黑河干流水量调度关键期情势分析

郑利民,鲁学纲,黄福贵,杨泽健

(1.黄河水利科学研究院,郑州　450003 ，2.黑河流域管理局,兰州 　730030)



黑河干流水量调度关键期情势分析

郑利民1,鲁学纲2,黄福贵1,杨泽健2

(1.黄河水利科学研究院,郑州450003 ，2.黑河流域管理局,兰州 730030)

摘要：根据黑河干流水量分配方案，分析了水量调度与中游灌溉的关系；分析了不同保证率情况下水量调度方案；分析了水量调度对中游地区灌溉的影响；认为关键调度期(7、8月)正义峡断面下泄水量不足，应增大7、8月洪水期的下泄量。

关键词：黑河干流;水量调度;灌溉;莺落峡;正义峡

在黑河流域，清雍正四年(1726年)就已出现了均水制度。建国以后，为了解决中、下游的用水矛盾，遏制下游生态环境的恶化趋势，在1992年对黑河干流丰、枯水年的水量进行了分配，并与2000年开始黑河干流水量调度。

黑河实施水量调度以来，优化了流域水资源的配置，初步遏制了下游生态环境恶化趋势，区域生态环境得到初步改善，促进了黑河流域中下游地区经济社会的发展和进步。

1黑河干流水量调度综述

20世纪80年代，由于经济发展，黑河流域中游人工绿洲区不合理的开发，致使进入下游的水量逐渐减少，出现了一系列生态与环境问题，使得下游地区河湖干涸、林木死亡、草场退化、沙尘暴肆虐等生态环境问题进一步加剧，省际水事矛盾更加突出，水资源问题已成为制约该地区可持续发展的主要因素。

为缓解黑河中下游地区的水资源供需矛盾突出的问题， 1997年12月，水利部在“九二”分水方案的基础上，对黑河干流丰、枯水年的水量进行了分配(“九七”分水方案)，详细规定了莺落峡不同来水情况下，必须保证正义峡下泄水量。

13 a来，共计实施“全线闭口、集中下泄”措施45次、918 d，限制引水措施9次、59 d，洪水期水量调度措施6次、34 d。黑河上游莺落峡断面累计来水229.52亿m3，年均17.65亿m3，高于多年平均来水量1.85亿m3；正义峡断面累计实际下泄水量132.04亿m3，年均10.12亿m3。根据“九七”分水方案推算，13 a正义峡断面累计少下泄水量16.36亿m3，占应下泄水量的11.0%。

根据黑河干流莺落峡、正义峡2000—2012年径流资料分析，与正义峡年度目标下泄水量相比，正义峡断面实际下泄水量普遍偏小。其中正常调度期间2004—2012年只有2 a(2004、2006年)偏小在5%以内，4 a偏小超过5%，2 a偏小超过20%(2007、2009年)。

2黑河干流水量调度方案设计

“九七”方案将年内水量分配划分为3个时段，11月11日—3月10日为非灌溉引水期(简称冬4月)，由于前期灌溉的渠系、田间渗漏补给和河床渗漏补给，本时段正义峡断面的实测径流量大于莺落峡断面；3月11日—6月30日为中游的春灌-夏灌期(简称春灌期)；此时期黑河莺落峡水较少且适值中游的灌溉高峰季节，黑河来水过程不适宜中游灌溉引水过程的要求。7月1日—11月10日为中游地区的夏灌-冬储灌水期。本时段黑河来水量可以满足中游的灌溉引水要求，是年度分水方案中重要的调控时段。

(1) 年度水量调度方案

年度水量调度预案的制定是根据上年度莺落峡断面年来水总量以及正义峡断面年实际下泄水量计算正义峡断面年下泄水量偏离值，按照正义峡断面年际间下泄水量“多退少补”的水量结算规则，结算上年度正义峡断面下泄水量偏离值。同时，对莺落峡年来水量进行预估，其中前期莺落峡来水量按实测值计算，余留期则采用多年均值。然后根据莺落峡年来水量预估值推算正义峡断面年下泄水量结算值，下游鼎新灌区和东风场区的水量是以正义峡实际年下泄总水量为基础，按同倍比缩放法计算。

