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黃河今秋何以安瀾

黃河今秋何以安瀾
黃河今秋何以安瀾

 

  ◇面對罕見秋汛,今年的防洪調度用足了“繡花功夫”,調度方案兩小時更新一次,幾近做到了精準、精細、精確利用好每一立方米的防洪庫容、運用好每一秒鐘的泄洪時機,最大限度挖掘水庫調度潛力。

 

  ◇隨着黃河流域生態保護與高質量發展上升為國家戰略,結合本輪秋汛大考可見,黃河防汛減災工作既面臨着水沙聯防、動床防禦的舊矛盾,也增加了盡力控制下游河道不漫灘的新挑戰,治理難度明顯增加。

  ◇一旦古賢與小浪底水庫聯合起來,採用“蓄清調渾”設計運用方式,將形成黃河水沙調控的“雙航母”格局,發揮“1+1>2”的作用。

  2021年10月10日,搶險隊員在黃河&前段白鋪護灘工程處,用鉛絲石籠進行除險加固,於瀾

  初冬時節,在黃河入海口,河海相擁、黃藍交匯。經過近三個月的奮戰,秋汛洪水順利通過下游河道平安入海。

  今年8月下旬以來,黃河發生嚴重秋汛,洪水場次之多、過程之長、量級之大極為罕見。面對前所未有的秋汛大考,黃河防禦體系成功實現“不傷亡、不漫灘、不跑壩”目標。決勝秋汛,凸顯了黃河樞紐工程的戰略作用,也檢驗了基於對水沙規律深刻認識而實施精細科學調度的水平。

  10月7日,搶險隊員在黃河開封段黑下延控導工程處進行除險加固作業。於瀾 攝

  相關專家&&,受西北暖濕化氣候過程影響,黃河流域異常性天氣呈現明顯增多趨勢,未來黃河防汛減災既面臨水沙聯防的舊矛盾,也增加了保護灘區安全的新挑戰。復盤本輪秋汛大考,仍需提高警惕,居安思危,創新思路,建設更加完善的水沙調控體系。

  三峰相疊 罕見秋汛

  自8月下旬以來,受秋季強降雨影響,黃河干流及支流渭河、伊洛河、沁河、汾河、北洛河、大汶河等接連漲水,特別是在山陜區間、汾河、涇渭洛河、三門峽至花園口區間及黃河下游的範圍內,秋雨開始早、強降雨過程多、間歇期短、雨區重疊度高。自9月27日15時至10月5日23時,僅僅9天之內,黃河接連出現3場編號洪水,形成極為罕見的三峰相疊。

  10月3日,河務職工在黃河濮陽段南上延控導工程進行根石探測。於瀾 攝

  監測數據顯示,入汛以來,黃河干流潼關站發生1979年以來最大洪水,同時也是1934年有實測資料以來同期最大洪水;花園口站天然洪水總量達256億立方米,發生1996年以來最大洪水。洪水歷時47天,其中下游河道4000立方米每秒以上的大流量行洪過程長達27天。與此同時,黃河支流伊洛河來水為多年均值5.7倍,沁河為多年均值5.9倍,渭河為多年均值2倍,均發生有實測資料以來9月份歷史同期最大洪水。受來水影響,多個水庫水位持續上漲並進入高水位運行。10月9日晚20時,小浪底水庫水位達(海拔)273.5米,創1999年水庫蓄水以來歷史最高水位。

  黃河水利委員會水文水資源局信息中心主任王春青分析,自今年8月下旬以來,冷暖空氣在黃河中游持續交匯形成極為罕見的秋雨。“渭河、伊洛河和大汶河同時漲水,再加上黃河下游累計雨量達到多年均值的2至5倍,這種情況歷史上實屬罕見,也是造成今年秋汛極其嚴峻的重要原因。”王春青説。

  黃河水利科學研究院副院長江恩慧説:“如果用打仗來形容,這場秋汛難就難在不僅總量大,而且是全面開花,各支流同時來水。”

  大河猛浪,咆哮翻騰,潛流擺蕩,滔滔湧來。

  10月10日,搶險隊員在黃河&前段白鋪護灘工程處,用鉛絲石籠進行除險加固。於瀾 攝

  為確保黃河安瀾,在早先召開的2021年黃河防汛抗旱工作視頻會議上,水利部明確要求深入分析形勢,堅持關口前移,以“防”為主,全力抓好預報、預警、預演、預案“四預”工作。面對歷史罕見秋汛,黃委啟動水旱災害防禦Ⅲ級應急響應,提出“黃河灘區不漫灘、工程不跑壩、人員不死亡”的防禦目標,針對秋汛的不同階段做出明確部署。一場重大防汛戰役在流域上下全面打響!

