三门峡水库运用方式分析（韦诗涛,程冀,钱胜,廖晓芳）

［摘 要］ 三门峡水库建成运用以来，一直都是国内外水利专家关注的焦点。三门峡水库运用方式经历了“蓄水拦沙”、“滞洪排沙”和“蓄清排浑”运用，特别是1974年采用“蓄清排浑”运用以来，水库冲淤基本达到平衡，潼关高程抬升趋势得到缓解，同时还增加了水库供水和发电等综合效益。然而自20世纪90年代年以来，黄河来水连续偏枯，大流量洪水少，水沙条件发生较大变化，如何改进、完善三门峡水库运用方式，使之适应黄河新的水沙条件，变得非常重要和紧迫。在此背景下，新的三门峡水库运用方式被提出，一是“汛敞”方案，二是“洪敞”方案，本文仅从水库冲淤和对小浪底水库入库水沙条件的影响对以上两种运用方式进行对比分析。

［关键词］ 运用方式 对比分析 三门峡水库

1 三门峡水库运用方式

水利部2005年10月对《潼关高程控制及三门峡水库运用方式研究》成果审查验收意见：“采取综合治理措施，潼关高程控制目标近期为327.5m，远期为326.6m；三门峡水库按照汛期敞泄，非汛期平均水位不超过315m、最高运用水位不超过318m的方案运行，继续加强原型试验的观测和分析，运用5年后，可根据实际运用情况进一步研究调整。”多数专家和代表同意以上研究成果。部分专家和代表分别提出了不同意见，如潼关高程近远期综合治理目标宜控制在一定幅度范围内，三门峡水库汛期宜按洪水（大于1 500m3/s）敞泄；非汛期最高控制运用水位还应进一步降低，按315m控制等。可见，目前专家提出的三门峡水库运用方式主要分为两种，且主要区别在于汛期，一是汛期完全敞泄，简称“汛敞”方案，二是汛期遇洪水流量大于1 500m3/s敞泄，流量小于1 500m3/s控制坝前水位305m运用，简称“洪敞”方案；两种方案非汛期的运用是一致的，即控制坝前平均水位不超过315m，最高水位不超过318m运用。本次通过数学模型计算的方法对两种运用方式进行比较分析。

2 方案计算边界条件

以潼关断面为入库，计算系列为2020水平的3个50年水沙系列，各系列特征值统计见表1。系列1(1968系列)为前10年平水平沙系列，系列2（1960系列）为前10年水沙平偏丰系列，系列3（1990系列）为前10年水沙平偏枯系列。河床边界采用三门峡水库2007年汛后地形。

3 三门峡水库“汛敞”与“洪敞”计算成果对比分析

3.1 库区冲淤情况对比

各系列库区冲淤情况见表2。“汛敞”方案,1968、1960、1990系列50年库区累计冲刷1.07亿、1.75亿、1.16亿m3，相差不大；前10年3个系列累计冲刷分别为0.92亿、1.44亿、0.42亿m3。可见，偏丰的1960系列冲刷量最大，其次为平水平沙的1968系列，偏枯的1990系列冲刷较少。“洪敞”方案，50年库区累计冲淤量，1968系列淤积0.52亿m3，1960系列冲刷0.26亿m3，1990系列冲刷0.08亿m3。前10年，3个系列库区均为淤积，其中1968系列淤积量最少，为0.06亿m3，其次1960系列淤积0.93亿m3，1990系列淤积较多为1.87亿m3。综合来看，“汛敞”方案库区累计发生冲刷，“洪敞”方案库区基本累计淤积，但冲淤量都不大。

3.2 出库不同流量级统计分析

“汛敞”和“洪敞”两种运用方式主要差别体现在汛期（7～10月），对汛期出库流量小于1 500m3/s和大于2 600m3/s两个流量级进行统计。1968系列汛期出库不同流量级统计见表3。前10年累计出库流量小于1 500m3/s的天数和水量，两方案相差不大，但出库携带沙量则是 “洪敞”方案（25.31亿t）比“汛敞”方案（32.79亿t）少，所以“洪敞”方案的平均含沙量（45.82kg/m3）比“汛敞”方案（58.31kg/m3）低。前10年累计出库流量大于2 600m3/s的天数和水量，两方案也相差不大，但出库携带沙量则是“洪敞”方案（41.76亿t）比“汛敞”方案（36.95亿t）多，所以“洪敞”方案平均含沙量（89.79kg/m3）比“汛敞”方案（80.98kg/m3）要高。50年累计情况对比与前10年具有相同的规律。从汛期不同流量级的统计对比看，“洪敞”方案与“汛敞”方案的区别在于“洪敞”方案把小流量携带的部分沙量暂时存放在水库里，集中到来大流量过程时排出，调节进入小浪底水库的水沙搭配更合理。1960系列和1990系列汛期出库不同流量级统计分别见表4和表5，统计规律和1968系列一致。

3.3 出库小流量高含沙统计

三门峡水库出库小流量高含沙水流对小浪底水库调度是不利的，因此对三门峡出库流量小于1 500m3/s，含沙量大于300kg/m3的情况进行统计，见表6。“洪敞”方案由于对入库流量小于1 500m3/s采取控制水位305m运用，出库小流量高含沙天数、水量、沙量均比“汛敞”方案明显减少，平均含沙量也相对低。综合比较，“洪敞”方案调节进入小浪底水库小流量高含沙水流天数、沙量少，要优于“汛敞”方案。

4 结论

采用3个代表系列分别对三门峡水库“汛敞”和“洪敞”运用方案进行计算分析，“洪敞”方案水库前10年累计淤积，“汛敞”方案库区累计冲刷,但“洪敞”方案出库小流量、高含沙天数少，进入小浪底水库水沙搭配好。所以仅从三门峡库区冲淤和调节进入小浪底入库水沙条件来看，“洪敞”方案较优，但作为工程规划设计，三门峡水库采用“汛敞”属偏安全情况。总之，三门峡水库运用方式所涉及的问题很多，也很复杂，要制定合理的运用方式需要综合考虑多方面因素。