(2) 月水量调度计划的编制

根据年度水量调度方案，编制月水量调度计划。关键调度期，每月5日前发布当月水量调度计划，并根据莺落峡实际来水情况，按旬进行调整，滚动修正各月调度指标。

黑河水量调度方式实行夏秋灌期(7月1日—11月10日)逐月调控及全年监督的调度方式。因为7月1日—11月10日黑河来水较多，该时期来水占全年水量的63.3%，中游用水量也大，调控余地相对较大，因此该时段定为关键调度期。在每年关键调度期，按照月计划、旬调整的原则，滚动修正各月调度指标。关键调度期月水量调度计划制定：首先对莺落峡断面年来水量进行滚动预估，主要是预估余留期的来水量。基于7、8月底以前的实测资料，余留期来水按30%～35%保证率考虑。基于9月底以前实测资料，年来水量的丰枯已基本定局，但预估值的大小对于完成年度目标影响较大，余留期保证率按25%考虑。

在年内的3—6月(春夏灌溉期)，来水量较小，而中游地区用水量较大，水量分配以中游供水为主，正义峡断面下泄水量会出现偏离。在关键调度期逐月水量调控中，逐步减少正义峡断面水量的偏离值。一般情况下，7月份返还前期欠泄水量的40%以上，8月份要求达到50%～60%。到9月份，中游灌区作物大都进入成熟期，需水较少，是实施“全线闭口、集中下泄”的最佳时机。

在目前黑河上游尚无骨干调蓄工程的情况下，为了完成正义峡断面下泄指标并输水进入东居延海，正义峡断面必须有较长时间和较大流量下泄。每年9月上旬—10月中旬的冬灌用水高峰期间，根据来水等情况实施“全线闭口、集中下泄”措施，完成全年下泄水量指标。

在此基础上又考虑了不同保证率情况的水量调度方案设计。依据现状的调度方案，中游灌溉期需水量可以满足要求，同时因为闭口时间长，满足了关键调度期7、8月份的下泄指标，基本就能够完成全年的水量调度任务。但若依据此方案进行调度，虽然水量可以满足要求，但灌溉周期与开口时间重合性很差，整个灌溉过程中，需水时难以供应地表水，而且8月份闭口时间较晚，造成第4轮灌溉时段内用水保证不了。即使不考虑灌溉周期，仅仅保证理论上的水量满足需求，也将使下一轮闭口时间推迟至9月中下旬，又会导致9月至11月的闭口时间缩短，下一时期的调度指标难以完成，对全年调度任务的完成造成较大的影响。因此在实际调度中，为了满足灌溉用水，又能基本符合中游农业生产的灌溉时段，只能减少7、8月的闭口时间，这直接导致了多年调度以来，按照“九七分水方案”的全年下泄指标难以完成，正义峡下泄欠账越来越大。

3不同时段水量调度情况分析

黑河干流水量调度每年都实施3次较大规模的集中调水，近几年还在一般调度期的4月份，抓住有利时机组织10～40 d“全线闭口、集中下泄”措施，同时结合“小均水”、“大均水”，尽可能增加正义峡断面下泄水量。

近年来，一般调度期(11月11日—次年6月30日)及关键调度期的7、8月份较难完成调度指标，关键调度期的9—11月下旬，能够完成调度指标。

(1) 一般调度期下泄情况分析

在黑河水量调度各时段中，一般调度期来水量占全年来水量的40%，其中冬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，形成了部分月份莺落峡来水量小于正义峡下泄量的情况。3月11日—6月30日为春灌期，此时段水量有一定的调节余地，调度以来，采取了限制引水和“全线闭口，集中下泄”等措施，特别是近2 a来，中游小麦种植面积减少，春灌用水有所下降，延长了春季闭口时间，增加了一般调度期正义峡下泄量。

对调度年2002—2003年以来一般调度期水量调度数据进行统计分析可知，依据莺落峡来水量及正义峡下泄量分析可知，一般调度期莺落峡来水量在5.48 ～7.27亿m3，正义峡下泄比例接近或者超过70%，平均下泄比例为79%。当来水过程较好，在实施春季调度效果理想的情况下，正义峡下泄比例可以达到90%以上。近年来，中游农业种植结构发生改变，小麦种植面积减少，春季需水量降低，同时，加大了春季闭口力度，取得了理想的效果，近2 a下泄比例均在85%以上，根据十多年调水数据可知，维持现状调水方式，一般调度期能够达到85%的下泄比例。

根据正义峡实际下泄水量与下泄指标的偏离值可以看出，2010年实施春季调度之前，一般调度期(11月11—次年6月30日)完不成下泄任务，2010年实施春季调度以来，一般调度期欠账问题有所缓解，取得了一定的效果。

