河南黃河涵閘引水能力變化成因及對策分析

□李東陽 □趙秀鳳 (河南黃河勘測設計研究院；河南水利與環境職業學院）

1 河南黃河引黃灌區及涵閘基本情況

河南省共有引黃灌區28處，其中2萬hm2以上的大型灌區13處。各引黃灌區主要分布在沁河口以下區域，灌區總設計灌溉面積157.49萬hm2，歷史灌溉最大面積144.82萬hm2，河南引黃灌溉面積正在穩定中不斷發展。

黃河干流河南段小浪底以下經常開啟使用的引黃涵閘35處，總設計流量為1304.40m3/s。按地區劃分，鄭州轄區內引黃涵閘7處，設計引水流量338.40m3/s；開封轄區內引黃涵閘3處，設計引水流量231m3/s；焦作轄區內引黃涵閘3處，設計引水流量180m3/s；新鄉轄區內引黃涵閘11座，設計引水流量250m3/s；濮陽轄區內引黃涵閘11處，設計引水流量305m3/s。

2 引黃涵閘引水能力變化情況

河南黃河引黃涵閘在設計之初的設計引水流量基本上都在500m3/s左右。在現狀大河500m3/s流量情況下，各閘的引水能力與設計引水能力對比情況見表1。從表中可以看出，除東大壩閘以外，其余涵閘引水均達不到設計流量，其中的老田庵、紅旗、辛莊、劉樓、王集、花園口、馬渡、柳園口等八座閘的引水能力已不足設計引水能力的10%，而只有六座涵閘大河500m3/s流量條件下的引水能力達到設計引水能力的50%。目前，河南黃河涵閘引水能力下降明顯，這也證實了引黃供水日益困難的現實。

3 引水能力變化的成因分析

3.1 河床逐年下切，取水口位置大河水位下降幅度已較大

河南引黃涵閘大部分修建于20世紀50-70年代，小浪底水庫運用以前，黃河下游河道淤積嚴重，河床平均每年抬高0.06m左右，水閘的原設防標準不能適應防洪的要求，部分水閘設計規模不能適應生產發展需要，自20世紀70年代中期開始又分期分批進行了水閘的改建。

表1 涵閘引水能力變化情況表

小浪底水庫運用以來，組織開展了多次黃河調水調沙，調控流量指標以控制花園口流量4000m3/s左右。由于調水調沙的運用，黃河下游河床受到強烈沖刷，兩岸引黃涵閘引水受到影響，特別是近些年來，由于大河水位下降累計幅度已較大，給兩岸引水帶來的負面影響已十分嚴重。

3.2 河勢變化，引水邊界條件不穩定

黃河下游游蕩性河段起于河南孟津白鶴止于山東東明高村，高村～陶城鋪河段為游蕩性河道向彎曲型河道的過渡河段。歷史上河南黃河河道寬淺，兩岸缺乏控制性工程，主流擺動頻繁且擺動幅度較大。人民治黃以來，經過多年的河道規劃及整治，取得了較好的效果，防洪形勢得到改善，游蕩性河段河勢游蕩范圍得到有效控制，水流得到改善。

近些年來，受小浪底水庫調節運用影響，黃河下游河勢出現新的特點。2000年以后，花園口站大于4000m3/s流量年均不足1d，大于2000m3/s流量年均不足24d，與之相反的是，<1000m3/s流量的頻率已經高達82.80%。在這種徑流過程下，黃河下游河道整治工程體系對下游河勢的控制作用受到明顯影響，長期的小水作用，使得水流慣性動能不足，大河逐步脫離工程控制，工程靠溜情況較差，上提下挫現象嚴重，主流經常在工程上首或下首坐灣，小水一旦坐灣就比較死，很難靠水流自身的能力去改變這種現狀，這種小水河勢變化情況給沿黃供水帶來了嚴重負面影響。

3.3 工程體系自身引水能力不匹配或淤積

3.3.1 引黃工程體系引水能力不匹配

黃河下游河道較寬，兩岸堤距平均在10km左右，引黃工程基本在控導工程上設防沙閘，其后接渠道送水至黃河大堤，在堤身設穿堤閘，閘后采用大堤外渠道與引黃灌區連接，各灌區工程體系十分復雜。就黃河河道內引黃工程來說，北岸焦作、新鄉、濮陽由于灘地廣闊，引黃工程相對復雜，南岸由于距大河較近，鄭州、開封工程相對簡單。

