小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙20年,黃河治沙成效顯著!根據(jù)黃委監(jiān)測(cè),在小浪底-利津河段,河床的平均高程已經(jīng)下降了2.6米,河槽明顯下切,主槽的過洪能力已從最初的1800m3/s增加到了5000m3/s左右,“地上懸河”的風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)大大降低。
在這背后,小浪底水庫功不可沒??梢哉f,調(diào)水調(diào)沙是黃河“攔、調(diào)、排、放、挖”五大治沙思路中最重要、效果最顯著的方案。但這一方案也存在不足之處,主要表現(xiàn)為:上游水庫缺少?zèng)_沙水量,調(diào)水調(diào)沙后期的水流動(dòng)力不足。
小浪底水庫是黃河中游最后一個(gè)峽谷處的關(guān)鍵樞紐,黃河水從此進(jìn)入下游平原河道,其調(diào)控區(qū)位十分顯要。資料顯示,小浪底水庫控制了黃河90%的徑流量、近乎100%的泥沙,其庫容高達(dá)126.5億m3,攔沙庫容為75.5億m3,長(zhǎng)期有效庫容為51億m3(含10億m3的調(diào)水調(diào)沙庫容)。
我們知道,黃河治沙的“牛鼻子”就是“水少沙多”。而要提高沖沙效率,就必須在調(diào)沙期間儲(chǔ)備充足的水量,小浪底水庫內(nèi)10億m3的調(diào)沙庫容遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此,在每年6月下旬調(diào)沙之前,小浪底上游的龍羊峽、劉家峽、三門峽等水庫就需要提前蓄水,以便為小浪底沖沙提供更多的后備水源。
上游水庫的蓄水能力究竟如何? 首先來看劉家峽水庫。該水庫位于青海和甘肅的交界處,是國(guó)內(nèi)有名的“高原明珠”。但水庫的設(shè)計(jì)庫容只有57億m3,而且每年都有大量的泥沙入庫、淤積,導(dǎo)致庫容損失了15億m3以上,有效庫容僅剩42億m3,蓄水能力非常有限。
劉家峽水庫
再看三門峽水庫。該水庫建成于1957年,是黃河干流上第一座大型人工水庫。當(dāng)水位達(dá)到最高洪水水位時(shí),對(duì)應(yīng)的總庫容為345億m3,設(shè)計(jì)蓄水能力非常強(qiáng)悍。但由于排沙經(jīng)驗(yàn)不足,三門峽水庫剛一建成就遭遇了嚴(yán)重的“沙患”:僅一年半后,庫區(qū)的泥沙淤積量就達(dá)到了 17.5億m3 ,其中潼關(guān)以下河段是主要的淤沙區(qū),淤積量高達(dá) 14.3億m3 。
國(guó)內(nèi)專家通過改善調(diào)度方式,三門峽庫區(qū)的淤沙狀況已經(jīng)有所好轉(zhuǎn),但總體上仍不容樂觀。在2019~2020年度,三門峽庫區(qū)的泥沙依然是“淤沙狀態(tài)”,淤積量為 0.271億m3 。而備受關(guān)注的潼關(guān)高程,在2020年汛后也達(dá)到了 326.36米 ,比建庫之前(323.4米)提高了近 3米 。
受潼關(guān)高程的“反制”,三門峽水庫始終不能大容量蓄水,否則泥沙淤積就會(huì)加快,不利于渭河過洪。所以,三門峽水庫同樣不能為小浪底沖沙提供足夠的水量。
1950-2020年,潼關(guān)高程變化圖
整體來看,目前黃河干流唯二具有較強(qiáng)蓄水能力的水庫只有兩座: 龍羊峽水庫和小浪底水庫 。如今,小浪底水庫正處于攔沙運(yùn)用的后期,如果75.5億m3的攔沙庫容被淤滿,那么小浪底壩下河段就會(huì)逐漸回淤,河床預(yù)計(jì)每年將提高0.07~0.09米,漫灘險(xiǎn)情將更容易發(fā)生。而增加沖沙水量,是阻止這一局面發(fā)生的不二之選。
小浪底水庫缺少?zèng)_沙用水,目前來看,首選的解決方案就是 在其上游修建古賢水庫 。
古賢水利樞紐是我國(guó)規(guī)劃的重量級(jí)水利工程,其壩址位于黃河北干流的下段,下游約10公里即是壺口瀑布。根據(jù)規(guī)劃,建成后的古賢水庫將控制49萬平方公里的流域面積,庫區(qū)正常的蓄水水位為645米,對(duì)應(yīng)庫容為165.6億m3。其中,調(diào)水調(diào)沙的專用庫容為 20億m3 ,是小浪底水庫的2倍。
古賢水庫的修建,究竟有多大必要?
