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小浪底水庫何時排沙

生活 更新时间:2025-02-04 18:51:35

在黃河流域,水庫的使用壽命很早就受到了社會各界的廣泛關注,而把這一熱度推向頂峰的,無疑是三門峽水庫。

1960年9月,三門峽水庫建成并開始蓄水,但由于對黃河泥沙的認知不到位,三門峽水利樞紐在設計上存在很多問題,無法有效清除淤積的壩前泥沙。運行一年多後,淤積在三門峽庫底的泥沙就達到了17.5億m³,而水庫預留的攔沙庫容隻有147億m³!

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)1

按照當時的泥沙淤積速度,三門峽水庫的實際使用壽命估計隻有20~30年左右,最多不超過50年。最終的結果可想而知:庫區被淤平成一個“死庫”,萬衆矚目的潼關高程也将到達頂峰。當時就有專家建議:不如讓三門峽大壩全年敞洩,通過加大沖刷量來降低潼關高程,減輕渭河的洪水隐患。一時間,關于廢棄三門峽水庫的論調充斥全國各大新聞媒體。

萬幸的是,經過黃河水利委員會的幾次方案調整,三門峽水庫一改“蓄水攔沙”的運行方案,調整為了“滞洪排沙”,最後又進一步優化成了現在的“蓄清排渾”。排沙方案的調整為三門峽水庫帶來了新的生機。自1974年開始,三門峽庫區的泥沙“變盈為虧”,每年的淨輸出量為0.3億噸左右。雖然排沙量有限,但卻實實在在地降低了潼關高程,大大延長了水庫的使用壽命。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)2

關于三門峽大壩的讨論,讓人們深刻認識了一個問題:水庫的使用壽命可能遠遠低于最初設計的使用年限,在泥沙淤積等環境條件的影響下“加速老化”、“提前報廢”。那麼:作為黃河水沙調節體系的“中流砥柱”,小浪底水庫是否有同樣的隐憂呢?

小浪底排沙

在修建之初,小浪底水利工程充分吸取了三門峽水利的經驗和教訓,洩洪排沙的設計方案更加科學合理。小浪底水庫正常運行水位為275米,洩水建築物分為低位、中間位、高位三層排水孔,可供排出不同水層的水體。其中,低位排水孔和孔闆洞底闆高程為175米,是排沙的主要通道;中間高度的排水孔用于引水發電;高位排水孔用于排污。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)3

小浪底排沙設計

憑借設計上的優勢,小浪底水庫的排沙效率更高,庫區被淤平的隐患也更小。從2000年~2007年,實際入庫總沙量為29.73億噸,低位口的排沙量為5.47億噸,平均排沙比例占18.4%。而到了2019年,升級後的調沙方案“大顯神威”,小浪底水庫的排沙量暴漲至564億噸,淨沖沙2.6億噸,排沙比飙升到了193%。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)4

黃河水利委員會的統計數據顯示:在過去3年裡,小浪底水庫共排沙13.49億噸。這當中運用了一個“竅門”:大幅度降低汛期水位

比如在2018年汛期,庫區的水位低至212米,2019年降到210米,2020年進一步下調到205米。為什麼要這樣調整呢?這就要從小浪底水庫的排沙方式說起了。

小浪底水庫屬峽谷型水庫,兩岸山勢陡峭,平水期水面寬150~500米,暗流與跌水相互交錯,河道呈現出上窄下寬的趨勢。在泥水和水庫的清水交彙處,形成了水庫的異重流。我們可以把異重流理解為密度較大的特殊流體,由于密度差,泥沙水潛入清水下方形成一股渾水并繼續向壩前運動。異重流形成了天然的排沙動力,是小浪底水庫在攔沙運用期的主要排沙方式。小浪底水位降低實際上是增加了泥沙的密度,提高了異重流的排沙效率!但是,要把這些泥沙沖刷到水庫下遊,僅僅憑借小浪底水庫自身的水量是遠遠不夠的。多餘的水量從哪裡來?從上遊“借”!

