创新在一线｜给黄河“清洗血管”

来源：滚动播报

（来源：中工网）

本报记者 蒋菡

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黄河调水调沙相当于给黄河清洗血管，这不是简单的放水冲沙，而是一项复杂的系统工程。自2002年以来，黄河调水调沙已经进行了32次。随着科学技术的进步，调度变得更快更精准，黄河调水调沙也从单纯的“泥沙腾挪”逐步拓展为兼顾河流生态改善的多目标协同。

6月23日，小浪底水利枢纽的观景台上，三条白色“水龙”自两个排沙洞和一个明流洞喷薄而出，水声隆隆，掀起团团水雾，仿若仙宫。“太震撼了！”特意从50公里外的孟州驱车前来观看黄河调水调沙这一水利奇观的焦先生连连感叹。

第33次黄河调水调沙前一天启动，焦先生对调水调沙如数家珍，“黄河泥沙量大，淤积时间长了，把河床抬高，所以叫悬河。调水调沙以后，流速变快，就把淤积的泥沙冲到渤海去了，还可以在汛期把库容腾出来防洪。”他告诉《工人日报》记者，自己退休前是搞农业的，“原来汛期遇上水大，就会漫滩，一直能淹到大腿这儿，把地都冲毁了。调水调沙以后，我们再也不愁漫滩了！”

黄河调水调沙是通过科学调度万家寨、三门峡、小浪底等多座水库，塑造洪水冲刷河道，利用“异重流”原理精准排沙，实现调水、冲沙、生态补水多目标协同，相关成果曾获国家科技进步奖一等奖。而位于黄河中游最后一段峡谷出口处的小浪底水利枢纽，是黄河中下游防洪、水沙调控体系中的关键控制性工程，控制着黄河91.2%的径流量和近100%的输沙量，是调水调沙的主战场。

调度更快更精准

“6月22日第一天开的是3个排沙洞，今天开的是两个排沙洞和1个明流洞，流量从首日的2600立方米/秒提升至目前的3000立方米每秒。”黄河水利水电开发集团有限公司综合部部长李立刚在小浪底工作了33年，熟悉调水调沙的每个细节。

自2002年以来，黄河调水调沙已经进行了32次。“今年调水调沙最大下泄流量设计为4800立方米/秒，6月25日到29日持续5天，这么大的流量、持续这么长的时间，是历年之最。”水利部小浪底水利枢纽管理中心水量调度处调度专员赵珂介绍，这将塑造山东利津水文站以下河道4000立方米/秒的长历时流量过程，由此对黄河入海口的生态有更好的改善。

在壮观景象的背后，暗含着一套精密的水利科学体系。黄河年均输沙量高达16亿吨，其中约4亿吨淤积在下游河道，导致河床不断抬高，形成“地上悬河”。调水调沙相当于给黄河清洗血管，这绝非简单的放水冲沙，而是一项复杂的系统工程。工程师们需要精确计算水库蓄水量、下游河道输沙能力、生态需水量等多重因素，什么时候开闸泄洪、多大流速、多少流量等，都要经过精密测算。

“接到黄委（即水利部黄河水利委员会）制定的调水调沙方案后，我们要计算具体的实施方案，过去靠人工计算需要好几天，后来用模型跑，现在是数据仿真、数字孪生，水库调度指令处理时间缩减至5分钟！”开发公司集控中心副主任魏皓告诉记者，现在正在尝试使用AI，未来的调度将更快更精准。

利用数字孪生小浪底平台，他们在调水调沙前会对小浪底工程调水调沙运用进行全过程预演。在调水调沙期间，则可以跟踪研判库水位降幅、对接水位、异重流产生及运动过程、大坝安全性态辅助制定孔洞组合运用方案和机组停机避沙策略合理安排值班值守和巡视检查。“平台每6分钟就传回一次数据。”魏皓说。

不断织牢“天罗地网”