  一遍遍仔細巡查、一次次精心研判,一雙雙熬紅的眼睛、一個個疲憊的身影,匯聚成一股硬核力量,頑強阻擊着滾滾洪流。

  10月11日,大型機械設備在黃河滎陽段棗樹溝控導工程進行除險加固。於瀾 攝

  據統計,此次黃河秋汛防禦,水利部、黃河防總協同晉陜豫魯等流域省區先後投入3.3萬餘人、機械設備2722&(套)、累計拋石達80萬方加固工程。

  國家防總副總指揮、水利部部長李國英表示,面對如此艱巨繁重的任務,實現了行政首長負責制從有名向有實轉變、防禦力量從專業單元到群防群治拓展、防禦任務從總體要求到責任落實細化、防禦措施從被動搶險到主動前置轉變、防禦目標從險工險段到全線全面延伸等五個方面的重大轉變,形成了一套行之有效的措施,取得了“防住為王”的最終結果。

  精準調度 極限承載

  10月10日,記者直擊小浪底水庫泄洪現場。只見洪水通過三條排沙洞和一條明流洞傾瀉而出,怒濤翻捲着衝向河面,空中騰起層層霧氣。與此同時,在水庫下游約4公里的地方,小浪底水文站外業測驗組的趙文闖身穿救生衣,和同事們乘衝鋒舟逆流而上,實地監測流量、流速、水深等數據。

  10月18日,搶險隊員在黃河原陽段雙井控導工程處,用吊車進行壩前鉛絲石籠護根作業。於瀾 攝

  在浪尖上逆行、和時間搶跑。面對前所未有的秋汛大考,黃河水利委員會水文局立足水文偵察兵職能,持續強化監測預報,密切關注黃河中下游雨水情發展趨勢,通過精準監測和超前預報,高頻次開展調度預報交互,為水庫調度決策打出提前量,為黃河防汛抗洪贏得更多主動權。

  多位專家在接受記者採訪時&&,經受罕見秋汛實現大河安瀾,既得益於水利工程的堅強護衛,也離不開數萬黃河人的艱苦奮戰。尤為值得一提的是,水庫聯合精準調度在此次秋汛防禦中成效顯著。

  黃河勘測規劃設計研究院有限公司水文泥沙所副所長李榮容介紹,參與聯合調度的主要是小浪底、陸渾、故縣、河口村四座水庫。洪水調度首先利用幹流小浪底水庫盡量攔蓄黃河干流及渭河洪水,其次運用伊河陸渾、洛河故縣、沁河河口村水庫攔蓄伊洛河、沁河的洪水,充分利用萬家寨水庫攔蓄黃河上游基流。在干支流水庫配合的過程中,既要做好水庫之間防洪庫容的合理分配,發揮每座水庫的最大潛力,還要通過調控實現干支流不同區域洪水過程在花園口斷面的精準對接,確保本次洪水下游灘區不上水,工程不垮壩。

  10月5日,黃河花園口河段洪水以4900立方米每秒流量向東流去。於瀾 攝

  “此次水庫聯合防洪調度按照下游花園口水文站流量4800立方米每秒控制,以50立方米每秒、調度精度高於百分之一的量級對小浪底水庫實施精準調度。‘精度最高的實時調度’對水庫群高水位運行和下游防洪安全起到了至關重要的作用。”江恩慧説。

  統計數據顯示,僅僅從9月29日零時至10月10日11時,小浪底管理中心水量調度室就接收執行調度指令59次,對應閘門調整139次。

  黃河水利委員會水旱災害防禦局方案技術處副處長任偉介紹,洪水還原計算分析顯示,如果沒有中游干支流水庫群的全力聯合攔洪削峰,下游花園口站將出現兩次超過10000立方米每秒的洪水。根據歷史水文數據統計,自1949年9月洪水之後的70多年間,9月下旬及以後從未發生過如此大的洪水。

