興隆水利樞紐

1、興隆水利樞紐實(shí)習(xí)資料宮平 萬(wàn)建蓉長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院，湖北武漢黃浦路23號(hào)，430010，gongp163 摘要：針對(duì)流域進(jìn)行梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)是目前國(guó)內(nèi)的水電開(kāi)發(fā)模式，水利樞紐設(shè)計(jì)初期，多進(jìn)行了該樞紐的庫(kù)區(qū)泥沙淤積計(jì)算或者壩下游河床沖淤計(jì)算，至多分析幾個(gè)相關(guān)水利樞紐的相互影響。實(shí)際上，在梯級(jí)水利樞紐開(kāi)發(fā)的同時(shí)常伴有其它相關(guān)水利工程，需要對(duì)梯級(jí)水利樞紐與其它工程的綜合影響進(jìn)行分析。本文以漢江為例，采用漢江中下游長(zhǎng)河段長(zhǎng)時(shí)段一維水沙數(shù)學(xué)模型，假定漢江中下游沿江興建梯級(jí)水利樞紐和其它水利工程后，初步計(jì)算分析梯級(jí)水利樞紐對(duì)河道綜合效應(yīng)，例如興建的丹江口、王甫洲、崔家營(yíng)和興隆等水利樞紐等組成梯級(jí)水利樞紐

2、、以及大型水利樞紐-丹江口大壩的加高、引江濟(jì)漢工程、航道整治工程等對(duì)漢江流域河道沖淤變化的影響，對(duì)防洪、航運(yùn)、引排水等的影響。 關(guān)鍵詞：梯級(jí)水利樞紐；綜合效應(yīng)分析；漢江中下游；數(shù)學(xué)模型 1前言 流域的水電開(kāi)發(fā)方式以梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)模式為主，考慮到航運(yùn)、灌溉等因素，同時(shí)伴有其它涉河工程項(xiàng)目，以達(dá)到綜合利用水力資源的目的。本文以漢江為例，分析近期丹江口水庫(kù)大壩加高和南水北調(diào)工程中線一期工程運(yùn)行后丹江口水庫(kù)庫(kù)區(qū)泥沙淤積規(guī)律，以及漢江中下游梯級(jí)樞紐對(duì)漢江中下游河勢(shì)、防洪、航運(yùn)、用水等方面的影響。 2概況 漢江是長(zhǎng)江中游的重要支流，干流全長(zhǎng)1577km，以丹江口和皇莊為界分為上中下游。漢江丹江口以上稱為上游

3、，河段平均比降約為0.2；丹江口以下合稱中下游，河段平均比降約為0.1，漢江中下游河道全長(zhǎng)603km。漢江中下游河道示意圖見(jiàn)圖1。武漢市圖 1 漢江中下游河道示意圖漢川唐白河100km50km 0仙桃東荊河興隆王家營(yíng)閘沙洋皇莊蠻河宜城襄樊市南河黃家港丹江口水利樞紐 碾盤(pán)山漢江丹江白河堵河比例尺目前南水北調(diào)一期工程已開(kāi)始實(shí)施，建設(shè)方案包括：年均調(diào)水95億 m3，丹江口大壩加高，；同時(shí)漢江中下游興建興隆樞紐、部分閘站改擴(kuò)建、局部航道整治和引江濟(jì)漢四項(xiàng)治理工程。 漢江中下游規(guī)劃（1993年）為9級(jí)梯級(jí)樞紐開(kāi)發(fā)方案，計(jì)算中考慮已建的王甫洲樞紐、崔家營(yíng)樞紐和興隆樞紐。 漢江干流沿江灌溉、排澇用小型泵站有

4、248個(gè)，涵閘130個(gè)，電廠取水口4個(gè)。灌溉取用水主要分 1183水電 2006國(guó)際研討會(huì)三個(gè)區(qū)，皇莊以上為上區(qū)，為引提水灌區(qū)；皇莊至澤口為中區(qū)，為自流引水灌區(qū)；下區(qū)包括孝感和武漢市部分地區(qū)。 漢江中下游局部航道整治工程的建設(shè)規(guī)模為（2）級(jí)航道，以維持原通航500t航道標(biāo)準(zhǔn)。 引江濟(jì)漢工程設(shè)計(jì)引水流量為350m 3/s，最大引水流量為500m 3/s。東荊河補(bǔ)水設(shè)計(jì)流量為100m 3/s，補(bǔ)水加大流量為110m 3/s。丹江口水利樞紐初期規(guī)模工程于1958年9月1日動(dòng)工興建，1959年12月截流，經(jīng)過(guò)多年的滯洪，于1967年11月正式蓄水，1968年以后進(jìn)入蓄水運(yùn)用期；丹江口樞紐后期規(guī)模正常蓄