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)5

當小浪底水庫的水位“觸底”時,上遊萬家寨水庫卻牟足了勁兒蓄水,全力提高蓄水水位,為的就是給小浪底水庫提供充足的沖沙水量。

要注意的是,萬家寨水庫和小浪底水庫之間還隔着一座三門峽大壩。為了使上遊來水順利抵達小浪底庫區,三門峽水庫在這場“接力”中起着承上啟下的作用,當洪峰來臨時變蓄水為放水,将水量順利送到小浪底,進而人工塑造出異重流,實現排沙!

實際需要的水量到底有多大呢?這是一個驚人的數字!

經分析,要想起到理想的調沙效果,小浪底水庫對流量的需求相當巨大:3500~4000m³/s的流量曆時不低于5天;2600m³/s的流量曆時不低于6天。據此計算,沖沙所需流量至少為30.75億m³,實際上小浪底水庫用于排水排沙的專用庫容隻有10.5億m³,這就意味着需要向上遊調度20億m³的水量。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)6

而在黃河中遊,庫容較大的水庫隻有兩個,也就是上面提到的萬家寨水庫和三門峽水庫。其中,萬家寨水庫設計的最高蓄水水位為980米,汛期限制水位為966米,相應的庫容隻有2.47億m³

萬家寨水庫蓄水量有限,難以堪當重任,更何況——萬家寨水庫和小浪底水庫相距1100公裡,洪水要傳播到小浪底至少需要5天時間,即便把下洩閘門開到最大,在下遊河段也會出現坦化降速的問題,河道趨于平緩,河水沖擊力大大降低。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)7

至于三門峽水庫,其作用就更有限了。該水庫的控制水位為305米,相應庫容僅0.49億m³,能夠為小浪底水庫提供了水量極為有限,即便全力下洩也是“隔靴搔癢”。

這就引發了一個嚴重的問題:實際沖沙水量不足,調水調沙的後續動力減退。沒有充足的水量和動力,自然就無法有效清除泥沙,久而久之就會加大隐患,這就會影響到水庫的實際使用壽命!

有人可能會問了,為何不提高三門峽水庫在汛期的蓄水水位呢?事實上,這是受到了潼關高程的制約。每當三門峽水庫提高水位,上遊水面就會變寬變廣,水流速度減慢,而在這種水文條件下,泥沙更容易沉積在上遊河段,導緻潼關高程擡升,加劇渭河的洪水風險——而這,顯然是所有人都不願看到的局面。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)8

古賢水庫被寄予厚望

2021年,刊載在《人民黃河》上的一篇文章指出了小浪底水庫排沙後勁不足的問題,并探讨了對策。該文章指出:在現有的工程運行條件下,上遊的骨幹水庫以及中遊的水庫群都難以對小浪底的水沙調節做出貢獻,目前最合理、最有希望的方式就是建設古賢水庫

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)9

古賢水庫目前還未開工,但是其定位卻格外引人注目:設計總庫容高達129億m³,其中用來調水調沙的專用庫容就有20億m³,是小浪底水庫的2倍。很顯然,古賢水庫的體量更大,不僅可以滿足小浪底庫區的沖沙需求,還将對潼關河段的泥沙沖刷起到關鍵作用。

按照黃河的治理開發規劃,古賢水庫是黃河幹流七大骨幹工程之一,控制流域面積為48.9萬平方公裡,占三門峽水庫流域面積的71%。該水庫建成後,陝西省或将成為最大的受益者,不但能消除洪水威脅,徹底解決三門峽水庫的遺留危機,還能保障當地的水資源供需,加快工業、農業以及城鎮的經濟發展速度。

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)10

中國水科院建立的沖沙模型顯示:古賢水庫可以為龍潼河道減少38~40億噸的泥沙(相當于55~75年的淤積量),還将使潼關高程下降1.74~1.86米,并為黃河下遊減淤85~121億噸(相當于29~38年的淤積量)!

小浪底水庫何時排沙(小浪底水庫3年排沙13億噸)11

2018年初,黃委和陝西省政府召開了一次特殊的工作會議,對征地移民工作進行部署和安排。相信要不了多久,古賢水庫的工程項目就能順利落地,等到下閘蓄水的那一天,小浪底水庫面臨的泥沙威脅将大大降低,壽命也将進一步延長。總之,黃河的水患将不再是“不治之症”,治理水沙就在當代!

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