  李榮容説,今年的防洪調度用足了“繡花功夫”,調度方案兩小時更新一次,幾近做到了精準、精細、精確利用好每一立方米的防洪庫容、運用好每一秒鐘的泄洪時機,最大限度挖掘水庫調度潛力。但是如果本輪秋汛洪水再大一點,現狀工程體系將難言可承受下游保灘任務。

  10月12日,小浪底水庫泄洪。秋汛期間,小浪底水庫全力投入攔洪削峰,持續高水位運行,刷新建庫以來歷史最高水位,達到273.5米。從9月30日起,小浪底水庫逐步加大泄洪流量,為攔蓄中游持續來水留下安全空間。時爽 攝

  多元聯防 難度增加

  黃河難治,根在水少沙多,水沙關係不協調。

  黃河勘測規劃設計研究院有限公司董事長張金良&&,儘管黃河安然度過此番秋汛大考,但是復盤可見,現狀工程運行已經逼近上限,也暴露出流域防禦體系中諸多亟待解決的問題。

  專家&&,隨着黃河流域生態保護與高質量發展上升為國家戰略,結合本輪秋汛大考可見,黃河防汛減災工作既面臨着水沙聯防、動床防禦的舊矛盾,也增加了盡力控制下游河道不漫灘的新挑戰,治理難度明顯增加。

  資料顯示,黃河多年平均年輸沙量達16億噸之多,為世界大江大河之冠。受生産力、人口增長等多種條件局限,歷代治河大都採取了築堤束水之策,從而使人沙賽跑曠日持久。由於泥沙淤積,黃河下游河床每年升高約10厘米,河床每當淤高到一定程度,河水就漫出河槽另尋出路,進而發生決口和改道。

  10月12日,小浪底水庫泄洪。秋汛期間,小浪底水庫全力投入攔洪削峰,持續高水位運行,刷新建庫以來歷史最高水位,達到273.5米。從9月30日起,小浪底水庫逐步加大泄洪流量,為攔蓄中游持續來水留下安全空間。時爽 攝

  為了確保下游安瀾,新中國成立後,先後4次加高培厚黃河大堤,目前大堤平均高度達10米,所用土方可以壘13座萬里長城。近30年來,隨着沿黃地區用水增加,進入黃河下游衝沙水量減少,黃河主河槽淤積加重,致使下游大部分河段出現“二級懸河”。

  張金良介紹,由於水少沙多,汛期主要洪水期黃河含沙量往往大於300千克每立方米,中游支流含沙量最高可達1600千克每立方米,因此黃河防汛既要防水還要防沙,防禦水沙兩相流。

  張金良解釋説:“所謂兩相流,是指同時存在兩種不同相的物質的流動。就黃河而言,水沙運動實質上是固相和液相的相互作用。含沙量低的河流防汛主要防禦洪水,就像在解一元多次方程,可以通過降次的方法求得精確解;黃河既要防水還要防沙,防汛就像在解二元多次方程,難度明顯增大。”

  除了水沙聯防,河床游蕩擺動也是黃河防汛一直面臨的傳統矛盾。

  張金良&&,一般的清水河流,在水流作用下河道河床變形較小,黃河防汛面臨的是動床邊界條件,即河道在高含沙水流的作用下床沙迅速交換、河床衝淤變形劇烈。黃河上游寧蒙河段、中游小北幹流河段、下游河段均為典型的沖積性河段,河勢游蕩多變,岸灘變遷因此有“三十年河東、三十年河西”之説。

  相關專家指出,黃河流域生態保護與高質量發展上升為國家戰略後,對新時期黃河防汛減災工作提出更高要求。以本輪黃河秋汛為例,保護灘區百姓生命財産安全、控制下游河道不漫灘是此次防洪調度成敗的關鍵,這也意味着灘區功能發生轉變。

  據了解,黃河下游灘區涉及河南、山東兩省48個縣(市、區)189.5萬人,總面積3154平方公里,耕地340萬畝。河南、山東灘區居民遷建規劃實施後,仍有100多萬人生活在洪水威脅中。