5、水位170m，總庫(kù)容290.5億 m 3。丹江口水庫(kù)包含漢江和丹江兩個(gè)庫(kù)區(qū)，入庫(kù)水沙來(lái)源于漢江、丹江以及白石河、天河、堵河、淅水等，多年平均年徑流量約360億，總?cè)霂?kù)沙量為8310萬(wàn)t/年，水沙主要集中在汛期710月，可占全年來(lái)水來(lái)沙總量的60以上。 本文考慮的漢江梯級(jí)樞紐包括漢江流域干流已建和正在興建的水利工程：上游的黃龍灘、安康、丹江口等大型水利樞紐，以及漢江中下游的王甫洲、崔家營(yíng)和興隆等水利樞紐。 計(jì)算采用一維全沙不平衡輸沙數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)對(duì)漢江上游水庫(kù)及漢江中下游河道進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的率定驗(yàn)證并得到較好驗(yàn)證成果后，進(jìn)行了應(yīng)用計(jì)算研究。 3丹江口水庫(kù)庫(kù)區(qū)泥沙淤積影響 考慮上游梯級(jí)水庫(kù)的攔沙及調(diào)

6、蓄作用。計(jì)算選用 1974年1983年水文年作為典型系列年。計(jì)算地形采用1994年底測(cè)量圖，為自丹江口壩址以上長(zhǎng)203km河段，共布置112個(gè)斷面，平均斷面間距1.81km。假設(shè)樞紐按現(xiàn)狀運(yùn)行至2010年。然后按大壩加高調(diào)水方案（調(diào)水95億m 3，正常蓄水位170m）計(jì)算至樞紐運(yùn)行到2110年。計(jì)算成果表明，正常蓄水位170m條件下，水庫(kù)運(yùn)用至2110年累積淤積量為30億 m3左右，水庫(kù)運(yùn)行至2030年末時(shí)，保留防洪庫(kù)容為99.8%；當(dāng)大壩加高運(yùn)行至100年末時(shí)，保留防洪庫(kù)容為93.7%，丹江口庫(kù)區(qū)中支流庫(kù)區(qū)淤積量達(dá)6.96億t（包190 原始高程淤積20年5%水面線括19952010年）。由

7、于水庫(kù)汛期降低水位應(yīng)用，入庫(kù)泥沙較易被帶到壩前淤積，并且漢江庫(kù)區(qū)上游河道修建安康水電站及支流堵河修水位（m）170 150 130 建黃龍灘水電站攔截了大量粗顆粒泥沙，故漢110 江干流庫(kù)區(qū)入庫(kù)泥沙數(shù)量減少且粒徑變細(xì)，庫(kù)90 區(qū)泥沙淤積大部分在距壩 80km以下河段內(nèi)。由于庫(kù)區(qū)泥沙淤積的影響，水庫(kù)運(yùn)用至 20年圖2 漢江干流庫(kù)區(qū)河床深泓變化圖 末遇不同頻率洪水時(shí)，距壩 132km至距壩190km河段內(nèi)的水位有所抬高（見(jiàn)圖2）。 表1 黃家港站多年水沙特征值統(tǒng)計(jì)表 由于丹江口水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用，漢江中下游0 30 60 90 120 150 180 210距壩里程（km）項(xiàng)目建庫(kù)前滯洪期蓄水期平均水

