如何利用大坝调水调沙?

河流生态问题复杂而良好的解决方案又各不相同，远非一文所能全面阐述，只以泥沙淤积为例，简要介绍一下，以便了当前探索的进展。在中国，水库大坝与泥沙淤积方面的反面典型工程之一是三门峡水利枢纽。该工程位于河南省，工程由前苏联专家设计，于1957年开工建设，是黄河上新中国修建的第一座大型水利工程。由于前苏联专家对黄河泥沙问题缺乏科学认识，致使工程建成后水库发生严重淤积并由此引起了不少生态问题。经过数十年的研究和实践，水库目前采取“蓄清排浑”运行，即在汛期流量和沙量较大时，利用排沙泄洪孔尽量泄洪排沙，到枯水期再把清水蓄起来，既可发挥效益又可大大减少水库淤积量。基于三门峡工程的教训，众多水库大坝在规划、设计、建设、运行等，都对生态保护有了新的认识和新的实践总结，不少工作采用更为科学的运行方式以减少水库淤积量，维持较高的有效库容。在这方面，中国已走在世界的前列，很多成就居于国际领先水平。

天然流动的河流携带有泥沙，水流进入水库后，流速降低，泥沙沉积，如果不做任何处理，随着时间的推移泥沙占据越来越多的库容，最终会使水库失去蓄水能力。既然泥沙淤积对于河势、河床、河口和整个河道都有巨大影响，有无办法能够解决这种顽疾呢?

在中国，黄河是泥沙问题最严峻的河流。黄河水少沙多，水沙不平衡，导致河床不断淤高，不少河段的河床高于两岸保护的城镇，被称为地上悬河，防洪安全问题非常突出。另外，自20世纪90年代以来，随着流域内社会经济的快速发展，上中游引水量的持续增加，黄河下游又几乎年年断流，1997年黄河下游干流断流达226天，河流的生态功能退化严重，引起了全世界的关注。

为此，2000年水利部提出了黄河治理的“四不”要求，即“堤防不决口，河道不断流，污染不超标，河床不抬高”，标志着黄河治理走向了多目标的综合治理。

黄河的综合治理，对黄河下游干流上规模最大的小浪底控制性水库大坝提出了更高的要求，不仅要防洪、防凌、供水灌溉、发电，同时需要在减淤、恢复河道生态功能等方面进行新的探索。

黄河“调水调沙”的理论来自于科学工作者对黄河历年洪水观测分析的基础上。研究表明，黄河下游洪水在大于2500立方米每秒时，加上其他相关因素，能够对下游河床起到冲刷作用。于是，治黄科学工作者提出了“调水调沙”的理论构想，并且在小浪底水利枢纽规划设计时期，就提出了防洪减淤的水库主要应用目标。1999年，黄河开始实施水量统一管理，万家寨、三门峡、小浪底3座水库联合调度，大规模调水调沙的试验开始进行。

调水调沙，就是利用工程设施和一些调度手段，通过水流的冲击，将水库的泥沙和河床的淤沙适时的送入大海，从而减少库区和河床的淤积。具体操作就是利用异重流，形成连续的泄流动力，冲刷小浪底水库淤沙。首先，上游的万家寨大坝开闸放水，水流奔涌而下，扰动三门峡库区淤积的泥沙;三门峡库区淤积泥沙被扰动后，便可以开闸排沙;紧接着小浪底库区淤积的泥沙也被汹涌的来水扰动了起来，此时，利用冲沙船高速射流，同步扰动加沙;最后，小浪底水库开闸放水调沙，清水和泥沙从上下两层闸门同时下泄。

由于从小浪底下泄的洪水还能携带更多的泥沙，黄河水利委员会还在下游部分严重淤积河段上，进行人工泥沙扰动，加大泄流洪水挟沙含量，冲刷河床。在减轻水库淤积的同时，增大了下游河道行洪能力。

延长大坝寿命，恢复河道生态

黄河中游的众多水库泥沙长期排不出或排出量很少，水库的使用寿命将缩短。建成近10年的小浪底、万家寨水库，建成近30年的陆浑、故县水库，都面临减少淤积的问题。调水调沙，水库单库调度或几个水库联合调度，通过水流的冲击调沙出库以减少水库淤积，为这些水库延长了使用寿命。

黄河9次调水调沙的最大收获，就是使下游的主河槽得到了全线冲刷。调出库区的总沙量为2.19亿吨，输送入海的总沙量为5.75亿吨，其中冲刷掉下游主河槽的总沙量达3.56亿吨。

20世纪黄河的多次断流，造成了黄河入海口湿地萎缩。现在，不仅保障了黄河不断流，还将大量的泥沙送入了大海，改善了黄河入海口的生态系统。2009年湿地核心区水面面积增加3480万平方米，入海口水面面积增加2913万平方米，地下水水位抬高0.15米。植被繁茂，众多两栖动物和鸟类回归。现在，黄河下游主河槽的行洪能力已由原来的800立方米每秒提高到3000立方米每秒，大大提高了黄河下游安全行洪的可靠度。小浪底水库多次加大下泄流量，保障黄河下游已连续18年未断流。

文章来源：《水利规划与设计》 网址: http://www.slghysj.cn/zonghexinwen/2020/0720/381.html