黃河調水調沙工程簡介折疊

黃河是中華民族的母親河，她孕育了燦爛的華夏文明。黃河泥沙造就了廣袤的黃淮海平原，又用其乳汁澆灌兩岸大地，哺育了炎黃子孫。但是，黃河又性格乖戾，下游因泥沙淤積而成為“地上懸河”，洪水泛濫給人民帶來深重的災難。

從2001年開始，水利部黃河水利委員會在利用黃河有限的水資源保障流域和沿黃地區(qū)經濟社會發(fā)展的同時，堅持8年調水調沙，成效巨大，社會反響強烈。

調水調沙 ，就是在現(xiàn)代化技術條件下，利用工程設施和調度手段，通過水流的沖擊，將水庫的泥沙和河床的淤沙適時送入大海，從而減少庫區(qū)和河床的淤積，增大主槽的行洪能力。水利部黃河水利委員會（簡稱黃委）實施這一方略始自新世紀之初，而“以水沖沙”理論和方略的提出卻源遠流長。只是因為受制于當時生產力水平等因素，這一正確的認識難以實施，只能束之高閣。

治黃百難，唯沙為首。黃河區(qū)別于其他江河的一個最大特點，就是沙多水少、水沙關系不協(xié)調。黃河多年平均年徑流量580億立方米，但輸沙量卻達16億噸。它是世界上含泥沙最多的河流。早在先秦時代，黃河就被稱為“濁河”，漢時更有“一石水而六斗泥”之說。

黃河雖然泥沙最多，但并非全河皆多、全線皆多。其上游水體較清，中游由于黃土高原的洪水沖刷，導致泥沙俱下、水體渾濁；而下游容易淤積，造成河床抬高。倘一決口，必然泛濫成災。黃河下游洪水災害成為中華民族的心腹之患。據史料記載，公元前602年至1938年的2540年間，黃河下游決口泛濫年份為543年，決口達1590次，改道26次，平均三年兩決口，百年一改道，洪水淹沒波及范圍南至江淮，北至天津，面積達25萬平方公里，給人民帶來深重的災難。因此，歷史上有“黃河難以讀懂”之說。毛澤東同志曾經講過：“可以藐視一切，但是不能藐視黃河”，他強調“要把黃河的事情辦好”。

在漫長的治黃歷史上，先人們在艱難地探索黃河運行規(guī)律中，逐步了解了黃河“害在下游、病在中游、根在泥沙”的問題，深切地體會到：治黃百難，唯沙為首。

為了除害興利，歷代勞動人民，特別是先賢們對如何治理黃河作出了種種努力，曾產生過多種多樣的治黃理論和治黃方略。從遠古時代對黃河實施“疏川導滯”到戰(zhàn)國時期“寬立堤防”，從漢時的“賈讓三策”（上策是人工改道、不與水爭，中策是黃河窄段分流、分水殺怒，下策是在原有的河道上加固堤防）到宋代的興筑遙堤，無不閃耀著中華民族智慧的光芒。特別是明末潘季馴提出的“束水攻沙”、清代靳輔和陳璜的“以水攻沙”理論和采取的實施方案，都取得了一定的成效。到了近代，李儀祉、張含英、恩格思（德國水利專家）等人，又對黃河治理提出了許多有價值的見解和主張。新中國成立后，王化云等專家都主張對黃河實行上中下游綜合治理。在下游“寬灘窄槽”，寬灘用于滯洪、削峰和淤灘刷槽，窄槽則指固定中水河槽，提高河床水流泄洪挾沙輸沙能力。1986年5月，他又概括地提出“攔、用、調、排”四字治河方略，其中“調”就是調水調沙。歷史先賢們的思想理論有的得到了一定的實踐和發(fā)揮，并取得了一定效果，但有的思想理論卻難以轉化為舉措。

黃河多個水利樞紐的興建和“三條黃河”體系的建立，為傳承和實踐治黃歷史理論提供了基礎條件。雖然先賢們對治黃的規(guī)律有一定的認識，其舉措也在局部得到體現(xiàn)，但與治理好黃河的目標相距甚遠。也只有在新中國優(yōu)越的社會主義制度和逐步掌握現(xiàn)代化技術的條件下，正確的治黃方略才能得到推進。

新中國一成立，黨和國家就把治理黃河作為一件應興應革的大事。1955年7月31日，一屆人大二次會議通過了《關于根治黃河水害和開發(fā)黃河水利的綜合規(guī)劃的決議》，提出治黃以全流域為主，強調除害興利并舉，突出綜合利用，并明確對水和沙要加以控制利用。之后，在黃河干流上修建了一系列攔河壩和水庫，并在甘、陜、晉大規(guī)模地開展水土保持。特別是小浪底、萬家寨水庫的建成，使黃河的水資源調度和水沙的控制有了重要的工程基礎。

但是，黃河需要調輸?shù)纳沉亢艽?。如何實現(xiàn)水源的時空對接，合理地使水沙搭配并通過調度使水流將所挾帶的泥沙輸送入海，同時不在下游淤積，這是一個必須解決的問題。否則，水庫建得再多，沒有科學的調度，泥沙還會淤積在庫區(qū)。三門峽水庫在興建之后就發(fā)生過這樣的嚴重問題。為了科學地調度多個水庫的水源使之挾沙入海，從2002年起，黃委探索建立了原型黃河、數(shù)字黃河、模型黃河“三條黃河”體系，旨在將以信息化為核心的高新技術深入運用于治黃領域。原型黃河就是需要面對的自然界中實實在在的黃河；數(shù)字黃河則是“原型黃河”的虛擬對照體，把黃河“裝進”計算機，借助現(xiàn)代化以及傳統(tǒng)手段采集基礎數(shù)據，對全流域及相關地區(qū)的自然、經濟、社會等要素構建一體化的數(shù)字集中平臺和虛擬環(huán)境，以系統(tǒng)的軟件和數(shù)學模型對黃河治理開發(fā)的各種方案進行模擬、分析和研究，為決策提供科學性、合理性和預見性支持；模型黃河，就是把原型黃河按比例濃縮在一個實驗室中，對原型黃河所反映的自然現(xiàn)象進行反演、模擬和試驗，以揭示黃河內在規(guī)律。實踐證明，“三條黃河”體系的建立，為調水調沙提供了現(xiàn)代化的視角和手段。