8、位（ m） 90.1 89.19 88.73平均流量（m 3/s） 1310 1310 1080 平均徑流量（億 m 3） 413 413 340 平均含沙量（ kg/m 3） 3.24 1.76 0.03 平均輸沙量（萬(wàn) t） 12700 7260 102 的水文泥沙特性發(fā)生了顯著的變化。表1所示為位于丹江口壩下 6.19km處的黃家港水文站水沙特征統(tǒng)計(jì)值。丹江口水庫(kù)建庫(kù)前，漢江流量年內(nèi)分配極為不勻，水量主要集中在汛期7、8、9三個(gè)月。丹江口水庫(kù)蓄水運(yùn)用后，由于水庫(kù)的調(diào)蓄和削峰作用，洪峰被削減調(diào)平，年內(nèi)流量分配趨于均勻。由于水庫(kù)的調(diào)蓄作用，建注：建庫(kù)前指 195419 59年；滯洪期指 19

9、60196 7年；蓄水后指 19682004年。庫(kù)后洪峰流量明顯削減，且中水歷時(shí)延長(zhǎng)，枯 1184水電 2006國(guó)際研討會(huì)水流量有所加大。 丹江口水庫(kù)大壩加高和南水北調(diào)工程中線一期工程運(yùn)行后，進(jìn)一步改變了進(jìn)入漢江中下游的水沙條件，徑流過(guò)程發(fā)生顯著變化，水量減少，洪峰流量明顯減少，漢江中下游河床沖淤也隨之變化。 4漢江中下游河道沖淤變化及影響 現(xiàn)狀：統(tǒng)計(jì)1978年至2005年漢江中下游河段河床有沖有淤，以沖為主，28年累計(jì)沖刷3.4億m 3左右，其中丹江口壩址至襄樊河段河床沖刷量占總量的19；襄樊至皇莊河段為壩下游河床沖刷強(qiáng)度最大河段，沖刷量占總沖刷量的61；皇莊至仙桃河段河床沖刷量占總沖刷量的

10、20左右；仙桃至河口河段河床沖淤變幅較小，微沖微淤。 采用2005年地形按現(xiàn)狀（15億m 3調(diào)水方案）計(jì)算至2010年作為原始地形，后按大壩加高調(diào)水方案進(jìn)行了漢江中下游的河床沖淤計(jì)算。 2010水平年南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后，輔以漢江中下游一系列治理補(bǔ)償措施工程，漢江中下游河床有沖有淤，以沖為主，2010年至2050年丹江口水庫(kù)壩址至河口段累積沖刷共計(jì)1.101.16億 m3。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，同流量條件下，漢江中下游沿程水位在南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后將有不同程度的降低，漢江中游河段水位變化幅度較小，皇莊至仙桃河段河床相對(duì)沖刷幅度略大，水位的降低幅度也大于中游，枯水條件下涵閘引水比工程前略有

11、困難；中高水條件下水位降低，有利于排水。另一方面，丹江口大壩加高后，隨著水庫(kù)調(diào)控作用的增強(qiáng)，漢江中下游枯水流量出現(xiàn)天數(shù)明顯減少，中水流量出現(xiàn)天數(shù)明顯增加，無(wú)疑對(duì)涵閘的引水有利。但在河勢(shì)調(diào)整過(guò)程中，必將出現(xiàn)水流歸槽、河寬縮窄以及主流擺動(dòng)等變化，對(duì)部分引水口可能有所影響。 丹江口大壩加高后，小于300m 3/s流量的天數(shù)由原（19741983年）占全時(shí)段26.7減少到0.1左右；出現(xiàn)10003000m 3/s流量的天數(shù)由原占全時(shí)段5.6增加到25.3；大于3000m 3/s流量的天數(shù)由原占全時(shí)段不到 1.0增加到 8.1。說(shuō)明丹江口大壩加高后改變了漢江中下游的流量過(guò)程，枯水流量大幅度減少，中水流量

12、有所增加，對(duì)改善漢江中下游的航運(yùn)條件以及引水有利。 南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后2041年2050年的10年間，除個(gè)別斷面外，航道的最小通航水深均可滿足要求。從航道水深方面，調(diào)水對(duì)漢江中下游航運(yùn)影響不大。但另一方面，漢江中下游的河勢(shì)在調(diào)水以后會(huì)隨著水量的變化而進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，且造床流量減小，河寬將相應(yīng)縮窄，將對(duì)現(xiàn)有航道整治工程的效果有所影響，故需要根據(jù)新的河勢(shì)調(diào)整整治工程，控制河勢(shì)，引導(dǎo)其向有利方向發(fā)展。 丹江口水庫(kù)是漢江中下游防洪體系中的重要一環(huán)，建成運(yùn)用以來(lái)，因清水下泄，壩下游河床普遍發(fā)生沖刷。沖刷首先發(fā)生于近壩段，逐漸由上而下發(fā)展。河床沖刷發(fā)生后，增加了過(guò)水?dāng)嗝婷娣e。比較1978年與2005

