黄河泥沙问题由来已久,每年带下来的沙土堆积在下游河床,让河道越来越高,悬在地面上,稍有大水就容易决口。早年间,三门峡大坝建起来,本想挡住洪水和泥沙,结果泥沙淤积太快,上游河床抬高了好几米,陕西那边差点出大麻烦。改造了好几次,还是没彻底解决,这就逼着下游再建小浪底,来专门对付泥沙。
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小浪底选在洛阳北边黄河干流上,离三门峡不远,1991年开工,1999年蓄水。设计时就吸取了三门峡的教训,拦沙库容定在75.5亿立方米,够大,能装下不少沙子。刚开始运行,泥沙来得猛,第一年就淤了2亿多吨,专家们担心用不了几年就满。现在看,运行25年,淤积控制在31亿立方米,只占了四成多,这得归功于调水调沙这个办法。
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调水调沙从2002年第一次试,到现在已经搞了30次。简单说,就是汛期前把上游水库的清水放下来,先冲刷小浪底库尾的泥沙,形成密度大的浑水流到底部,然后从低位洞排出。清水在上,浑水在下,这叫异重流,能高效带走沙子。每年6月底到7月初干这事儿,流量控制得准,避免下游出事。
拿2025年这次来说,6月23日启动,下泄流量从2600立方米每秒开始增到3000多。7月3日,出库水变浊,含沙量一下子上百千克每立方米。预计排沙过程到7月9日结束,总排沙超1亿吨,还给下游三角洲补水1.5亿立方米。这样的操作不光清库,还维持河道过流能力。
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这些年累计排沙入海35亿吨,下游河床降了3.1米,主槽过流从1800立方米每秒升到5000多。原来河道窄得像瓶颈,现在宽松多了,防洪标准提到千年一遇。春季供水也稳了,不再断流,河南粮食产量稳占全国一成,这都靠小浪底调节水沙关系。
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其实,早先设计以为20年就淤满,结果因为上游生态修复,入黄沙量减了,年均淤积降了近四成。黄河流域种树建梯田,土壤侵蚀少了,水土保持见效。进入小浪底的沙量从高峰时的几亿吨降到现在,库容寿命延长了26年,看来当初的担心多余了。
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不过,淤积还是在31亿立方米这个数上,占了拦沙容量的41%。这说明调水调沙管用,但不是万能。泥沙粒径变细了,下游冲刷均匀,不易永久淤积。异重流让细沙远输,粗沙留底,但整体输沙效率高,避免了河床再抬升。
联动上游水库是关键,三门峡、万家寨接力放水,保持下游流量2600立方米每秒以上,持续几天。泥沙直奔大海,800公里外入海口不堵。高速水流还带走河道旧沙,生态补水让三角洲湿地恢复,植被多了,生物多样性好转。
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发电方面,小浪底年均46亿千瓦时,本来生态修复让径流少点,发电减6.9%,但泥沙少,库容保住了,累计发电反而多出不少。预计到2024年底,总发电比没修复的多57%,多发1000亿千瓦时。这笔账算下来,调沙不光防灾,还带经济效益。
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数字化升级让操作更准。数字孪生系统预演水沙过程,调度时间从半小时缩到5分钟。测雨雷达、摄像头全覆盖,监测3200多支仪器,预警广播防下游事故。2025年调沙就用这套,提前算出异重流运动,排沙更高效。
泥沙管理得益于全流域努力,上游减沙,中游拦沙,下游输沙。调水调沙让黄河从害河变利河,但沙源还在,需持续水土保持。未来可能建新水库如碛口,继续拦沙。生态修复和科技结合,看来能长效管住泥沙。
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下游河道形态稳了,主槽不萎缩,滩区放淤造地,泥沙变资源。河口补水脉冲式,湿地生机勃勃。防洪安全提升,沿岸百姓少担心决口。调沙效果显而易见,淤积没超预期,河床降了,供水稳了。
不过,挑战还在,气候变幻,降雨不均,沙量波动大。需优化调度,结合南水北调西线,多调水冲沙。机械清淤试验在试,资源化利用沙子做建材,恢复部分库容。但规模有限,主要靠预防。
总的看,20多年调水调沙,排沙效果超出设计预期。库区淤积31亿立方米,没满,寿命延长,黄河安澜有保障。这事儿证明,科学管理能治大河,未来继续创新,黄河会更好。
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