名师点评中国水情分析研究报告.docx

1、名师点评中国水情分析研究报告 掌握NE5000E/80E/40E产品的体系结构 掌握NE5000E/80E/40E的单板构成 掌握NE5000E/80E/40E换板操作 了解NE5000E/80E/40E升级操作中国水情分析研究报告2008年第2期（总第147期）水规总院水利规划与战略研究中心 2008年3月25日小浪底水库防洪设计错误及下游窄深河槽治理 赵衍庚 研究员（山东省科技战略研究所）按：这是一个很沉重的题目，作为大江大河治理国家重点建设项目，以治黄关键工程兴建的小浪底水库，已经蓄水拦沙运用，即将建成，却难以显著改善下游二级悬河的严峻防洪形势； 它也是一个令人值得兴奋的题目，实行增水刷

2、黄治理，在“十五”期间东线南水北调兴建的情况下，向黄河增水冲刷与小浪底水库拦沙冲刷相结合，本文认为2010年可基本形成下游河道窄深河槽，能顺利输送高含沙洪水，黄河将由害河形象向综合兴利河流转变。黄河小浪底水库以下游防洪为首要开发任务，其防洪目标能否实现，关系到黄河下游防汛抗洪部署和黄淮海平原的安全。而“96.8”中常洪水大漫滩的异常，已警示人们“十五”期间黄河下游洪水威胁形势和不利的防汛抗洪局面。通过对黄委会勘测规划设计院编制的黄河小浪底水利枢纽初步设计报告（以下简称初设报告）研究，笔者认为，其防洪设计存在严重错误。其错误明显表现为：防洪设计只计算洪峰削减，就断定能提高下游河防工程的防洪标准，

3、脱离了黄河是多泥沙河流、下游河道目前已经是普遍的二级悬河的实际。为方便研讨，现将小浪底初设报告第四篇工程规划第五章防洪“对下游防洪作用的分析”（-37-42页）重点内容抄录于下：“小浪底水库投入干支流水库联合防洪运用，对减轻黄河下游洪水威胁具有显著作用，归纳如下：“一、千年一遇洪水，可将花园口洪峰流量削减到22500m3/s以下，使下游防洪标准由60年一遇提高到近千年一遇；北金堤滞洪区可不使用。”“二、百年一遇洪水，可控制花园口洪峰流量不超过16000m3/s，孙口洪峰不超过13500m3/s；东平湖新湖区可以不使用。”“三、花园口22000m3/s以下较大洪水，均可削减到10000m3/s以

4、下，大大提高了下游防洪的安全程度；同时减轻了滩区的淹没损失。”“四、即使超过黄河下游防洪设计标准，遇花园口万年一遇洪水，小浪底水库也能有效地削减洪峰、洪量（10000m3/s以上洪量），减轻洪水对下游的威胁。”“综上所述，小浪底工程建成生效后，提高了下游河防工程的防洪标准，花园口至东平湖河段可达近千年一遇，东平湖新湖区的分洪机率为150年一遇；千年一遇以下的洪水，可不使用北金堤滞洪区。” 一、水库削峰使洪水输沙能力降低，河道因淤积加重是排洪能力下降而不是提高(一)宽河防洪特点是大水出好河，三门峡调节是减少了大洪水出现机率黄河下游实行宽河防洪，宽河道河宽达520km，两岸临黄大堤长1400km，

5、大堤之间河道面积约4000km2，居住着168万人口。河口三角洲流路不断变换，面积达5200 km2，有我国第二大油田胜利油田。实行宽河防洪的黄河下游河道，不是一般大江大河意义上的行洪河道，有的称其为河道平原。主要承担泄洪输沙任务的是河槽，约占河道面积的1/3，广大滩区在大洪水时滞蓄洪水。统计50年代发生的5次10000m3/s以上大洪水，滩淤22.71亿t，槽冲16.65亿t，河道淤积6.06亿t，滩槽高差增大，平滩流量增加，河槽规顺，防洪能力提高。 7次600010000m3/s中型洪水，滩淤4.037亿t，槽淤2.368亿t，也形成6亿t多的泥沙淤积，由于滩槽同淤，防洪能力基本不变。而平

6、滩流量以下小水，淤积则全部发生在主槽里；非汛期冲滩淤槽，使主槽变得宽浅，排洪能力下降。河工经验是“大水出好河”，也有的说是“小水是坏河之水”。平滩流量成为黄河下游防洪能力的重要标志。三门峡水库投入防洪运用，是蓄洪削峰调节洪水，下游河道大洪水出现机率减少，是必然结果。事实是，在50年代10年里，花园口出现10000m3/s以上大洪水9次，平滩流量一般为60008000m3/s。1958年22300m3/s大洪水之后，平滩流量增加到800010000m3/s。而三门峡水库运用后的40年里，花园口出现10000m3/s以上洪水只有2次，并且都是三门峡以下降水为主所形成的洪水。三门峡以上大洪水和与三门