(2) 关键调度期下泄情况分析

关键调度期7、8月份来水占全年来水40%左右，该阶段来水量大，在分水方案中，此时段正义峡下泄指标占比较高。实际调度中，7、8月份是中游农作物的主要灌溉时段，中游耗水量大，调度以来，7、8月份正义峡的下泄量只能通过全线闭口或者限制引水的方式增加正义峡下泄量，非闭口期上游来水基本被中游农业灌溉全部消耗。同时，这一时段调度指标完成情况受来水过程影响较大，例如，2002年7月14—30日，莺落峡断面来水2.65亿m3，正义峡断面下泄2.39亿m3，水量损失9.81%；2005年7月7日—21日，莺落峡断面来水1.47亿m3，正义峡断面下泄1.15亿m3，水量损失21.8%；2009年7月10—18日，莺落峡断面来水1.36亿m3，正义峡断面下泄0.53亿m3，水量损失61.3%，这三次闭口河道前期情况基本差不多，但闭口效果相差很大，主要原因就是上游天然来水量及其过程。2002年闭口期间出现了洪峰流量931 m3/s的洪峰过程，闭口期平均流量在250 m3/s左右，故闭口效果最理想；2005年闭口期间出现了340 m3/s的小洪峰过程，闭口期平均流量在150 m3/s左右，而2009年闭口期无洪峰过程，闭口期流量在130 m3/s左右，水量损失大。根据调度以来统计数据可知，7、8月份正义峡平均下泄比例为30.5%。

依据2003年后的水量调度统计数据对关键调度期(7月1日—11月10日)的任务完成情况进行分析，可知，7月难以完成当月的调水指标，欠账较多。8月也较难完成当月的调水指标，由于不同的来水情况，不同年份欠账数量有所变化。来水过程有利的情况下，通过部分时段的闭口及洪水调度、限制引水措施，可以完成当月的调水指标，但大部分年份难以完成，欠账甚至能够达到1亿m3。9—11月中旬，通过全线闭合集中下泄等措施，能够达到这些月份的调水指标，较好地完成调水任务，并有一定的盈余，可返还部分前期下泄欠账。

4实际调度与水量分配方案下泄情况对比分析

通过对比分析7、8月实际下泄情况及“九七”分水方案中分配水量的下泄比例可知，实际调度工作中，从2003年实施调度以来，莺落峡来水量持续偏丰，水量基本都超过了7亿m3，在这一情况下，7、8月正义峡平均下泄比例为30%。而“九七”分水方案中，莺落峡来水量达到7亿m3时，要求的下泄比例超过38%，虽然下泄比例相差不大，但由于这一时段正义峡下泄水量大，下泄比例的差距，反映到水量的绝对差值上便表现的很大。这导致了在实际调度工作中，该时段欠账较大。

由于7、8月份莺落峡来水大，正义峡下泄情况可调控余地较大，通过全线闭口、集中下泄措施，提高正义峡下泄量，对于全年能否完成下泄指标具有十分重要的作用。而此时段是中游主要用水期，用水矛盾突出，需要合理安排这一时段的闭口方案，优化地表水与地下水配置，在满足中游耗水需求同时，通过配置地下水水量，压缩使用地表水的灌溉周期，增加闭口时间，才能尽量保证全年调水任务的完成。

5结语

黑河干流关键调度期下泄水量不足且偏差呈逐年扩大趋势是近几年黑河水量调度面临的突出问题，对年度下泄水量影响很大，其中7、8月下泄水量偏小是导致关键调度期下泄水量不足的主要原因。在现状下，应增大7、8月洪水期的下泄流量并延长过流时间，以有效应对正义峡断面下泄水量偏小的严峻形势。

参考文献:

[1]郑利民,吴玉磊,刘燕凤,徐洋.黑河中游地区水资源分析[J].西北水电,2015(6):13-16.

[2]郑利民,李信,黄福贵,张会敏.黑河干流取水许可与水量调度关系浅析[J].西北水电,2010(4):5-8.

[3]黄福贵,郑利民,张会敏,高学军,张婕.黑河正义峡断面下泄水量偏差分析[J].人民黄河,2012,34(2):57-59.

[4]郝庆凡,楚永伟,陈吕平.黑河水量调度方案的编制[J].人民黄河，2001,23(12):37-38.

[5]张婕;黑河干流水量调度关键技术研究[J].Gansu Water Conservancy and Hydropower Technology, 2011,47(1):3-4.

[6]郑利民,黄福贵,张会敏.黑河干流取水许可制度研究[J].中国水利,2008(13):15-17.

[7]黄河水利科学研究院.黑河干流应急水量调度预案[R].郑州: 黄河水利科学研究院,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

中图分类号：TV68

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.02.004

作者简介：郑利民(1961- )，男，河南省叶县人，教授级高工,从事从事防洪、灌溉、水资源、生态环境研究工作.

收稿日期：2015-03-03

文章编号：1006—2610(2016)02—0012—04