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三门峡水库蓄水60多年,泥沙不断淤积,黄河治沙到底难在哪里?

2022-09-29 20:52:07 8127

摘要:说起“黄河第一坝”,相信很多人首先想到的就是三门峡水库。三门峡水库位于黄河中游的下段,距离小浪底水库上游130公里,控制着89%的黄河水量以及98%的黄河泥沙,在黄河的治沙体系中占有重要地位。然而,三门峡水库在运行初期却出现了很多相当棘手的...

说起“黄河第一坝”,相信很多人首先想到的就是三门峡水库。三门峡水库位于黄河中游的下段,距离小浪底水库上游130公里,控制着89%的黄河水量以及98%的黄河泥沙,在黄河的治沙体系中占有重要地位。

然而,三门峡水库在运行初期却出现了很多相当棘手的问题,甚至还一度加剧了上游渭河发生洪涝灾害的风险。尤其是在2003年,陕西省遭遇特大暴雨,1000多万亩农作物严重受灾,直接经济损失超80亿元,这是50多年来渭河流域最严重的一次洪水灾害。

黄河特大洪水过境

因此,也有人评价说三门峡水库把渭河变成了一条“悬河”,是一项“不成功”的水利工程,导致上游的泥沙淤积越来越严重。总体而言,三门峡水库既有功又有过,对此应该辩证看待,治沙失败的教训也为后来黄河小浪底和长江三峡修建水利工程提供了宝贵经验。

三门峡水库治沙,为什么会失败?

在修建之初,三门峡水库并没有考虑到黄河上游来沙量的问题,单纯靠拦蓄作用来解决洪水泛滥的问题——这给后来的河道抬升埋下了巨大隐患。1960年9月,三门峡水库正式开始蓄水,但仅仅一年半后库区内就淤积了17.5亿m³的泥沙,其中潼关以下库区淤积了14.3亿m³,潼关以上淤积了3.2亿m³

泥沙淤积量虽然还不到20亿个立方,但当时潼关一带的河床已经整体升高了4.5米,防洪压力骤然增加。潼关河道抬高后,渭河爆发洪灾的风险增加,这关系到整个关中平原的粮食生产和沿线群众的生命财产安全。正因为如此,潼关高程一直是人们关注的焦点。

潼关在渭河与黄河交界处

潼关高程是指渭河下游的侵蚀基准面,对应数值越高,就表示渭河下游的泥沙淤积越严重,发生洪涝灾害的风险就越高。直到1973年,三门峡水库改变了以往的运作方式,开始采取“蓄清排浑”的调控方式,泥沙淤积的现象这才有所缓解。

和以往的滞洪冲沙方式不同,“蓄清排浑”更侧重于对库区泥沙的精准冲刷,实际应用后也确实起到了明显效果。在1974~2002年,三门峡水库每年入库沙量为8.4亿吨,出库沙量为8.7亿吨,实现了库区净排沙。在这一时期,潼关高程下降了1.17米,不仅有效降低了渭河的防洪压力,还大大延长了三门峡水库的运行寿命。

黄河潼关段

如果没有探索出“蓄清排浑”的运用方式,三门峡水库的寿命预计只有20~30年左右,最终会失去全部有效库容,成为一个被泥沙淤平的“死库”。如今60多年过去了,三门峡水库依然稳健运行,这离不开治沙模式的调整以及下游小浪底水库的及时修建。

黄河水库的联合调水调沙

治理黄河泥沙,小浪底水库和三门峡水库都无法“独挑大梁”,必须联合中上游多座水库,以联合调度的方式才能达到出理想的排沙效果。

以三门峡水库为例。要想顺利把上游的泥沙排到下游,必须要依靠一定的输沙水量来作为保障——如果上游水量不足,下游水库排沙就没有动力。因此在调水调沙之前,黄河上游的几个大型水库都会保持较多的蓄水水位,比万家寨水库、龙羊峡水库。

龙羊峡水库卫星图

在排水排沙过程中,各大水库之间密切配合,共同实现水沙过程的精准对接。

首先开始泄洪的是小浪底水库,通过加大泄流量冲刷下游河道中的泥沙,提高河床主槽过洪能力。随后,三门峡水库开闸放水,用下泄清水(泄洪时水位高,透明度也高)冲刷小浪底库区的淤积泥沙(此时小浪底库区的水位较低,泥沙密度高,冲沙效率也高)。最后,黄河上游的万家寨水库开始下泄洪水,与三门峡水库的泄流过程相衔接,从而将三门峡水库淤积的泥沙输送到下游。

除了排沙效率变高之外,联合调度还使得水库的抗洪能力得到了显著提升。

比如在2020年,受西太平洋副热带高压影响,黄河流域的降水量比往年多了17%,累计降雨量高达439mm。大范围的降水导致黄河干流先后出现了6次大洪水,创下了历史记录。潼关水文站还测得了自1998年以来的最大流量值,上游的洮河、渭河、伊洛河、大汶河、汾河等多条支流相继涨水,个别支流甚至还爆发了局部性大洪水。

在此背景下,上游的龙羊峡、刘家峡两座水库紧急联合拦洪,削峰率达到了60%左右,使得青海、甘肃、宁夏、内蒙古河段的水位均未超过洪水警戒线。而在黄河中游,三门峡和小浪底水库提前腾库迎洪,削峰率最高达到58%,有效避免了下游发生洪灾的险情。

黄河治沙,到底难在哪里?

目前,我国的黄河治沙方案以小浪底水库为主,三门峡水库为辅,一并联合上游的大型水库进行协同调度,效果比之前有了很大改善。从2002年开始,联合调度已经实施了20多次,治沙经验越来越丰富。但随着生态文明的观念深入人心,很多专家学者产生了新的担忧:调水调沙对黄河生态带来的负面影响。

小浪底泄洪

黄河治沙,难就难在要兼顾生态环境,因为排沙效果可以通过工程技术来改善,但排沙与生态之间的矛盾却很难有所改观。众所周知,自流经黄土高原之后,黄河的泥沙含量剧增,透明度下降。每年调水调沙都会排放出大量的高含沙量水体,导致下游河水严重缺氧,短期内会对鱼类、虾蟹类等水生生物资源造成极大危害。

水土流失

每年农历6月小浪底泄洪都会引发下游的“流鱼”现象,黄河鲤鱼、黄河鲶、鲫鱼等都会因窒息而死亡,有些因缺氧浮头而被周边群众捕获,有些则直接被冲到岸边。还有研究显示,调水调沙期间黄河下游浮游动物的生物量仅有原来的1%,鱼类也减少到之前的32.8%~75.3%,生态损失严重。

黄河“流鱼”

排水排沙带来的负面影响是不可避免的,但也并不是“无可救药”,完全可以通过其他辅助措施来减少甚至消除负面影响,比如:

第一,在黄河的支流、湖泊等生境修复浅滩湿地,培植挺水植物,投放人工鱼巢,加大本土鱼种的增殖放流力度,为黄河干流的资源修复提供便利。

黄河放流

第二,每年5~7月份是鱼类集中繁殖的时期,此时可以适当调节小浪底水库的下泄流量,保持生态水位,模拟自然洪峰为鱼类的繁殖助力。

第三,泄洪时间可以灵活调整,尽量兼顾鱼类的繁殖期和幼鱼的生长期,适当错开排沙时间,进而达到保住大部分鱼类资源的目的。

对于黄河的治沙难题,您怎么看?欢迎在评论区留言讨论!

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