13、年地形，丹江口壩址至廟崗河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加772m 2；廟崗至襄樊河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加3088m 2；襄樊至宜城河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加3241m 2；宜城至皇莊河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加4781m 2；皇莊至馬良河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加788m 2；馬良至仙桃河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年增加 942m2；仙桃至河口河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e2005年比1978年減少16m 2。比較1978年與1988年地形，興隆至澤口河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e由1978年的10800m 2

14、至1988年增加到11900m 2，若遇20年一遇洪水，可增加流量約1850m 3/s；澤口至岳口河段平均過(guò)水?dāng)嗝婷娣e由1978年的9600m 2至1988年增加到10450m 2，若遇20年一遇洪水，可增加流量約1230m 3/s。說(shuō)明河道受沖刷后過(guò)洪能力增強(qiáng)，對(duì)泄洪有利。 南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后，漢江中下游河床發(fā)生沖淤變化，河床有沖有淤，以沖刷為主。若按照丹江口壩址襄樊、襄樊皇莊、皇莊仙桃、仙桃漢江河口平均河寬分別為1000m、800m、500m、300m計(jì)算，南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后40年末（2050年末），有引江濟(jì)漢方案條件下，上述各段河床 1185水電 2006國(guó)際研討會(huì)沖深分

15、別為0.17m、0.26m、0.54m、0.51m。上述計(jì)算河床沖深成果為斷面平均值，局部沖深可為此沖深的23倍。隨著河床的沖深，過(guò)水面積也將加大，同流量下水位降低，對(duì)防洪有利。但漢江中下游的防洪形勢(shì)仍不容樂(lè)觀，因歷史原因，漢江下游河道受兩岸堤防束縛，越近下游河寬越窄，加之大水時(shí)受長(zhǎng)江干流水流頂托明顯，大洪水時(shí)水流宣泄不暢，極不利于行洪，即使過(guò)水?dāng)嗝嬗兴箤?，仍不足以及時(shí)宣泄上游可能的大洪水。 南水北調(diào)中線一期工程實(shí)施后，綜合而言，對(duì)漢江中下游防洪、航運(yùn)、引排水等方面利大于弊，同時(shí)壩下游水沙條件變化帶來(lái)的局部河勢(shì)影響作用也不容忽視，必須對(duì)局部岸線控制條件較差部位密切監(jiān)測(cè)，有效防止可能發(fā)生的不利

16、影響。 5結(jié)語(yǔ) 本文以漢江為例，采用漢江中下游長(zhǎng)河段長(zhǎng)時(shí)段一維水沙數(shù)學(xué)模型，假定漢江中下游興建的丹江口、王甫洲、崔家營(yíng)和興隆等水利樞紐，以及大型水利樞紐-丹江口大壩的加高、引江濟(jì)漢工程、航道整治工程等對(duì)漢江流域河道沖淤變化的影響，對(duì)防洪、航運(yùn)、引排水等的影響。分析認(rèn)為上述工程實(shí)施后，對(duì)漢江中下游防洪、航運(yùn)、引排水等方面利大于弊，同時(shí)工程對(duì)河道局部河勢(shì)影響作用也不容忽視，須對(duì)局部岸線控制條件較差部位密切監(jiān)測(cè)，有效防止可能發(fā)生的不利影響。 參考文獻(xiàn)1 范北林、萬(wàn)建蓉，南水北調(diào)中線工程調(diào)水后對(duì)漢江中下游河勢(shì)的影響，長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2002。2 萬(wàn)建蓉、張杰，南水北調(diào)中線工程丹江口水庫(kù)泥沙沖淤計(jì)算，長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2002。3 湖北省交通廳，南水北調(diào)中線一期工程漢江中下游局部航道整治工程可行性報(bào)告，武漢，2004。4 湖北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，南水北調(diào)中線一期工程可行性研究總報(bào)告附件三工程設(shè)計(jì)報(bào)告，武漢，2005。5 長(zhǎng)