黃河要告別「地上河」了?22年輸沙進海32.5億噸,下遊變深3.1公尺
眾所周知,黃河作為中華民族的母親河,在漫長的歷史長河中,既為人民提供了豐富的養分,也帶來了無盡的災害。
據相關數據顯示,直至20世紀60年代之前,黃河決堤引發的洪災頻仍,達到了驚人的1500次。可以說,黃河流域的發展史就是一部與洪水搏鬥的奮鬥史。
然而,解決黃河的懸河問題一直是各界專家長期以來的頭疼難題,歷經數十年乃至上百年,一些專家終於找到了最為有效的辦法,即透過調水調沙進行沖刷河床。
黃河之所以成為懸河,關鍵在於大量泥沙從上遊沖刷而下,在中下遊沈積形成淤積。僅僅依賴於堤壩難以阻擋洪水的肆虐,更無法根治淤積的問題。為了徹底解決黃河的困擾,歷代中國領導者采取了多種手段進行治理。
早在4000多年前,大禹就曾經對黃河進行過治理。據猜測,大禹治水的起點可能是黃河進入黃土高原的積石山地區。
由於這一帶黃土容易崩塌並流入河中,也更容易進行河床的疏導。他組織民眾挖掘溝渠,引導河水,以防止泛濫。透過持續不懈的努力,終於成功治理了黃河的泛濫,使人民免受水災之苦。
在此之後的幾千年間,黃河泛濫的情況時有發生,決堤引發洪災高達1500多次。歷代領導者都采取了傳統的治理手段,包括挖掘溝渠、堆築堤壩等。
為了防範洪水泛濫,人們在河道兩岸修建了高大的堤壩。然而,這只是治標不治本的措施。隨著堤壩高度的增加,河床也相應升高,形成了所謂的「地上河」。
根據統計數據,黃河每年攜帶著大約16億噸的泥沙,其中有12億噸流入海口,而另外的4億噸則在下遊河床沈積。如今,河南開封地區的黃河河床比城市地勢還高出10公尺。這不僅無法根本遏制泛濫,還增加了堤防潰壩的危險性。
有人或許會提出,為何不考慮將黃河的沙土進行挖走呢?然而,這個任務實際上是一項十分艱巨的工作。以天鯤號這種重型裝置為例,每年的沙土挖掘量大約為5000多萬立方米,按照每立方米濕泥沙1.6~1.7噸的換算,最大年挖沙量也只有8935.2萬噸。
也就是說,要想完全清除下遊的泥沙,需要協調四艘天鯤號同時進行作業,並且這還需要一整年的時間。然而,有人或許沒有意識到,黃河下遊每年都會有4億噸新的泥沙產生。
此外,黃河內的泥沙大部份都缺乏實際價值,因為它們無法用於農業用地,也不適合作為工業建築材料。
想象一下,即便成功將泥沙挖出,又要將它們運送到何處呢?而且,這種做法只是治標不治本,因此解決這一問題的難度相當巨大。
直到20世紀50年代開始,中國對黃河進行了全新的科學治理。首先,透過調整上遊的調水方式,改變河道沈積物,疏通河道,清理淤積來進行水沙排程。
其次,在黃土高原進行大規模的植樹造林,以增加植被覆蓋,減少水土流失進入河流。第三,實施北部綠化改良以及黃土坡移山填溝等措施,以減少泥沙輸入河流。透過這些措施,黃河泥沙淤積問題得到了顯著緩解。
除此之外,黃河上的水壩建設對於黃河水沙排程工作起到了至關重要的作用。2001年,小浪底水庫的建成使用使這項工作真正邁入正軌。
值得一提的是,小浪底水庫位於黃河幹流的最後一個峽谷出口處,它掌控著黃河流域91%的水量和幾乎全部的泥沙。小浪底水庫宛如一道龐大的水閘,能夠根據需要調節釋放洪水和泥沙的比例。
在洪水季節,透過巧妙地開啟小浪底等水庫的閘門,人工調配洪水成為調水調沙的首要步驟。這經過精心設計的洪水具有強大的沖擊力,能夠迅速推動水庫和河道中的淤積泥沙向下遊流動。
與此同時,下遊河道也經歷了全面的治理。采用了多種手段,如爆破、機械清淤等,對河道進行疏通,清除河床和兩岸的淤積泥沙,以防止水流受阻。
在河道治理的同時,透過修建河岸護坡、種植固岸植被等水利工程手段,加強了河岸的穩固,有效防止了泥沙對河道的侵蝕和損害。
然而,調水調沙工作成功的關鍵在於「束水沖沙」。這一策略的實施方式是在河道的特定範圍內集中水流,形成高速的人工泄洪,利用水流強大的沖刷力量來沖擊河床底部的泥沙,迫使泥沙下移或懸浮,並最終被水流帶走。
「束水沖沙」方法能夠迅速降低河床高度,顯著增加黃河的洪水過境能力和泄洪通道。為了實作這一方法,需要逐步收窄河道,並在洪水期間臨時增大河道的水量。
這一思路早在明朝時由治黃專家潘季馴提出,但當時的技術條件不足,難以實踐。現今,依托小浪底等新建水庫的調水作用,這一策略終於可以得以系統實施。就像沖洗馬桶時透過集中水流產生強力虹吸作用一樣,黃河也采用了相似的方法來疏浚河道。
據相關數據顯示,黃河下遊某河段的流量在調水調沙的作用下,從1500立方米/秒提升到了5000立方米/秒,導致河床顯著下降,河道的泄洪輸沙能力也相應增強。
透過22年的科學排程,每年黃河可清除的泥沙量達到1.5億噸,相當於黃河年平均輸沙量的十分之一。
這一持續的工作使得黃河河床整體下降了3.1公尺,部份河段的淤積問題得到明顯改善。因此,調水調沙的實施為治理當代黃河開辟了正確的途徑,解決了這條母親河多年來一直存在的「河床擡高」問題。
值得強調的是,「束流沖砂」被認為是百年來治理黃河最為有效的手段之一。它不僅極大地緩解了下遊河道的淤積壓力,也提升了黃河的防洪標準和過河能力。
在三門峽水利樞紐實施的水量緩沖措施下,這項沖砂方案預計將持續相當長的一段時間,導致黃河河床逐漸加深,其過河能力也將隨之不斷增加。