黄河,这条中华文明的发源地,自古以来就被誉为"中国的母亲河"。
为什么黄河治理了67年,三门峡水库却变成了一座“沙库”?
30亿立方米的淤沙,又是从何而来?
黄河泥沙的风险黄河素有“中华母亲河”之称,也是中华民族的发源地。
但是它也有有着“一碗黄河水,半碗黄河沙”的评价。
这条母亲河,性格有些时候,并不是那么的稳定。
每年夏秋季节的洪水灾害,一直困扰着黄河流域的居民。
我们民族对于黄河的治理,也一直延续了几千年的时间,一直到现在都没有停止过。
正如那句民间俗语,治理黄河的核心问题在于,如何解决泥沙淤积和水资源分配的问题。
过多的泥沙淤积不仅会加剧洪水灾害,还会破坏河床,影响航运和农业灌溉。
如何有效地控制黄河泥沙问题,一直是我们面临的重大挑战。
三门峡水库为了解决黄河水患,中国决定在黄河上建设大型水库,并请苏联专家协助。
于是,在1957年,三门峡水库落座在了黄河之上,也是我们在黄河上修建的第一座水库。
当时它的修建预期,就是想要控制了黄河流域91.5%的面积和89%的水量,被寄予厚望。
然而,令人遗憾的是,三门峡水库的设计方案忽视了上游泥沙淤积问题。
这导致水库建成后仅1年,库内就淤积了36亿吨泥沙,给上游的潼关等地区带来了严重的灾害。
三门峡水库
当初的设计者是来自于苏联的专家,他们对于我国黄河流域的地理环境和水文情况,了解不够深入,导致了对泥沙淤积判断失误。
并且,在设计方案制定过程中,苏联专家固执己见,坚持采用当时苏联水库的标准设计。
并且封死了原本留作排沙用的6个出口,加剧了后续的泥沙淤积问题。
这种设计缺陷导致了严重的后果,自从水库建成之后,上游的泥沙不断冲刷而下,在库内堆积。
结果,三门峡水库的建成,并没有达成最初的目的,反而加剧了黄河下游地区的洪水灾害,也造成了严重的水资源浪费。
三门峡水库
每到汛期,大量的泥沙不得不被释放到下游,导致了水土流失、农田沙化一系列生态问题就会暴露出来。
这样的失算,最终导致了这座本应成为黄河治理功臣的水库,反而成为了“沙库”。
如今,又是如何解三门峡水库的这些问题?
黄河三门峡水利枢纽。
数十年的艰难治理为了解决三门峡水库内日益严重的泥沙淤积问题,我国的相关部门进行了数十年的艰难治理。
自从发现了问题之后,在之后的几年中,有关部门就一直通过加强泄洪和排沙能力,试图处理泥沙淤积的情况。
当时的处理方案,是通过增加泄洪闸门数量,扩大泄洪断面,并在大坝坝顶设置临时泄洪孔,用来提高泄洪排沙效率。
三门峡水库在“畅泄排沙
这些措施在一定程度上缓解了库内淤积,但远远达不到根本性解决。
进入21世纪后,情况反而再次恶化。
由于上游降水量的逐年减少,泥沙淤积问题再次严峻。
为了应对,不得不将三门峡水库的水位控制在318米以下,以减缓潼关地区水位上升。
1950-2020年,潼关高程变化示意图
但这样一来,水库的库容和调蓄能力也大幅降低,影响了防洪和供水功能。
更让人头疼的是,每到汛期,大量泥沙不得不被泄放到下游,给下游地区的生态环境和农业灌溉带来新的问题。
这些泥沙不仅严重破坏了河床,也加剧了水土流失,导致下游农田沙化。
可以说,三门峡水库一直在与泥沙淤积问题进行艰难的抗争。
在与三门峡水库泥沙淤积问题长期“搏斗”的过程中,中国的水利专家逐渐认识到,单纯依靠工程手段并不能彻底解决问题。
他们开始深入研究黄河的泥沙运动规律,探索更加科学的治理方法。
研究发现,黄河的输沙能力并非与水量成正比,而是在一定的水量范围内达到峰值。