7、峡以下汇合形成的洪水，在花园口皆未出现10000m3/s以上洪水。实测数据为：50年代滩地淤积27.901亿t，占76.77%；主槽淤积8.200亿t，占23.23%。三门峡水库在19601991年31年运用期间，滩地淤积2.815亿t，占8.44%；主槽淤积30.542亿t，占91.56%。三门峡水库使下游河道主槽淤积比率增加，这就是二级悬河产生的根据。小浪底工程发挥防洪作用，是通过水库蓄洪削峰，使下游河道的洪峰得到削减而实现的。三门峡水库削减洪峰，下游河道形成二级悬河；在下游河道目前已经二级悬河的河道断面形态下，小浪底水库进一步削减洪峰，必然是二级悬河的加剧发展。(二)级悬河断面下的行洪不

8、畅及严峻洪水威胁1996年8 月5日花园口出现7600m3/s中型洪水，3000m3/s左右流量就进滩。由于洪峰演进速度特别慢，从夹河滩至高村河长120km，洪水用时120小时，为正常洪水用时的6倍。1855年决口改道前，大洪水才上水的原阳、封邱、开封等高滩，也漫水1m多深。据黄委会河务局卢杜田同志研究，按现状河道情况推算，如果发生花园口设防标准以内的22000m3/s洪水，下游大堤将全部偎水，有240km临黄大堤超高不足（不含超高小于0.5m的390km）；有686km堤身断面不满足浸润线要求，滩地滞水将高达20亿m3。（人民黄河1997年5期）水利部黄河的重大问题及对策课题组1999年10

9、月报告认为：“由于下游河道的累计淤积，致使河道排洪能力大幅度降低，1958年花园口、高村站洪峰流量分别为22300m3/s和17900m3/s时，相应水位为94.42m和62.96m，如在1997年河道边界条件下，花园口、高村站仅能过流3500m3/s和2000m3/s，同流量下过流能力大大降低。”1933年洪水是60年一遇，花园口最大洪峰流量22000m3/s，与1958年洪水为同一数量级，但由于是高含沙洪水，危害特别严重。北岸在河南省封丘县的贯台一带决口，冲跨华洋民埝，在大车集上下、石头庄一带破堤北流，堤决33处，溃水北金堤于陶城铺汇入主河。次年该河段又有四处决口发生。南岸自兰考县的小新堤

10、、四明堂决口，水分三路汇入南四湖。洪水受灾地区有河南、山东、江苏、河北等四省30个县，受灾面积6592 km2，灾民273万，死亡12700人。1933年时下游河道为滩高槽低，现在则是二级悬河形态下的行洪不畅。(三)小浪底削峰能“显著”提高黄河下游防洪标准的防洪设计缺乏科学根据从以上小浪底水库防洪设计可见，其提高下游防洪标准的主要依据，是水库削减洪峰。多泥沙的黄河，下游河道行洪输沙能力，与洪水流量正相关，并且河道断面形态也有重要影响。而防洪设计仅凭水库削减洪峰，就断定下游防洪工程能“显著”提高防洪标准，这是不符合黄河洪水输移实际和下游河道行洪输沙规律的。国家计委国土局原总工程师刘善建同志说，黄

11、河下游河道的输沙能力与流量的高次方成比例。任何流量过程的变化都将影响入海沙量和河道淤积量。任何滞洪削峰措施，拉平洪水过程，对防洪都是有利的，但是却带来增加河道淤积的副作用（治黄必须针对水少沙多、水沙过程不相适应的矛盾当代治黄论坛）。黄委会水科院在黄河下游河道淤积情况及1984年至1995年发展估计人民黄河1985年3、4期）中指出，黄河下游的排洪能力主要取决于河床的淤积状况，下游河道的淤积状况主要取决于来水来沙条件。初设报告也同样认为，“黄河下游河道的冲淤变化主要取决于来水来沙条件和河床边界条件，作为下游侵蚀基准面的河口条件也有一定影响，其中来水来沙条件是主要的。”（ 55页）黄河防洪问题复杂

