，對鶯落峽年來水量進行預估，其中前期鶯落峽來水量按實測值計算，余留期則采用多年均值。然后根據鶯落峽年來水量預估值推算正義峽斷面年下泄水量結算值，下游鼎新灌區和東風場區的水量是以正義峽實際年下泄總水量為基礎，按同倍比縮放法計算。

(2) 月水量調度計劃的編制

根據年度水量調度方案，編制月水量調度計劃。關鍵調度期，每月5日前發布當月水量調度計劃，并根據鶯落峽實際來水情況，按旬進行調整，滾動修正各月調度指標。

黑河水量調度方式實行夏秋灌期(7月1日—11月10日)逐月調控及全年監督的調度方式。因為7月1日—11月10日黑河來水較多，該時期來水占全年水量的63.3%，中游用水量也大，調控余地相對較大，因此該時段定為關鍵調度期。在每年關鍵調度期，按照月計劃、旬調整的原則，滾動修正各月調度指標。關鍵調度期月水量調度計劃制定：首先對鶯落峽斷面年來水量進行滾動預估，主要是預估余留期的來水量。基于7、8月底以前的實測資料，余留期來水按30%～35%保證率考慮。基于9月底以前實測資料，年來水量的豐枯已基本定局，但預估值的大小對于完成年度目標影響較大，余留期保證率按25%考慮。

在年內的3—6月(春夏灌溉期)，來水量較小，而中游地區用水量較大，水量分配以中游供水為主，正義峽斷面下泄水量會出現偏離。在關鍵調度期逐月水量調控中，逐步減少正義峽斷面水量的偏離值。一般情況下，7月份返還前期欠泄水量的40%以上，8月份要求達到50%～60%。到9月份，中游灌區作物大都進入成熟期，需水較少，是實施“全線閉口、集中下泄”的最佳時機。

在目前黑河上游尚無骨干調蓄工程的情況下，為了完成正義峽斷面下泄指標并輸水進入東居延海，正義峽斷面必須有較長時間和較大流量下泄。每年9月上旬—10月中旬的冬灌用水高峰期間，根據來水等情況實施“全線閉口、集中下泄”措施，完成全年下泄水量指標。

在此基礎上又考慮了不同保證率情況的水量調度方案設計。依據現狀的調度方案，中游灌溉期需水量可以滿足要求，同時因為閉口時間長，滿足了關鍵調度期7、8月份的下泄指標，基本就能夠完成全年的水量調度任務。但若依據此方案進行調度，雖然水量可以滿足要求，但灌溉周期與開口時間重合性很差，整個灌溉過程中，需水時難以供應地表水，而且8月份閉口時間較晚，造成第4輪灌溉時段內用水保證不了。即使不考慮灌溉周期，僅僅保證理論上的水量滿足需求，也將使下一輪閉口時間推遲至9月中下旬，又會導致9月至11月的閉口時間縮短，下一時期的調度指標難以完成，對全年調度任務的完成造成較大的影響。因此在實際調度中，為了滿足灌溉用水，又能基本符合中游農業生產的灌溉時段，只能減少7、8月的閉口時間，這直接導致了多年調度以來，按照“九七分水方案”的全年下泄指標難以完成，正義峽下泄欠賬越來越大。

3不同時段水量調度情況分析

黑河干流水量調度每年都實施3次較大規模的集中調水，近幾年還在一般調度期的4月份，抓住有利時機組織10～40 d“全線閉口、集中下泄”措施，同時結合“小均水”、“大均水”，盡可能增加正義峽斷面下泄水量。

近年來，一般調度期(11月11日—次年6月30日)及關鍵調度期的7、8月份較難完成調度指標，關鍵調度期的9—11月下旬，能夠完成調度指標。

(1) 一般調度期下泄情況分析

在黑河水量調度各時段中，一般調度期來水量占全年來水量的40%，其中冬4月中游基本不用水，河道水量基本為自然下泄狀態，且部分水量以冰的形式儲存于河道，形成了部分月份鶯落峽來水量小于正義峽下泄量的情況。3月11日—6月30日為春灌期，此時段水量有一定的調節余地，調度以來，采取了限制引水和“全線閉口，集中下泄”等措施，特別是近2 a來，中游小麥種植面積減少，春灌用水有所下降，延長了春季閉口時間，增加了一般調度期正義峽下泄量。

對調度年2002—2003年以來一般調度期水量調度數據進行統計分析可知，依據鶯落峽來水量及正義峽下泄量分析可知，一般調度期鶯落峽來水量在5.48 ～7.27億m3，正義峽下泄比例接近或者超過70%，平均下泄比例為79%。當來水過程較好，在實施春季調度效果理想的情況下，正義峽下泄比例可以達到90%以上。近年來，中游農業種植結構發生改變，小麥種植面積減少，春季需水量降低，同時，加大了春季閉口力度，取得了理想的效果，近2 a下泄比例均在85%以上，根據十多年調水數據可知，維持現狀調水方式，一般調度期能夠達到85%的下泄比例。