6月23日8时，小浪底水利枢纽坝顶控制楼前的广场上，一架黑色的无人机自动出仓，起飞，开始巡检。

“它每天要飞五六趟，每周把坝区全部巡检一遍。”开发公司水工部工程师范杰玮介绍，通过无人机对水工建筑物、滑坡体进行智能化巡检，自动生成巡检报告，有力推动了巡检模式由人工巡检向数字化和智能化的方向发展。

水工部从2024年开始采用无人机自主巡检系统，对水工建筑物、滑坡体进行智能化巡检，自动生成巡检报告。目前小浪底共有27条巡检航线。结合小浪底工程特点，工程师们专题研发集成了混凝土裂缝识别、混凝土破损识别、边坡长草识别等多种人工智能算法，实现巡检缺陷自动发现。

范杰玮介绍，水工建筑物智能巡检机器人也正在开发，已完成左岸山体及进水塔184、189廊道机器人硬件安装和后台部署，正在进行机器人自主行走测试和算法调试。

小浪底今年还出现了一张新面孔。开发公司大坝安全监测中心工程师张建阳介绍，今年4月开始投用的地基InSAR（合成孔径雷达干涉测量）装置，通过分析雷达卫星影像来精确测量大坝形变。“它就像一把隐形的‘超级尺子’，能测量出地面毫米级的变化。”他津津乐道，“它监测范围广、时效性强、采样频率高，最快只要30秒就能对大坝下游边坡视准线进行一遍完整的测量。”

根据《小浪底水利枢纽数字孪生水利“天空地水工”一体化监测感知夯基提能行动实施方案（2024—2026年）》，将统筹推进“天空地水工”一体化监测感知系统建设，探索利用卫星遥感、库区无人机巡检、机器人水下检测和自动巡检等新型装备和技术，提升枢纽全覆盖、全要素、全天候、全周期监测感知能力。

一张不断织密织牢的“天罗地网”，正在昼夜不息地守护着小浪底水利枢纽的平稳运行。

从“泥沙腾挪”到生态改善

“这次把流量最高值定在4800立方米/秒会有一定压力，我们既要守好安全底线，又要让流量足够大，从而更好地塑造黄河入海口生态。”赵珂说。

黄河调水调沙，打的是一套组合拳，瞄准的则是“多目标”——从单纯的“泥沙腾挪”逐步拓展为兼顾河流生态改善的多目标协同。

“拦沙减淤”是调水调沙的核心使命。2002年首次调水调沙以来，已累计输沙入海36.9亿吨，小浪底水库累计排沙31.5亿吨。“科学运用调水调沙等综合手段，一举扭转了自古以来黄河河床淤积抬升的演变趋势。”小浪底水利枢纽管理中心副主任李杰说，小浪底约126亿立方米的库容，现在还有90亿立方米，最初设计的淤积年限为20年，20多年过去了，当前淤积量不足设计值的一半。

改善生态越来越成为科学调度中的重要考量因素。据开发公司生态与环境工程部副部长孙颖章介绍，连续实施的调水调沙运用，为黄河三角洲河口湿地补水创造了条件，“自调水调沙以来，黄河入海口南北岸恢复淡水湿地1.2平方公里，避免海岸线往内地侵蚀”。

事实上，调水调沙运用对黄河中下游生态系统产生了深远影响。近年来监测发现，黄河下游生态系统得到全面修复，鱼类生存环境得到改善，生物种群数量不断增加，几乎绝迹的黄河刀鱼野生种群得以复现，河南段鱼类种类数增加23种（增加74%）、山东段增加24种（增加100%）。

河流是有生命的，20世纪70至90年代，黄河下游累计22年发生断流。小浪底水库建设之初，黄河下游河床年均淤高已达10厘米，“二级悬河”险象迭生。自调水调沙以来，黄河断流成为历史。

“洪水”并不总是“无情”。黄河调水调沙作为“洪水控制、洪水利用、洪水塑造”理念的生动实践，正年复一年悉心守护着母亲河的安澜。