河道內引黃工程多由防沙閘閘前渠道、防沙閘、防沙閘閘后渠道和穿堤閘幾部分組成，這些工程由于在設計之初均考慮了工程體系引水能力的匹配問題，在防沙閘、渠道及穿堤閘不淤積的情況下，河道內的引黃工程基本上不存在不匹配的問題。河道外的引黃工程則由于歷史原因，基本上由地方承建，建設時間較早，雖經歷多次改建，但重建輕管，存在較多問題，經過多年運行，加之投入不足，有的配套設施老化失修，有的改造不徹底，致使渠系不通暢。因此引水能力不匹配的問題主要表現在河道外的引黃工程體系上。

以濮陽渠村引黃閘為例，其穿堤閘位于黃河左岸大堤樁號47+120處，設計引水規模100m3/s，穿堤閘涵洞出口接灌溉渠道和供水渠道輸水至濮清南灌區，在穿堤閘設計水位狀況條件下，灌溉渠道的過流能力不足60m3/s，在設計水位條件下，整個工程體系無法達到設計引水規模。

再以開封黑崗口閘為例，開封黑崗口閘閘底板高程為76.75m，而水稻鄉南北堤總干渠節制閘閘底板高程為78.68m，節制閘底板高程比黑崗口閘底板高程高1.93m，輸水工程體系的不匹配也是造成該灌區目前引水困難的原因之一。

3.3.2 工程淤積

黃河屬于多泥沙河流，河勢游蕩多變，涵閘引水的過程中經常造成淤積，工程淤積主要分為以下兩類：

一是正常的引水落淤。部分引黃工程渠道較長，在引水的過程中渠道落淤嚴重，影響工程引水能力，而引渠開挖后涵閘恢復引水，但由于閘底板高程較高，大河水位相對較低，渠道很快又被淤死，只能靠不斷的清淤來維持。此外，由于灌區管理機構沒有正常清淤經費來源，再加上清淤清障占地困難等原因，部分引黃灌區的引渠長期不能得到清淤，或者清淤不及時、不到位，造成長期無法引水或引水能力下降。

二是河勢變化造成引水口門逐步淤積。黃河下游屬于典型的游蕩性河道，主流擺動頻繁，河勢在變化的過程中經常造成引水口門的淤積，造成引水困難甚至無法引水。

4 對策和建議

4.1 針對河床下切、引水口門水位下降的對策和建議

根據小浪底水庫運用方式，在今后很長一段時間，黃河下游河道必然會每年經歷一次4000m3/s洪水，黃河下游河道在未來很長一段時間仍將持續沖刷。隨著同流量條件下大河水位的繼續下降，河床下切給引黃供水帶來的負面累積效應會越來越大，未來將有大批量的引黃涵閘無法引水。對此，為緩解這種局面，提出以下對策和建議：一是建議與相關部門協調，適當增大灌溉高峰用水期水庫下泄流量，增加下泄時間；二是積極推進涵閘改建或拆除重建工作；三是對于部分引水困難的重要灌區，在引水口門處設取水泵站，以保證應急用水需求。

4.2 針對河勢變化、引水邊界條件不穩定的對策和建議

黃河下游是典型的游蕩性河道，河勢游蕩多變。近些年來，受小浪底水庫調節運用影響，黃河下游呈現小水河勢的特點。水流慣性動能不足，大河逐步脫離工程控制，這種小水河勢變化情況給沿黃供水帶來了嚴重負面影響。沿黃的引水口門在建設之初均選擇在靠近水流邊界條件的地方，而隨著河勢的逐漸變化，各引水口門水流邊界條件并不穩定，一旦脫河，就會給引水帶來困難。對此，提出以下對策和建議：一是繼續完善河道整治工程建設，穩定河勢和引水邊界條件；二是加強河勢觀測，及時開挖引渠。

4.3 針對工程體系自身引水能力不匹配或淤積的對策和建議

4.3.1 與地方政府部門溝通，對堤防外引水能力不匹配的引黃工程進行改造

涵閘管理部門應積極向市、縣政府和地方水利部門建言獻策，有針對性地提出合理化建議，督促灌區搞好引黃工程建設規劃，做好引黃供水工程及配套設施建設，加快老工程的改造和毀損工程的恢復，加大新工程建設的力度，尤其是恢復和改造改善斗、農渠等末級渠系，提高渠道向下游末級渠道的輸水能力，大幅提高引水工程設施標準和引水能力，為引黃供水提供扎實的工程保障，逐步提高引黃灌溉面積和引黃灌溉率。

4.3.2 建議引黃工程清淤長效機制

應加強與引黃灌區的協調、溝通，聯手行動，制定清淤實施計劃，出臺相應的清淤管理辦法，協商解決清淤的資金渠道。每個灌區應配置水陸兩用挖掘機、挖泥船等設備，保障清淤實施。在工程運行方面，應根據河勢變化及時開閘拉河，盡量減少引水口門的淤積，每次調沙過后，應結合實際情況，采取機械清淤和人工清淤等措施，保障引渠暢通。