12、，因为洪水高含沙；在清水河有效可靠的防洪措施手段，在黄河就不灵，因为对洪水削峰还带来其他关联性影响，即极大地改变了来水来沙条件，使下游河道冲淤发生重大改变。初设报告单凭削减洪峰，就确定能“显著”提高下游防洪标准，这样的防洪设计是缺乏科学根据的，其“使下游防洪标准由60年一遇提高到近千年一遇”的目标，是不可信的。二、三门峡上拦工程调节洪水形成下游二级悬河教训小浪底没汲取(一)三门峡等上拦工程调节洪水导致下游二级悬河小浪底水库位于三门峡坝下峡谷河段，调节洪水泥沙及其对下游河道的冲淤影响，与三门峡水库相同。三门峡水库等上拦工程，从1960年起在至今40多年的运用中，使下游河道断面形态，由50年代河道

13、的滩高槽低，淤积演变为二级悬河，排洪输沙能力降低，洪水威胁加重。对此事实，初设报告也有清楚明白的介绍。初设报告减淤章19501983年下游河道冲淤概况中说：“三门峡建库前（天然情况）下游河道淤积主要是洪水造成的，1965年7月至1974年6月由于滞洪运用和冲刷水库前期淤积，该时段泥沙主要淤积在河槽内，滩槽高差变小，夹河滩上下出现了悬河中的悬河。下游各站同流量水位（3000m3/s）下的水位迅速抬高1.52.5m，平均每年上升0.20.3m，是有资料以来上升最快的时期。1973年8月花园口洪峰流量5000m3/s，花园口至石头庄160km长的河道内，水位比1958年22300m3/s的水位还高0

14、.20.4m。”（ 55页）此后，二级悬河又继续发展。据1982年航测遥感资料，铁谢至利津的内滩（生产堤至滩唇之间）面积969 km2，外滩（生产堤至大堤之间）面积1818 km2，中水河槽（包括嫩滩、边心滩及心滩）面积1017 km2，生产堤内外滩临背差12m，全下游河道普遍的二级悬河已经基本形成。到1992年小浪底水库开工前，二级悬河的滩唇临背差部分河段已高达4m多。这是三门峡水库等上拦工程运用后，对下游防洪最突出的不利影响，理应成为小浪底水库防洪设计的重要参考和依据。然而，初设报告却追求为下游减淤。(二)小浪底水库的减淤设计与下游防洪能力提高无明显相关性黄河下游是大水出好河，防洪要求滩高

15、槽深，河道淤积量与排洪输沙能力没有直接相关性。 初设报告在减淤章提供了以下成果：“根据计算和分析，小浪底水库对下游河道的减淤作用是：五十年内水库拦沙100亿t，下游减淤约108.1亿t，其中水库拦沙和正常调水调沙减淤约91.1亿t，人造洪峰34次减淤17亿t。同现状工程相比可减缓下游河道淤积约29年。”“为了留有余地，在进行小浪底水库工程的经济分析时，只考虑小浪底水库拦沙102亿t，对下游减淤量77亿t，其减淤年数为20年。” （ 7273页）三门峡水库等上拦工程运用的实际是，下游河道淤积减少，不仅不是防洪能力提高，由于改变了泥沙淤积分布，主要淤积行洪河槽和下段窄河道，结果是防洪能力下降。实测

16、数据是：50年代自然河道时期，铁谢至利津全断面共淤积36.100亿t，年均淤积量3.610亿t；19601991年三门峡运用的31年间，全断面共淤积33.358亿t，年均1.076亿t，比50年代年均淤积量减少2.534亿t，减淤率70%，然而，由于由滩高槽低演变为二级悬河，结果是防洪能力大幅度降低。按照小浪底水库的减淤设计计算方法，三门峡运用31年间，与50年代相比的减淤量为78.6亿t，已经超过了小浪底未来50年减淤量77亿t，并不能够证明能提高下游防洪能力。恰恰相反，由于是二级悬河的加剧发展，防洪能力还要继续下降。上拦工程调节洪水所造成的下游河道淤积分布的结果是：宽河道主槽和艾山以下窄河

17、道，不该淤的却淤积加重；高村以上宽河道滩地，是应该淤的，却由淤变冲。它与宽河防洪对高滩深槽断面的要求是根本相反的。 同流量水位变化、平滩流量大小等数据，是黄河防洪能力和河道特性的重要指标。上拦工程调节，使下游河道这些指标都恶化。小浪底初设报告却把“减淤”，既计算作为成果，又作为工程开发主要任务，这是不适当的。(三)用三门峡初期4年运用减淤系数计算小浪底未来50年减淤量，缺乏比较性和科学性初设报告的减淤成果计算，采用了三门峡水库的有关数据，是用三门峡初期运用4年的减淤系数，计算了小浪底水库未来50年的减淤量，这是缺乏科学性的。初设报告说：“根据水库1960年9月至1964年10月蓄水滞洪运用的实

