大柳树水利枢纽对宁蒙河段防凌影响数值模拟

吕岁菊　冯民权

摘要：黄河宁蒙河段凌汛期封河自下而上，開河自上而下，容易形成冰塞壅水，导致冰凌灾害。采用一维、二维水温数学模型模拟计算了冬季三种不同气象条件下拟建大柳树水库运用后下游宁蒙河段沿程水温分布及结冰点的位置。由计算结果可知：在正常气温、热型气温、寒冷气温条件下，初始结冰点的位置分别距离大柳树水库坝址320.4、331.6、276.5 km。预计大柳树水库建成后，宁夏河段将成为不封冻河段，青铜峡水库库尾冰塞现象不再出现，石嘴山至乌海段冰塞问题基本缓解。零温断面位置将下移到石嘴山至磴口之间，距大柳树水库坝址约320 km。

关键词：大柳树水利枢纽；数值模拟；水温；防凌；宁蒙河段

1研究背景

拟建的大柳树水利枢纽位于甘肃省与宁夏回族自治区接壤的黄河干流黑山峡的出口处，库区总长度185 km，水位天然落差约137 m，总库容110亿m3，通过控制下泄流量，可使宁蒙河段防洪标准由现状的20-50 a一遇提高到100 a一遇，并可有效解决宁蒙河段的凌汛问题。刘家峡水库运用后，加强了水库的防凌调度运用，调节水量使凌汛期封河流量增大，提高了冰下过流能力：封冻期河道保持比较平稳而逐步减小的流量过程，且在开河前夕进一步削减下泄流量，减轻了开河期凌情灾害。图1为1990-1991年度、2002-2003年度整个冰期（11月-次年3月）兰州、石嘴山和头道拐3个水文站的下泄流量变化过程。

由图1可以看出：兰州站11月份下泄流量较大，逐旬递减约150 m3/s；12月一次年2月，逐旬流量又有所减小，有利于槽蓄水量提前释放；3月上、中旬流量减小较多。对缓解开河期防凌形势具有重要作用，3月下旬开河以后，流量有所回升。在整个冰期（11月-次年3月）调度过程中，下泄流量逐句减小避免了冰期流量变化较大造成的不利凌情形势。石嘴山站11月上、中旬流量明显小于以后各月的流量。宁夏冬灌引水流量大，致使内蒙古河段流量减小，恰好这一时段是内蒙古河段封河时问，将出现宁夏引水冬灌过程中内蒙古段小流量封河，而封河后遇宁夏冬灌结束，内蒙古河段流量增大，导致冰塞壅水，槽蓄水量增大，造成灾害。