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小浪底水库调沙20年,黄河治沙成效显著,为何还要建古贤水库?
文章来源:水利家园    浏览次数:478次    发表时间:2023-07-07
       小浪底水库是黄河治沙体系的核心水库,该水库于1999年10月正式下闸蓄水,2002年首次挑起“大梁”,正式投入调水调沙运用,为治理黄河泥沙、减轻下游滩淤做出了极大贡献。

       小浪底水库调水调沙20年,黄河治沙成效显著!根据黄委监测,在小浪底-利津河段,河床的平均高程已经下降了2.6米,河槽明显下切,主槽的过洪能力已从最初的1800m3/s增加到了5000m3/s左右,“地上悬河”的风险已经大大降低。

       在这背后,小浪底水库功不可没。可以说,调水调沙是黄河“拦、调、排、放、挖”五大治沙思路中最重要、效果最显著的方案。但这一方案也存在不足之处,主要表现为:上游水库缺少冲沙水量,调水调沙后期的水流动力不足。

   小浪底水库调沙20年,为何会缺少“冲沙用水”?

 

       小浪底水库是黄河中游最后一个峡谷处的关键枢纽,黄河水从此进入下游平原河道,其调控区位十分显要。资料显示,小浪底水库控制了黄河90%的径流量、近乎100%的泥沙,其库容高达126.5亿m3,拦沙库容为75.5亿m3,长期有效库容为51亿m3(含10亿m3的调水调沙库容)。

      我们知道,黄河治沙的“牛鼻子”就是“水少沙多”。而要提高冲沙效率,就必须在调沙期间储备充足的水量,小浪底水库内10亿m3的调沙库容远远不够。因此,在每年6月下旬调沙之前,小浪底上游的龙羊峡、刘家峡、三门峡等水库就需要提前蓄水,以便为小浪底冲沙提供更多的后备水源。

 

      上游水库的蓄水能力究竟如何? 首先来看刘家峡水库。该水库位于青海和甘肃的交界处,是国内有名的“高原明珠”。但水库的设计库容只有57亿m3,而且每年都有大量的泥沙入库、淤积,导致库容损失了15亿m3以上,有效库容仅剩42亿m3,蓄水能力非常有限。

      刘家峡水库

 

      再看三门峡水库。该水库建成于1957年,是黄河干流上第一座大型人工水库。当水位达到最高洪水水位时,对应的总库容为345亿m3,设计蓄水能力非常强悍。但由于排沙经验不足,三门峡水库刚一建成就遭遇了严重的“沙患”:仅一年半后,库区的泥沙淤积量就达到了 17.5亿m3 ,其中潼关以下河段是主要的淤沙区,淤积量高达 14.3亿m3 

       国内专家通过改善调度方式,三门峡库区的淤沙状况已经有所好转,但总体上仍不容乐观。在2019~2020年度,三门峡库区的泥沙依然是“淤沙状态”,淤积量为 0.271亿m3 。而备受关注的潼关高程,在2020年汛后也达到了 326.36米 ,比建库之前(323.4米)提高了近 3米 

       受潼关高程的“反制”,三门峡水库始终不能大容量蓄水,否则泥沙淤积就会加快,不利于渭河过洪。所以,三门峡水库同样不能为小浪底冲沙提供足够的水量。

 

       1950-2020年,潼关高程变化图

       整体来看,目前黄河干流唯二具有较强蓄水能力的水库只有两座: 龙羊峡水库和小浪底水库 。如今,小浪底水库正处于拦沙运用的后期,如果75.5亿m3的拦沙库容被淤满,那么小浪底坝下河段就会逐渐回淤,河床预计每年将提高0.07~0.09米,漫滩险情将更容易发生。而增加冲沙水量,是阻止这一局面发生的不二之选。

    最佳方案:修建古贤水库

       小浪底水库缺少冲沙用水,目前来看,首选的解决方案就是 在其上游修建古贤水库 

 

       古贤水利枢纽是我国规划的重量级水利工程,其坝址位于黄河北干流的下段,下游约10公里即是壶口瀑布。根据规划,建成后的古贤水库将控制49万平方公里的流域面积,库区正常的蓄水水位为645米,对应库容为165.6亿m3。其中,调水调沙的专用库容为 20亿m3 ,是小浪底水库的2倍。

       古贤水库的修建,究竟有多大必要?

