黄河是怎样调水调沙的(一)

黄河是怎样调水调沙的(一)

摘要：20世纪70年代后期，随着治黄实践的不断深入，“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性，治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。关键词：黄河调水调沙截至6月28日10时，来自黄河防汛指挥部的消息称，已经进行了9天的黄河第三次调水调沙试验，由于高科技的娴熟应用，没有再像前两次一样，在个别地段发生串沟漫滩现象，桀骜不驯的黄河水只冲河底泥沙，不淹滩上庄稼，表明我国在科技治黄方面已经迈出了新的一步。

“调水调沙”治黄思想的由来

20世纪70年代后期，随着治黄实践的不断深入，“上拦下排”的治黄方针暴露出一定的局限性，治黄专家认识到黄河“水少沙多、水沙不平衡”对黄河下游河道淤积的重要影响。首任黄河水利委员会主任、著名水利专家王化云和他的同事们，在此基础上比较系统地提出了“调水调沙”的治黄思想。其具体设想就是在黄河上修建一系列大型水库，实行统一调度，对水沙进行有效地控制和调节，变水沙不平衡为水沙相适应，更好地排洪、排沙入海，减轻下游河道的淤积，甚至达到不淤。

随着1997年小浪底工程的截流蓄水，治黄专家进行了大量的物理模型试验，找到了理论上的实现黄河下游不淤积的临界流量和临界时间。2001年小浪底工程全面竣工，次年便进行首次“调水调沙”试验，从而使“通过原型试验，进行调水调沙试验”的设想最终变为现实。

调水调沙的基本原则是根据黄河下游河道的输沙能力，利用水库的调节库容，有计划地控制水库的蓄、泄水时间和数量，调整天然水沙过程，使不平衡的水沙过程尽可能协调。

“三条黄河”互为验证补充

从2002年7月4日黄河首次调水调沙试验开始，实验室里的“模型黄河”和计算机上的“数字黄河”就与“原型黄河”一样同步进行。

所谓“原型黄河”，就是自然界中真实的黄河；“数字黄河”则是借助现代信息技术构建的数字化虚拟平台，被称为“装在计算机里的黄河”；而“模型黄河”则是以相似性原理为依据，按照一定比例缩小的黄河模型，也就是“实验室中的黄河”。

“模型黄河”比“原型黄河”小600倍，河道模型长585米，宽36米，直观地反映了小浪底水库以下近350多公里游荡河段在不同水文条件下的河势变化。与“原型黄河”具有高度的相似性。当调水调沙还处于论证阶段的时候，“模型黄河”就已进行了数十次模拟试验，为找到利用最小水量、最短泄水时间、对下游河道形成最佳减淤效果的方法，提供了大量参考数据。“调水调沙”试验开始后，“模型黄河”又与“原型黄河”进行同步试验，一方面复验“模型黄河”的可靠性，一方面为“原型黄河”提供更好的技术支撑。与此同时，“数字黄河”则利用遥测、遥感、卫星技术和数字模型等科技手段，在调水调沙试验期间进行降雨预报、洪水预报和水库调度；同时收集水量分配、冲淤变化、洪水演变等方面的数据信息，并运用数学模型即时分析研究。在首次试验前夕建成的黄河流域第一个数字化水文站——花园口水文站在其中发挥了重要作用。

每一次调水调沙试验结束后，专家们就对“三条黄河”分别取得的试验数据进行合成分析，互为验证补充，大大提高了试验的科学性。

第三次调水调沙不同于前两次

含沙量、水量及其历时，是确保调水调沙试验成功的三个关键数据。既要把这三个指标确定下来，又要确保这三个指标能顺利实现，其中饱含着专家们的大量劳动和科学技术的强大作用。

今年6月19日开始的第三次试验，预计于7月14日结束,历时约25天。其显著特点是，基于人工扰动方式，在更大空间尺度上的调水调沙。将充分借助自然力量，加之中游水库联合

调度塑造人工异重流，形成连续的泄流动力对小浪底水库的淤积泥沙进行冲刷，同时在下游淤积严重的河段进行人工扰动加沙，增加入海洪水的挟沙含量，从而最大限度地实现减淤冲沙的目的。

今年的试验不同于2002年、2003年的地方是：科学调控万家寨、三门峡、小浪底水库的泄流时间和流量，在小浪底库区塑造人工异重流，并实现异重流的接力运行，从而保证对小浪底水库淤积泥沙形成连续的冲刷能量，不同于小浪底水库的单库运用，也不同于单纯依靠自然异重流的联合调度；二是充分利用小浪底出库洪水的富余能量，在下游“二级悬河”最严重和平滩流量最小的河段进行人工扰动，结合小浪底水库可能下泄的含沙量在下游河道实施人工加沙，从而增加“卡口段”平滩流量，扩大主河槽行洪能力。通过科学调度，控制小浪底水库出库流量和含沙量，使花园口站流量控制在2700立方米/秒左右、平均含沙量控制在25千克/立方米左右。

塑造人工异重流

异重流本来是挟沙水流进入库区遭遇清水后，由于密度差而潜入清水底部运行的一种现象。异重流使泥沙运行到大坝前淤积，增强大坝的防渗能力，但对调水调沙试验来说，如果不及时对异重流进行调控，则会大大影响人造洪峰中含沙量的试验指标。

一般来说，每立方米的水量最多只能运送20千克的泥沙，超过了这个量就可能淤积。首次试验就是按这个一般规律进行。但此后，科研人员发现了异重流，并变异重流这个不利条件为有利条件，加大泥沙的运送能力。正在进行的第三次试验，在中下游长达2100公里的河道上，充分借助自然力量和黄河中游干流水库的联合调度，尝试塑造人工异重流，提高一定流量的水运送泥沙的能力，形成连续的泄流动力，对小浪底水库的淤积泥沙进行冲刷。具体措施就是科学调控黄河干流万家寨、三门峡、小浪底水库的泄流时间和流量，在小浪底库区塑造人工异重流，并实现异重流的接力运行，从而保证对小浪底水库淤积泥沙形成连续的冲刷能量，减少库区淤积或调整其淤积形态。