18、测资料分析，该时段三门峡库区淤积量为45.91亿t，下游河道减淤量为26.3亿t，减淤比为1.41.7，采用1.6。小浪底水库拦沙100亿t，五十年仅考虑拦沙期水库拦沙和调水调沙，可使下游河道减淤77亿t左右。”这就是小浪底水库拦沙减淤系数及其减淤成果计算的由来。首先，三门峡水库初期蓄水拦沙和滞洪滞沙运用，仅4年，以后经两次改建，改变了水库运用方式。而小浪底水库初期是降低运用水位，控制运用水位以下死库容2年淤满，便采取蓄清排浑运用。小浪底水库运用期五十年，主要是蓄清排浑运用，与三门峡初期4 年运用方式不同，没有可比较性，数据不能直接引用。其次，三门峡水库投入运用时，下游河道断面是自然河道时期的

19、滩高槽低；而小浪底水库投入运用之时，下游河道则是二级悬河，河道边界条件也没有可比较性。再者，三门峡水库初期蓄水拦沙，下游河道冲刷，主要是近库河段冲刷，以塌滩为主，河道展宽，主流摆动加剧；清水沿河补沙，在下段河道淤积，形成上冲下淤。这些都是对河道行洪不利的。因此，该时段的水库拦沙，下游河道冲刷，也没有给防洪带来好的结果。初设报告的减淤设计，把三门峡水库建成运用以来全过程对下游的影响割裂开来，选取改建前4年特殊运用时段的数据资料，用所计算出的“减淤系数”，计算与设计小浪底水库未来50年的减淤量，方法是不科学的。黄科院在发展估计中，对三门峡水库运用初期对下游河道冲淤影响的评价是：“就整个60年代而言

20、，因三门峡水库淤积泥沙56.4亿t，进入黄河下游的泥沙减少，下游河道冲淤基本平衡，但从分布看，塌了高滩淤了主槽，花园口以上有所冲刷，孙口、艾山以下发生淤积。”另外，既然作为减淤成果，就存在一个淤积分布问题。初设报告在减淤章说：“滩槽分配的比例，根据下游长期滩槽高差变化不大的原则，基本是按滩槽面积比来确定的。” （ 61页）小浪底水库兴建之时，下游已经成为二级悬河，自然河道时的高滩深槽和滩槽面积已经不存在了。在设计未来50年有、无小浪底水库的下游河道淤积分布时，却仍然使用了自然河道时的滩槽面积及其淤积分配比例，从而计算出的减淤量数据是不真实的，是子虚乌有，无实际可言的。三、对高含沙洪水没有进行防

21、御对策规划是初设报告的重大遗憾小浪底大坝设计了那么多的洞，兴建又获得了那么多的世界第一，显然是多泥沙河流特点所致。特别是高含沙洪水，是对下游河道淤积危害严重的水沙。既然小浪底水库以防御大洪水为主要开发任务，防洪设计能使花园口防洪达到近千年一遇，当然也必须包括对1933年型高含沙洪水的防御。但是，正是在这个黄河防洪的重大关键、防御最困难的高含沙洪水问题上，初设报告却没有进行防御对策和工程规划。这是一个不可容忍的错误和设计遗憾。中常高含沙洪水对下游河道的淤积具有严重危害性。初设报告介绍说：“黄河下游河道的大量淤积发生在高含沙洪水。统计19501959年和19691992年24年11场高含沙洪水，时

22、间104天，平均流量3246 m3/s，平均含沙量217.4kg/ m3，平均来沙系数0.067，洪水水量占24年总水量的2.8%，洪水沙量占24年总来沙量的17.7，河道淤积量37.7亿t，占24年总淤积量的48.7%，主要淤积在河槽内。”（ 21页） 该11场洪水的纵向淤积分布是：高村以上占82.1%，高村至艾山占14.6%，艾山至利津占3.1%。即，中常高含沙洪水，主要淤积宽河道的主槽。这是影响黄河下游泄洪输沙的最不利的淤积形势。水科院发展估计说：实测资料中黄河下游年淤积量最大的是1933年，来水量558.6亿m3，来沙量42.5亿t，下游淤积20亿t。并作为重点对策指出：“遇1933年

