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塑造协调的水沙关系
2002年7月4日,随着小浪底水库3个排沙洞闸门陆续打开,浊黄色的水流如巨龙般喷涌而出,在空中划出优美的弧线后落入河道,世界水利史上规模最大、持续时间最长的调水调沙自此拉开大幕。到2015年,经过19次调水调沙,累计将下游河道中9.66亿吨淤沙送入大海。同时,黄河河槽也刷深下切2米多,最小过流能力由1800立方米每秒提高到4200立方米每秒。
黄河难治,重在泥沙,根在水少沙多、水沙关系不协调。据测算,黄河水量56%来自兰州以上,而90%的泥沙却来自中游河口镇至三门峡区间,全年60%的水量和80%的沙量来自汛期,汛期又主要集中来自几场暴雨洪水。能不能用人工手段打破时间差和空间差,重新组合水沙,变不平衡为相适应,进而实现下游河道冲淤平衡呢?
治黄专家告诉记者,调水调沙,就是通过人工手段调度水库蓄水,制造洪峰,调整天然水沙过程,改变不平衡的水沙关系,冲刷清洗下游河道,减轻河道淤积。随着小浪底水库的建成运用,这一产生于20世纪40年代,成型于80年代,运用自然法则改变黄河泥沙分配布局的创举,终于有了实践的条件。
从高空俯瞰黄河,在晋陕峡谷出口处,突现一泓碧波,像一颗巨大的蓝宝石,这就是小浪底水库。这座总库容达126.5亿立方米的“超级水库”,就像一颗年轻而强健的心脏,给古老的黄河带来了新的平衡与活力。在19次调水调沙中,这张水沙调控的“王牌”被用得异常出彩,形成多个经典战例。
2003年8月26日至9月8日,短短14天内,黄河中游主要支流泾河、渭河、洛河、伊河等相继发生9场洪水。小浪底上游的泾河、渭河洪水含沙量大,而在小浪底下游入黄的洛河、伊河基本上是清水。“调配时间、空间差,让清水背沙袋”。通过运用小浪底水库,先拦蓄泾河、渭河高含沙洪水,待伊河、洛河清水入黄时再把高含沙洪水放出来,人工调配清浊,起到了减淤效果。
在随后的几次调水调沙中,黄河水利委员会对万家寨、三门峡、小浪底三座水库实施联合调度,在1000多公里河段上,演出了人造洪峰“大接力”的大剧,不仅冲刷了下游河道,还通过人工塑造异重流,清理了小浪底水库部分库尾淤沙。
建国后一段时间,治沙的发力点主要在“拦”字上。1960年,“万里黄河第一坝”三门峡水库投入运用,由于对黄河水沙规律认识不清,采取了“蓄水拦沙”的运用模式。仅一年半时间水库就淤积了15亿吨泥沙,还在渭河入黄口形成“拦门沙”,回水倒灌关中平原。
从1962年到1973年,三门峡水库绝大部分时间处在敞泄状态,但对治黄核心工程——水库运用方式的探索却没有停息,最终找到了“蓄清排浑”的运用方式,解开了多泥沙河流水库淤积难题,也为调水调沙打牢了技术根基。
站在小浪底坝上,万顷碧波尽收眼底。在减淤方面“以拦为基、以调为用”的小浪底水库库容126.5亿立方米,其中75亿立方米是用来拦沙的,能保证黄河下游河道至少20年不淤积抬高;剩下的库容,在非汛期蓄清水,汛期排浑水,通过冲淤平衡保持长期使用,并保持调水调沙运用。
游客在河南省济源市观看黄河小浪底调水调沙(2015 年7 月5 日摄)。苗秋闹摄
完善水沙调控体系
从河南孟津到濮阳高村460多公里长的黄河河道,被称为“豆腐腰”。历史上,黄河三分之二的决口和改道发生在这里。记者沿河寻访时发现,这一带叫“口”的地名特多,花园口、柳园口、赵口……每一个“口”,都存留着历史上决口伤痛的记忆。
在这么短的赛道上,面对晋陕峡谷中养精蓄锐、积蓄巨大势能的对手,简单地拦堵,绝无胜机。要想改变这一劣势,就得在黄河上建设完善的水沙调控体系,变被动短跑为接力长跑,并最终赢得比赛。
虽然黄河干流上目前已有水库28座,但大部分都集中在上游,以发电为主要功能;在黄河中下游,能进行水沙综合调节运用的枢纽只有小浪底水库。按目前设计的水沙条件预估,拦沙库容淤满后,小浪底将变身为河道型水库,51亿立方米长期库容中,仅有10亿立方米库容可以用来调水调沙。届时,黄河下游河道将重回淤积状态,“人沙赛跑”经过中场休息后将继续开启,通过小浪底拦沙和调水调沙得到的较好河道形态又将逐步趋于恶化。
新世纪以来,黄土高原生态建设取得重大成就,入黄泥沙锐减。但中国科学院院士刘昌明等专家指出,黄河流域的水热条件决定了黄土高原植被恢复不会无限制发展。目前黄河中游植被状况与水沙条件基本达到相对平衡,植被恢复效应趋于稳定,拦沙效应距“天花板”已不远。还有一些专家指出,黄土高原强烈的水土流失发生在距今25万年至30万年前,进一步加剧在距今5万年前,远远早于人类频繁活动时期,仅靠水土保持,无法根本解决黄河泥沙问题。
专家向记者指出,黄河水沙关系不协调是流域性的,并非某一点、某一河段,要将其调节到协调,单一工程完不成任务,需要水沙调控体系来完成。
在国务院通过的《黄河流域综合规划》中,黄河水沙调控体系中主体除了干流已建成的龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底水库,还规划在上中游修建黑山峡、碛口、古贤三座调节性水库,再与干流、支流其他控制性水库互为补充,才能共同构建完善的黄河水沙调控体系。
专家指出,在小浪底水库拦沙库容淤满前,应在黄河干流再兴建一座控制性水库,与小浪底联合进行水沙调控,以便在有限的库容和水量条件下发挥最大的减淤效果。经多方论证,适时启动古贤水库建设已成为共识。
古贤水库位于山西吉县和陕西宜川县交界处,总库容可达134.6亿立方米,其中拦沙库容可达93.6亿立方米,可控制主要淤积在下游河道中的直径大于0.05毫米粗沙的80%。在设计水沙条件下,与小浪底水库联合运用60年,可减少下游河道淤积量79亿吨。
本世纪初,治黄专家在黄河中游禹门口至潼关河段,找到了一个可淤积泥沙100亿吨的“大泥盆”。禹门口至潼关河段俗称黄河小北干流,河道总面积1100平方公里,其中滩地面积为682平方公里,多为人烟稀少、荆棘丛生的盐碱地,是一个“天然泥盆”。从2004年起,黄河水利委员会连续三年在小北干流河段进行“放淤”试验,成功地将400多万吨粗泥沙淤积在黄河沿岸的盐碱滩里。
专家最后向记者表示,如果这一河段没有大型控制工程,仅靠无坝放淤,吃掉100亿吨泥沙目标根本无法实现。而古贤水库建成后,可人工塑造适合放淤的水沙过程,从而开辟出一个为下游河道减淤的全新战场。
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