超过这个范围,即使增加水量,也无法带走更多的泥沙。
这就好比一条高速公路,车流量在一定范围内可以顺畅通行,但超过一定限度就会造成拥堵,即使增加车道也无济于事。
基于这一认识,专家们提出了“蓄清排浑”的运行策略,即在汛期加大泄洪量,利用洪水携带泥沙的能力进行排沙。
而在非汛期则减少泄洪量,保持水库水位,以利于下游的供水和灌溉。
除了改进水库的运行方式,人们也越来越认识到上游水土保持的重要性。
“兵马未动,粮草先行”,治理黄河泥沙,也要从源头上入手。
通过植树造林、梯田建设等措施,减少水土流失,可以有效降低进入黄河的泥沙量,从而减轻三门峡水库的排沙压力。
这就好比给黄河“戴上口罩”,减少泥沙的“排放量”,才能让下游的“呼吸”更加顺畅。
三门峡水库的建设和运行,为中国的水利工程建设积累了宝贵的经验教训。
在进行大型水利工程建设时,必须充分考虑河流的自然规律,进行科学论证,避免“拍脑袋”决策。
要尊重自然,顺应自然,才能更好地利用自然。
三门峡水库的经验教训,也促进了中国水利工程设计和管理水平的提高,为后续大型水利工程的建设提供了借鉴。
小浪底水库就是在吸取了三门峡水库的经验建造而成,为黄河的治理带来极大的推动。
更重要的是,在治理的过程中,研究人员也发现了对于淤积泥沙的再利用!
黄河小浪底水利枢纽
“变废为宝”长期以来,黄河泥沙都被视为洪水灾害的罪魁祸首,是治理的难题。
然而,换个角度来看,这巨量的泥沙又何尝不是一种宝贵的资源?
泥沙本身的物理和化学特性,决定了它在多个领域都具有巨大的应用潜力。
关键在于,我们如何化“害”为“利”,将这潜在的财富挖掘出来。
按照粒径大小,泥沙可以分为不同的等级,每一等级的泥沙都有其独特的用途。
粒径在0.062毫米到2毫米之间的砂粒,经济价值尤为突出。
近年来,我国砂石资源一度紧缺,而黄河泥沙恰好可以填补这一缺口,变废为宝。
尤其值得一提的是,黄河泥沙经过长期的水流冲刷和磨蚀,质地优良,pH值适中,不含氯盐,是理想的砂源。
三门峡水库库尾的泥沙颗粒较大,可以直接用作混凝土的粗骨料。
靠近大坝的泥沙则质地细腻,可以与普通建筑用砂混合使用,提高建材强度,降低成本。
黄河泥沙还可以用于生产各种建筑材料,如砖块、装饰材料、型砂,甚至微晶玻璃等。
除了建筑领域,黄河泥沙在其他领域也大有可为。
防洪方面时可以用于加固黄河大堤,加深河槽,建设航道。
环境修复时可以回填矿坑,改善矿区生态环境。
农业生产时可以改良盐碱地,增加耕地面积,提高农作物产量。
可以说,黄河泥沙的用途十分广泛,其潜在的经济和社会效益不可估量。
然而,目前黄河泥沙的资源化利用还处于起步阶段,规模化、产业化程度不高,相关技术和装备也有待进一步完善。
如何高效、经济地开采和利用黄河泥沙,仍然是一个需要持续探索的课题。
22年,特制型绞吸挖泥船“浚河007号”在三门峡库区下水,开展清淤试验,抽取的泥沙用于填平矿坑、改良土地等,取得了初步成效。
这标志着黄河泥沙资源化利用迈出了重要一步。
浚河007号
结语三门峡水库的建设和运行,为我们提供了宝贵的经验和教训。
它的建设并非完全失败,它在一定程度上缓解了黄河下游的水患问题,也为后来的治黄工程积累了宝贵的经验。
黄河泥沙的资源化利用,为黄河治理开辟了一条新的道路。
将泥沙从“隐患”转化为“财富”,不仅可以减轻泥沙淤积带来的压力,还可以创造巨大的经济和社会效益。