根據正義峽實際下泄水量與下泄指標的偏離值可以看出，2010年實施春季調度之前，一般調度期(11月11—次年6月30日)完不成下泄任務，2010年實施春季調度以來，一般調度期欠賬問題有所緩解，取得了一定的效果。

(2) 關鍵調度期下泄情況分析

關鍵調度期7、8月份來水占全年來水40%左右，該階段來水量大，在分水方案中，此時段正義峽下泄指標占比較高。實際調度中，7、8月份是中游農作物的主要灌溉時段，中游耗水量大，調度以來，7、8月份正義峽的下泄量只能通過全線閉口或者限制引水的方式增加正義峽下泄量，非閉口期上游來水基本被中游農業灌溉全部消耗。同時，這一時段調度指標完成情況受來水過程影響較大，例如，2002年7月14—30日，鶯落峽斷面來水2.65億m3，正義峽斷面下泄2.39億m3，水量損失9.81%；2005年7月7日—21日，鶯落峽斷面來水1.47億m3，正義峽斷面下泄1.15億m3，水量損失21.8%；2009年7月10—18日，鶯落峽斷面來水1.36億m3，正義峽斷面下泄0.53億m3，水量損失61.3%，這三次閉口河道前期情況基本差不多，但閉口效果相差很大，主要原因就是上游天然來水量及其過程。2002年閉口期間出現了洪峰流量931 m3/s的洪峰過程，閉口期平均流量在250 m3/s左右，故閉口效果最理想；2005年閉口期間出現了340 m3/s的小洪峰過程，閉口期平均流量在150 m3/s左右，而2009年閉口期無洪峰過程，閉口期流量在130 m3/s左右，水量損失大。根據調度以來統計數據可知，7、8月份正義峽平均下泄比例為30.5%。

依據2003年后的水量調度統計數據對關鍵調度期(7月1日—11月10日)的任務完成情況進行分析，可知，7月難以完成當月的調水指標，欠賬較多。8月也較難完成當月的調水指標，由于不同的來水情況，不同年份欠賬數量有所變化。來水過程有利的情況下，通過部分時段的閉口及洪水調度、限制引水措施，可以完成當月的調水指標，但大部分年份難以完成，欠賬甚至能夠達到1億m3。9—11月中旬，通過全線閉合集中下泄等措施，能夠達到這些月份的調水指標，較好地完成調水任務，并有一定的盈余，可返還部分前期下泄欠賬。

4實際調度與水量分配方案下泄情況對比分析

通過對比分析7、8月實際下泄情況及“九七”分水方案中分配水量的下泄比例可知，實際調度工作中，從2003年實施調度以來，鶯落峽來水量持續偏豐，水量基本都超過了7億m3，在這一情況下，7、8月正義峽平均下泄比例為30%。而“九七”分水方案中，鶯落峽來水量達到7億m3時，要求的下泄比例超過38%，雖然下泄比例相差不大，但由于這一時段正義峽下泄水量大，下泄比例的差距，反映到水量的絕對差值上便表現的很大。這導致了在實際調度工作中，該時段欠賬較大。

由于7、8月份鶯落峽來水大，正義峽下泄情況可調控余地較大，通過全線閉口、集中下泄措施，提高正義峽下泄量，對于全年能否完成下泄指標具有十分重要的作用。而此時段是中游主要用水期，用水矛盾突出，需要合理安排這一時段的閉口方案，優化地表水與地下水配置，在滿足中游耗水需求同時，通過配置地下水水量，壓縮使用地表水的灌溉周期，增加閉口時間，才能盡量保證全年調水任務的完成。

5結語

黑河干流關鍵調度期下泄水量不足且偏差呈逐年擴大趨勢是近幾年黑河水量調度面臨的突出問題，對年度下泄水量影響很大，其中7、8月下泄水量偏小是導致關鍵調度期下泄水量不足的主要原因。在現狀下，應增大7、8月洪水期的下泄流量并延長過流時間，以有效應對正義峽斷面下泄水量偏小的嚴峻形勢。

參考文獻:

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[7]黃河水利科學研究院.黑河干流應急水量調度預案[R].鄭州: 黃河水利科學研究院,2010.

Analysis on Water Dispatching of Main Stream of Hei River in Critical Period

ZHENG Limin1, LU Xuegang2, HUANG Fugui1, YANG Zejian2

(1. Yellow River Institute of Hydraulic Research, Zhengzhou450003,China；2. Hei River Catchment Administration, Lanzhou730030,China)

Abstract:In accordance with the scheme for the water distribution of the main stream of the Hei River, relation of water dispatching and mid-stream irrigation, schemes for water dispatching at different availability, and influences of water dispatching on irrigation at mid stream are analyzed. The analysis proves that the water discharge at Zhengyixia section in critical dispatching period (July-August) is not sufficient in volume. it shall be increased in this period.

Key words:main stream of Hei River; water dispatching; irrigation; Yingluoxia; Zhengyixia

中圖分類號：TV68

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.02.004

作者簡介：鄭利民(1961- )，男，河南省葉縣人，教授級高工,從事從事防洪、灌溉、水資源、生態環境研究工作.

收稿日期：2015-03-03

文章編號：1006—2610(2016)02—0012—04