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新时期三门峡水库的地位和功能

来源:黄河网 作者:刘红宾 发布时间:2004-02-17 11:22 浏览次数:


 


 

摘 要:三门峡水库投入运用以来,在确保黄河下游防洪、防凌安全等方面发挥了巨大的作用,在水库调度、机组抗磨蚀等方面取得了丰硕成果,为多泥沙河流水库如何长期保持有效库容探索出了一条成功之路。小浪底水库修建后,根据黄河治理开发规划及黄河下游洪水处理调度和水资源综合利用的要求,三门峡水库仍须承担相当繁重的任务:①按照小浪底水库设计要求,只有当小浪底、三门峡、故县、陆浑4座水库联合调度时,黄河下游才能达到千年一遇防洪标准。小浪底水库死库容淤积完后,需要三门峡水库配合运用的防洪库容将更大。②当黄河下游发生严重凌情时,小浪底正常运用后的库容不能满足下游防凌的要求,仍需要三门峡与小浪底两水库联合控制。③随着黄河流域经济的快速发展,三门峡水库将在未来的供水体系中占有十分重要的位置。④三门峡、小浪底和西霞院3座水利枢纽将组成梯级水库群,小浪底水库承上启下,发挥中心枢纽的作用,但小浪底水库库容也是有限的,一些问题仍需要三门峡水库配合才能得到解决。此外,三门峡水库建库初期,破坏了当地的自然环境,而投入运用40多年来,非汛期蓄水,汛期降低水位,经过自然的修复和人工的建设,在库区形成了独特的生态系统和自然环境,在库周形成了依托水库发展的社会经济模式,因此三门峡水库不仅承担着流域治理开发而赋予的任务,而且对库区自身的发展起着重要作用:①保护和改善库区湿地生态环境。②为库区沿岸工农业用水提供保障。③改善库区水质。④支撑三门峡市的发展。

关 键 词 可持续发展;功能;历史地位;三门峡水库

三门峡水库是黄河上修建的第一座以防洪、防凌、供水、灌溉、发电为目标的综合性大型水利枢纽。40多年来,通过水库的调节,为黄河下游防洪防凌安全、沿黄城市工农业用水、下游河道及河口地区生态平衡等做出了巨大贡献,在水库调度、机组抗磨蚀等方面取得了丰硕成果,为多泥沙河流水库如何长期保持有效库容探索出了一条成功之路。

小浪底水库投入运用后,黄河下游“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系日趋完善,对干流洪水的控制,由过去三门峡枢纽单库奋战,变成了三门峡与小浪底联合调控,小浪底水库成为直接控制下游洪水的重要枢纽。在此背景下,部分专家学者又一次提出了三门峡水库的去留问题,废除、炸坝、敞泄、停运等不一而足的旧论再一次叫响。

不可否认,小浪底水库的建成提高了对黄河下游洪水的控制能力,原来由三门峡、故县和陆浑三水库承担的任务将有比较大的调整,需要对现有资源进行整合,但无论怎样调整与整合,都不应是迎新弃旧,用新库替代老库。当然,在新的情况下,对三门峡水库的历史地位和在今后黄河治理与开发中的作用,也需要重新审视和定位。

在我国水利建设史上,没有一个工程像三门峡这样,从工程设计到建设,从运行到管理,历经曲折,既有规划、决策的教训,又有建设和运行管理的经验,坎坎坷坷,风风雨雨,不时成为全国水利界乃至全社会关注的焦点。

规划阶段就“三起三落”,直到1955年7月30日由全国人大一届二次会议通过了《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》,修建三门峡工程的决策才最终形成。

围绕枢纽是按“蓄水拦沙”还是“拦洪排沙”两种不同的设计方案,又进行了长达1年半的争论。周恩来总理三次亲自主持会议进行研究,提出来的“上下游兼顾,确保西安,确保下游”的指导思想成为后来三门峡工程改建所遵循的重要原则。