有專家曾做過估算,如果不修建古賢水庫,那么根據(jù)1950年黃河的水沙情況來計(jì)算,小浪底庫區(qū)庫容在淤滿后的8年之內(nèi),黃河下游的整體平灘流量就將下降到4000m3/s。因此,古賢水庫的建設(shè)不僅具有必要性,還具有緊迫性。
專家還預(yù)測(cè),如果在小浪底的攔沙庫容被淤滿之前,古賢水庫能投入運(yùn)用,那么在1950年的水沙系列下,黃河下游在52年內(nèi)的過洪能力都將維持在4000m3/s以上,這對(duì)于降低“懸河”風(fēng)險(xiǎn)大有裨益。
古賢水庫藍(lán)圖
那么, 古賢水庫能為小浪底水庫的泥沙治理帶來哪些好處呢?
首先 ,從庫容量來看,古賢水庫的庫容比小浪底水庫還要多出約3億m3,因而蓄水量更足。
其次 ,古賢水庫能發(fā)揮巨大的攔沙效益,減少龍門-潼關(guān)河段的淤沙量。據(jù)估計(jì),古賢水庫可控制黃河全部泥沙的60%,粗泥沙的80%,其控制程度遠(yuǎn)高于其他水庫。如此一來,三門峽庫區(qū)內(nèi)的水沙環(huán)境將得到改善,潼關(guān)-三門峽之間的河床高程也將得到有效控制。
最后 ,相比于龍羊峽、劉家峽等水庫,中游的古賢水庫距離小浪底水庫更近,沖沙流程較短,因而下泄的清水具有更大的沖沙動(dòng)能,有助于提高沖沙效率。
在調(diào)水調(diào)沙期間,古賢、小浪底兩大水庫還可聯(lián)合調(diào)度,前者開閘放水,后者降低水位,提高泥沙密度,從而通過異重流效應(yīng)實(shí)現(xiàn)高效排沙。聯(lián)合調(diào)度的好處也非常明顯:不僅能有效減少小北干流的泥沙淤積,還能重塑河槽形態(tài),降低潼關(guān)高程,改善渭河下游的防洪局面。
值得一提的是,古賢水庫還將為陜西、山西的工農(nóng)業(yè)用水提供便利,從關(guān)中東部地區(qū)到汾涑河盆地,干旱缺水的局面將得到緩解,農(nóng)業(yè)用水、生活用水將得到基本保障;還有利于促進(jìn)干旱區(qū)的生態(tài)好轉(zhuǎn),調(diào)節(jié)局部小氣候,綜合效益非常突出。
古賢水庫在地理位置上起到了承上啟下的作用,其上游建有萬家寨水庫,未來還會(huì)建設(shè)磧口水庫,下游則有三門峽、小浪底兩座水庫。可能有人會(huì)問了,古賢水庫能為小浪底水庫解“燃眉之急”,但該水庫本身也位于黃河的泥沙來源區(qū),在蓄水的同時(shí),古賢水庫內(nèi)的泥沙又該如何處理呢?事實(shí)上,古賢水庫內(nèi)的淤沙問題無需太過擔(dān)心,主要原因有以下幾點(diǎn):
1,庫區(qū)內(nèi)沒有大的支流匯入,防洪排沙集中在黃河干流,因此不存在類似于潼關(guān)高程的“后顧之憂”(即蓄水?dāng)r沙對(duì)支流行洪無太大影響)。 2,在運(yùn)行前期,古賢水庫以蓄水?dāng)r沙為主。在合適的水沙條件下,古賢水庫也可借助汛期洪水自行沖沙,進(jìn)而延長(zhǎng)水庫的攔沙運(yùn)用年限。等磧口水庫建成后,古賢水庫的沖沙能力將進(jìn)一步提高,泥沙最終穿過三門峽和小浪底水庫,一路向東注入渤海。
3,古賢水庫下游的小北干流有巨大的“儲(chǔ)沙潛力”。有專家建議,從古賢水庫中沖出的泥沙可以先放在小北干流灘區(qū),堆放容量可達(dá)100億m3,這對(duì)于黃河下游的河道治理極為有利。從這一角度來看,古賢水庫的泥沙控制其實(shí)更加輕松。
總結(jié)
黃河的調(diào)水調(diào)沙是一個(gè)規(guī)模巨大的系統(tǒng)性工程。根據(jù)規(guī)劃,我國(guó)在黃河干流將建成以 龍羊峽、劉家峽、黑山峽、磧口、古賢、三門峽、小浪底 7座大型水利樞紐為主體,以 支流陸渾、故縣、河口村、東莊等水庫 為補(bǔ)充水體的黃河調(diào)沙體系,小浪底水庫后續(xù)調(diào)沙動(dòng)力不足的問題將得到徹底解決。本質(zhì)上,黃河梯級(jí)水庫的修建是為了實(shí)現(xiàn)黃河水資源和泥沙的時(shí)空再分布,變被動(dòng)的輸沙、淤沙為主動(dòng)的排沙、沖沙。對(duì)于調(diào)水調(diào)沙的最終效果,我們共同見證!