  黃河水利委員會水旱災害防禦局局長魏向陽介紹,在傳統防禦體系中,灘區相當於一個巨大的滯洪水庫,一方面對洪水有顯著的滯洪削峰作用,另一方面能夠落淤沉沙、調整洪水含沙量。以往黃河下游河道發生洪水時,淹沒灘區是理所當然的事,灘區居民也會進行緊急轉移。

  張金良認為,新形勢下,黃河灘區高質量發展需求對下游灘區治理和功能化升級提出了新要求,“不漫灘”已成為防洪調度的新標準。

  完善體系 蓄清調渾

  面對新時期的新要求、新挑戰,如何補齊短板,進一步保障大河安瀾?專家&&,針對黃河防汛安全暴露出的諸多隱患,未來需要緊緊抓住水沙關係調節這個牛鼻子,建設更加完善的水沙調控體系。

  國際泥沙研究培訓中心秘書處處長陳建國&&,黃河水沙關係不協調是流域性的,並非某一點、某一河段,僅靠單一工程完不成任務,需要完備的調控體系才能實現水沙協調。

  據了解,我國多沙河流水庫泥沙設計運用曾先後經歷“蓄水攔沙”和“蓄清排渾”兩個階段。以三門峽水庫建設初期為代表的“蓄水攔沙”階段,水庫既保不住庫容,又無法實現開發目標。通過改建,三門峽水庫探索形成“蓄清排渾”運用方式,支撐了小浪底水庫和三峽水庫建設,進入了“蓄清排渾”運用階段。雖然保住了有效庫容,但是功效仍發揮不全,犧牲了部分綜合利用效益。

  江恩慧介紹,從本輪秋汛洪水監測數據看,8月20日至10月27日,僅兩個多月時間內黃河利津水文站斷面入海水量就達164億立方米。匯總數據顯示,1月至10月,利津水文站實測入海水量達360億立方米,遠大於《黃河流域綜合規劃(2012—2030年)》提出的河道內生態環境需水量220億立方米。然而由於黃河中游幹流從內蒙古頭道拐到河南桃花峪區間,已建水庫萬家寨、三門峽、小浪底因泥沙問題均不具有跨年度調節能力,致使寶貴的水資源難以得到充分利用。

  張金良&&,目前依託重大水利工程及國家科技項目,多泥沙河流水庫設計運用技術由“蓄清排渾”發展到“蓄清調渾”新階段,破解了“庫區泥沙淤積形態控制難、水沙庫容不能互換、徑流無法實現年調節”三大技術瓶頸。多沙河流水庫“蓄清調渾”理論技術體系已經成型,並經過小浪底、三門峽水庫運用實踐檢驗,可為黃河再建水利樞紐提供堅實的技術基礎。

  據了解,根據《黃河流域綜合規劃(2012—2030年)》,黃河水沙調控體系中的主體除了幹流已建成的龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底水庫,還規劃在上中游修建黑山峽、磧口、古賢三座調節性水庫,由此與幹流、支流其他控制性水庫互為補充,共同構建完善的調控體系。其中古賢工程控制着全河60%的泥沙和80%的粗泥沙,是黃河北幹流洪水、泥沙控制的關鍵性工程,在黃河水沙調控體系中具有承上啟下的作用。

  多位專家還&&,受西北暖濕化氣候趨勢影響,近年來黃河流域異常性天氣明顯增多,這既給現狀水利工程安全運行增加了難度,也使得啟動後續工程建設變得更為迫切。

  據了解,自2000年開始,古賢水利樞紐工程經歷了長達20餘年的研究論證。2018年2月,黃河水利委員會聯合晉陜兩省相關部門編制完成《黃河古賢水利樞紐可行性研究報告》,並於同年11月通過技術審查。目前,初步設計工作已經完成。

  張金良告訴記者,一旦古賢與小浪底水庫聯合起來,採用“蓄清調渾”設計運用方式,將形成黃河水沙調控的“雙航母”格局,發揮“1+1>2”的作用。一方面,這將有效補充小浪底調水調沙後續動力,同時大幅增強“上攔”能力,顯著提升渭河下游防洪水平;另一方面,還可打破黃河中游幹流無徑流調節水庫的局面,實現跨年度調節水資源,以保障中下游河道及河口生態水量和流量,促進下游和三角洲生態修復。

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