规划和设计的先天不足,迫使工程在投入运用不久就不得不进行两次改建、三次改变运用方式。1964年12月决定在枢纽的左岸增加两条泄流排沙隧洞,将原建的5~8号发电钢管改为泄流排沙钢管,简称为“两洞四管”。1969年6月又决定实施第二次改建,挖开1~8号施工导流底孔,1~5号机组进水口高程由300 m 降到287 m 。1990年之后,又陆续打开了9~12号底孔。随着改建增建的进行,枢纽泄流规模也由315 m时的3 084 m3/s逐步增加到了9 701 m3/s,水库运用方式也由“蓄水拦沙”改为“滞洪排沙”。之后,进一步改为“蓄清排浑”调水调沙控制运用,对水量和泥沙进行双重调节,一般水沙年份水库可以达到冲淤平衡,遇较为有利的水沙年份,还可以将往年的淤积排出水库,达到年内和年际间冲淤平衡,保持长期有效库容。三门峡水库运用取得的经验不仅为水库的可持续利用和发展奠定了坚实的基础,而且为三峡及小浪底水利枢纽广泛采用,许多国内外水利专家都为之赞叹。

不可否认,小浪底水库运用之后,黄河下游防洪工程体系中“上拦工程”所承担的任务必将进行调整,如:中常洪水的预防和漫滩流量的控制;对下游河道的水沙比例进行调整,以利于河型的塑造;下游两岸工农业用水及一般凌汛时下游河道流量的调节等均可以由小浪底承担。但是,小浪底水库同样面临泥沙淤积问题,76 m3亿的淤沙库容淤满之后,只有约40亿m3的防洪防凌库容,比目前三门峡的防洪防凌库容还要小,届时单依靠小浪底水库难以承担黄河下游防洪保安的要求,因此,根据黄河治理开发规划及黄河下游洪水处理调度和水资源综合利用的要求,三门峡水库仍须承担相当繁重的任务。

一是按照小浪底水库设计要求,只有当小浪底、三门峡、故县、陆浑四库联合调度时,黄河下游才能达到千年一遇防洪标准。有关计算分析表明,在小浪底水库运用初期,三门峡以上发生百年一遇洪水,三门峡防洪运用水位将达到325.42 m ,千年一遇洪水将达到330.69 m ,超过323 m 和330 m 的时间分别达到84小时和68小时。小浪底水库死库容淤满后,需要三门峡水库配合运用的防洪库容将更大。

二是新中国成立以来黄河下游堤防伏秋大汛没决过口,但1951和1955年凌期却在河口利津发生了两次决口,因此凌汛是威胁堤防安全的严重汛情。经过多年的摸索发现,利用水库调节水流变化,控制封开河流量过程是防御凌情灾害的有效措施。当黄河下游发生严重凌情时,小浪底水库正常运用后的库容不能满足下游防凌的要求,仍需要三门峡与小浪底联合控制,三门峡水库需要滞蓄15亿m3的水量。因此三门峡水库仍须承担下游防凌任务。

三是随着黄河流域经济的快速发展,水资源供需矛盾越来越突出,满足生产、生活、生态用水的压力也越来越大,构筑以干支流水库组成的黄河下游供水体系已迫在眉睫,三门峡水库将在未来的供水体系中占有十分重要的位置。

四是三门峡、小浪底和西霞院三座水利枢纽将组成梯级水库群,小浪底水库承上启下,发挥中心枢纽的作用,但小浪底水库库容也是有限的,一些问题需要三门峡水库配合才能得到解决。如:调整小浪底水库淤积形态,使之形成有利于今后运用的高滩深槽复式断面形态;形成坝前防渗覆盖层,增强坝体强度,提高大坝抗洪能力;科学地使用淤沙库容,尽可能延长死库容使用时间;调节水量,更有效地利用洪水资源,最大限度地发挥3个水库的综合效益等。

此外,三门峡水库建库初期,破坏了当地的自然环境。投入运用40多年来,非汛期蓄水,汛期降低水位,经过自然修复和人工建设,在库区形成了独特的生态系统和自然环境,在库周形成了依托水库发展的社会经济模式,因此三门峡水库不仅承担着流域治理开发而赋予的任务,而且还对库区自身的发展起着重要作用。