 

       有专家曾做过估算,如果不修建古贤水库,那么根据1950年黄河的水沙情况来计算,小浪底库区库容在淤满后的8年之内,黄河下游的整体平滩流量就将下降到4000m3/s。因此,古贤水库的建设不仅具有必要性,还具有紧迫性。

      专家还预测,如果在小浪底的拦沙库容被淤满之前,古贤水库能投入运用,那么在1950年的水沙系列下,黄河下游在52年内的过洪能力都将维持在4000m3/s以上,这对于降低“悬河”风险大有裨益。


古贤水库蓝图

      那么, 古贤水库能为小浪底水库的泥沙治理带来哪些好处呢?

      首先 ,从库容量来看,古贤水库的库容比小浪底水库还要多出约3亿m3,因而蓄水量更足。

      其次 ,古贤水库能发挥巨大的拦沙效益,减少龙门-潼关河段的淤沙量。据估计,古贤水库可控制黄河全部泥沙的60%,粗泥沙的80%,其控制程度远高于其他水库。如此一来,三门峡库区内的水沙环境将得到改善,潼关-三门峡之间的河床高程也将得到有效控制。

       最后 ,相比于龙羊峡、刘家峡等水库,中游的古贤水库距离小浪底水库更近,冲沙流程较短,因而下泄的清水具有更大的冲沙动能,有助于提高冲沙效率。

       在调水调沙期间,古贤、小浪底两大水库还可联合调度,前者开闸放水,后者降低水位,提高泥沙密度,从而通过异重流效应实现高效排沙。联合调度的好处也非常明显:不仅能有效减少小北干流的泥沙淤积,还能重塑河槽形态,降低潼关高程,改善渭河下游的防洪局面。

     值得一提的是,古贤水库还将为陕西、山西的工农业用水提供便利,从关中东部地区到汾涑河盆地,干旱缺水的局面将得到缓解,农业用水、生活用水将得到基本保障;还有利于促进干旱区的生态好转,调节局部小气候,综合效益非常突出。

 

  古贤水库的冲沙问题该如何解决?

 

 

      古贤水库在地理位置上起到了承上启下的作用,其上游建有万家寨水库,未来还会建设碛口水库,下游则有三门峡、小浪底两座水库。可能有人会问了,古贤水库能为小浪底水库解“燃眉之急”,但该水库本身也位于黄河的泥沙来源区,在蓄水的同时,古贤水库内的泥沙又该如何处理呢?事实上,古贤水库内的淤沙问题无需太过担心,主要原因有以下几点:
     1,库区内没有大的支流汇入,防洪排沙集中在黄河干流,因此不存在类似于潼关高程的“后顾之忧”(即蓄水拦沙对支流行洪无太大影响)。       2,在运行前期,古贤水库以蓄水拦沙为主。在合适的水沙条件下,古贤水库也可借助汛期洪水自行冲沙,进而延长水库的拦沙运用年限。等碛口水库建成后,古贤水库的冲沙能力将进一步提高,泥沙最终穿过三门峡和小浪底水库,一路向东注入渤海。
     3,古贤水库下游的小北干流有巨大的“储沙潜力”。有专家建议,从古贤水库中冲出的泥沙可以先放在小北干流滩区,堆放容量可达100亿m3,这对于黄河下游的河道治理极为有利。从这一角度来看,古贤水库的泥沙控制其实更加轻松。

     总结
     
黄河的调水调沙是一个规模巨大的系统性工程。根据规划,我国在黄河干流将建成以 龙羊峡、刘家峡、黑山峡、碛口、古贤、三门峡、小浪底 7座大型水利枢纽为主体,以 支流陆浑、故县、河口村、东庄等水库 为补充水体的黄河调沙体系,小浪底水库后续调沙动力不足的问题将得到彻底解决。本质上,黄河梯级水库的修建是为了实现黄河水资源和泥沙的时空再分布,变被动的输沙、淤沙为主动的排沙、冲沙。对于调水调沙的最终效果,我们共同见证!

 

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