23、型丰水多沙年，黄河下游将严重淤积，洪水过程经过三门峡水库的调节，落水期进入下游的含沙量很高，沿程的水位将普遍表现很高，洪水过后河道的排洪能力将降低很多。对于这一类峰高、量大、含沙量极高的高含沙洪水给下游带来的危害，必须及早研究必要的对策。”作为工程兴建决策基本依据的初设报告，对高含沙洪水没有进行防御对策和规划。而初设报告水文气象篇对1933年型大洪水、特大洪水，却进行了专题研究与设计，其成果及其危害性令人震惊。应该指出，小浪底水库是上拦工程体系的关键工程，而初步设计竟不考虑上拦治黄的减水减沙，是导致其洪水设计成果脱离实际的技术原因。其对高含沙洪水的设计成果是：“千年一遇洪水，洪量为299.8亿

24、m3，沙量为67.09亿t，平均含沙量为223.8kg/ m3，经龙羊峡、刘家峡水库调节后，洪量变为224亿m3，沙量不变，平均含沙量增大为299.5kg/ m3；万年一遇洪水，洪量为353亿m3，沙量为83.83亿t，平均含沙量为237.5kg/ m3，经龙羊峡、刘家峡水库调节后，洪量变为276.3亿m3，沙量不变，平均含沙量增大为303.4kg/ m3。” （ 62页）对于此类洪水与泥沙，仅水库削减洪峰是不能解决问题的。小浪底水库不对其进行防御对策与规划，是不应该的。从这里又说明，小浪底水库能使花园口防洪标准能提高到近千年一遇，是靠不住的。初设报告还介绍了1977年8月6日至8日高含沙洪水

25、的三门峡水库调节，“潼关洪峰流量15400 m3/s，三门峡出库洪峰流量8900 m3/s，洪峰削减40，而进出库洪水最高含沙量733911kg/ m3基本无变化，”排沙比为99。（48页）高含沙大洪水、特大洪水，并不因小浪底水库的建成运用而对下游的严重淤积影响能得以改善。该1977年中常高含沙洪水，下游全年来沙20.72亿t，河道淤积9.57亿t，占19741983年10年淤积总量15.6亿t的62.5%。可见，高含沙洪水的防御及其灾害治理，是小浪底水库防洪设计没有解决的问题。四、治理二级悬河成为窄深河槽的对策与措施（略）(一)小浪底水库拦沙期下游洪水威胁与防御困难。 (二)黄河下游的治理方

26、向是窄深河槽。 (三)治理成窄深河槽的对策与措施。 后记 徐乾清院士在对本文的批示中，明确指出东线增水刷黄“是不够现实的。”进一步研究后形成以下治黄认识：（一）上拦治黄，减水减沙，上拦工程调节洪水，下游河道由滩高槽低断面，向槽高滩低的二级悬河演化，使洪水挟沙输移的泄洪输沙机制发生了根本性改变，以“大水冲、小水淤”为基本依据的宽河防洪措施，因来水来沙条件的改变和河道边界条件的变化而失去意义，黄河变成了一条一年下泄几次高含沙洪水的河流。窄深河槽能够输送高含沙洪水入海，下游河道的治理方向是窄深河槽。充分考虑上拦治黄对水少沙多黄河的影响与改变，进行治黄的创新思维，窄深河槽将在水沙资源化利用中形成。兴建

27、中的南水北调东线和中线，输水干渠也难以满足“增水刷黄”所需流量要求，却能有效促进黄河的三河四堤治理与开发，也是江淮水丰优势的发挥。（二）2002年治黄规划确认具有“南决乱淮河、北决乱海河”洪水威胁形势，洪泛影响范围涉及豫、鲁、皖、苏、冀5省的24个地市所属的110个县（市），总面积12万km2，耕地1.1亿亩，人口8755万人。黄委也在呼吁“黄河已经到了最危险的时候”。实行三河四堤治理，小清河、徒骇河开挖为平原排洪入海运河，并上延至小浪底坝下或郑州，将完善下游河道防洪布局，使洪水威胁面积减少9/10，可沿两运河建设黄河经济带、城市群。形成临黄大堤、遥堤、格堤、运河等治黄的传统方式与布局，主槽高于滩地，滩地高于背地，背地高于运河，两堤之间的通道为格堤，以格堤为单元设计引水引沙的水沙资源化开发，可实现水沙的“两滞”，逐渐形成的窄深河槽，能不断适应“下排”需要，是“上拦下排，两岸分滞”治黄方针的全面贯彻落实。发送:部领导、总工，国务院发展研究中心，国家发改委有关司局，部机关各司局，各流域机构 ，各省（市、区）水利（水电）厅（局），有关规划、设计、科研单位和高等院校。水利规划与战略研究中心编印 共印300份