其一,保护和改善库区湿地生态环境。三门峡库区多年来形成的200多k m2水域,是维持本区域生态平衡的最基本要素,是国家级珍禽动物白天鹅、鹤类的越冬栖息地,2003年成为国家级湿地自然保护区,对调节地区气候、保护当地生物多样性及生态平衡起着不可或缺的作用。一旦大幅度降低运用水位,湿地面积将大幅度减少,自然保护区生态功能将失去平衡,40多年来形成的生物多样性生态系统将再一次受到严重破坏,还需要再花费许多年进行恢复,而有的破坏是不可逆转的。

其二,为库区沿岸工农业用水提供保障。黄河潼关至三门峡大坝段位于秦岭和中条山的垣阶地之间,两岸地势高低起伏,沟壑纵横,地表水源奇缺,地下水埋藏受地形限制,大都在100~400 m,工农业用水主要靠提灌站抽取水库蓄水。两岸共建有11处大型取水工程,受水区人口100万左右,其中原水库移民约30万、城市供水人口30万。另外,库周还有8 000多眼机井和民井依靠水库补给地下水,形成的近5.3万h m2水浇地是当地农民收入的主要保障。这些取水工程,都是当地城市和农业及农村人畜用水的主要水源,离开水库将失去水源保证,势必发生资源性水荒,出现大面积用水紧张或无水可用现象。

其三,改善库区水质。根据多年观测资料统计分析,库区年接纳污水总量达17.33亿t,年接纳污染物总量24.10万t,其中最大支流渭河年污水量9.81亿t,污染物输送总量为13.96万t。非汛期潼关段有机物、重金属和河段综合评价为ⅳ类水,出库检测水质提高为ⅱ~ⅲ类;汛期除洪水期间外,潼关和出库重金属和河段综合评价均为ⅴ类水。说明非汛期尽管有污染水体进入水库,但库体环境容量大,稀释自净能力强,起到了净化水质的作用;汛期水库基本不蓄水,净化能力大大降低,污水在河道内流程短,污染物难以降解,水体质量大为降低。

其四,支撑三门峡市的发展。三门峡市是豫西重镇,是库区经济发展的中枢,市区人口30多万。因为毗邻水库,所以城市发展规划将其建成自然山水城市,并且已经获得联合国教科文组织认可和资助。水库不仅为三门峡市的经济发展提供了充足的水资源,而且为相关产业创造了6万多个就业岗位,30万人口及数百家企业95%的用水量依靠水库供给。在建的100万只汽车轮毂、100万t氧化铝、陕县2×30万kw电厂及年产1万t石墨等项目,都是建立在目前水库运用方式基础上的。因此,可以说没有三门峡水库就没有三门峡市,更谈不上三门峡市的可持续发展。

三门峡水库作为在世界上泥沙量最多的河流建设的第一座水库,在水轮机及水工建筑物抗高含沙水流磨蚀方面取得了丰硕的成果,在水库调度运用方面积累了丰富的经验。今后不仅可以继续在水轮机抗磨蚀、气蚀方面进行更深入的探索,在目前30 kg/ m3过机含沙量的基础上有较大的突破,为多泥沙河流水资源的综合利用摸索更多的经验,开拓更大的空间,可以进一步为小浪底和三峡两个超大型枢纽的优化运用进行更深入的研究,而且可以作为待建的古贤、碛口水库的原型实验库收集更多的资料。

随着黄河防洪体系的不断完善,各个工程承担的任务也会随之进行调整,但调整的目的是为了发挥工程的整体作用,更好地发挥各个工程的效益,这需要一个渐进的过程,而不是一对一的替代,更不是将系统分割成独立的互不联系的个体,使之失去互相联合调度的优势和对洪水泥沙的配合调节。在调整中,不能只考虑目前小浪底运用初期库容较大的有利情况,还要考虑小浪底水库死库容淤满之后水库群的综合调度,更要从黄河治理开发的整体布局和长远出发,上下游相结合,近期和长远相结合,不断地研究和探索,使三门峡水利枢纽焕发新的活力,发挥更大的作用。

作者为黄河三门峡枢纽管理局副局长

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