經過8年調水調沙實踐，黃委探索出了適應黃河各種水情、沙情的調度模式，逐漸形成了一套系統(tǒng)的做法，既保證了黃河安瀾，又實現(xiàn)了黃河不斷流，維持黃河健康生命的重大成效。

三條黃河聯(lián)動，開展科學實驗。黃河徑流主要來自四個區(qū)域，即黃河上游蘭州以上區(qū)間，黃河中游河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間，龍門至三門峽區(qū)間和三門峽至花園口區(qū)間。在中游干支流上建有5座大型水庫，即萬家寨、三門峽、小浪底、故縣和陸渾水庫。調水調沙就是要對河道區(qū)間來水和五座水庫蓄水進行調度，人工塑造有利于下游輸沙、河道沖刷和水庫減淤的過程。調水調沙的科學性、時效性很強，風險不可低估。為此，他們實施“三條黃河”聯(lián)動，認真進行科學的模擬和實驗。

依據河勢、水情和沙情，他們選擇了三種可能出現(xiàn)的情況開展了三次實驗。第一次是單庫調度實驗，即利用小浪底水庫進行調水調沙實驗。首先利用黃河實體模型和數(shù)學模型進行模擬和虛擬實驗，在充分認識并掌握了一定規(guī)律后，2002年7月4日，第一次運用小浪底水庫單庫進行調水調沙，歷時11天，取得了預期的成果。

第二次是小浪底水庫上游發(fā)生洪水，下游伊洛河、沁河也發(fā)生洪水，實施不同來源區(qū)水沙對接調度的實驗。他們在2002年9月6日利用小浪底水庫、陸渾水庫和故縣水庫進行水流對接調水調沙，歷時12天。在調度過程中，實現(xiàn)既排出小浪底水庫的庫區(qū)泥沙，又使小浪底至花園口“清水”不空載運行，同時使黃河下游河道達到不淤積的目的，取得“一箭三雕”的效果。

第三次是利用萬家寨、三門峽和小浪底三座骨干水庫聯(lián)合調水調沙的實驗。他們在2003年6月19日實施調水調沙，歷時24天。這次實施的調水調沙也取得了成功，積累了在上下游無洪水情況下照樣可以調水調沙的重要經驗，填補了調水調沙類型中的一項空白，使黃河可以在常見氣象 及水情條件下，都可以持之以恒地調水調沙。

轉化實驗成果，持續(xù)調水調沙。在三次調水調沙實驗取得成功并把握了一定調度規(guī)律的基礎上，黃委將三次實驗、三種類型年份、三種調度運行方式分別運用到以后的調水調沙生產運行中，使之成為水庫調度常態(tài)。從2005年起，年年實施，年年運作，又進行了6次調水調沙。2005年，根據小浪底上下游無洪水的情勢，實施了以小浪底為主，萬家寨、三門峽和小浪底聯(lián)合調度的方案，即第三種模式方案；2006年、2007年汛前、2008年、2009年也實施了第三種模式方案；2007年汛期實施的是上游來洪水、下游也發(fā)生洪水，運用小浪底和陸渾、故縣水庫對接的調度方案，即第二種模式方案。這6次調水調沙同樣取得了成功。

調水調沙三次實驗和六次生產運行，對維護黃河健康生命產生了明顯的成效。

黃河下游主槽得到全線沖刷。黃河下游的主要特征是善淤善徙，9次調水調沙的最大收獲，就是使下游的主河槽得到了全線沖刷。調出庫區(qū)的總沙量為2.19億噸，輸送入海的總沙量為5.75億噸，其中沖刷掉下游主河槽的總沙量達3.56億噸，調水調沙的作用和價值非常顯著。

黃河下游行洪能力和過沙能力普遍提高，河槽形態(tài)得到調整。2002年調水調沙前，下游主槽最小過流能力為1800立方米每秒，到2009年，已經恢復到3880立方米每秒，主槽河底普遍刷深達1.5米。“小洪水高水位”“小洪水大險情”的狀況初步得到改善，下游灘區(qū)的老百姓安心了。

為小浪底及其他水庫排沙減淤、延長壽命探索了有效途徑。黃河中游的眾多水庫，都承擔“截沙、攔沙、排沙”的重要使命。但是，如果水庫中泥沙長期排不出或排出量很少，水庫的使用壽命將縮短。建成近10年的小浪底、萬家寨水庫，建成近30年的陸渾、故縣水庫，都面臨減少淤積的問題。而9次調水調沙證明，可以通過水庫單庫調度或幾個水庫聯(lián)合調度，通過水流的沖擊調沙出庫以減少水庫淤積，為這些水庫使用壽命的延長探索了新的有效途徑。

改善了河口生態(tài)，增加了濕地面積。濕地是地球的腎臟，是人類生存環(huán)境的重要要素。上世紀黃河的多次斷流，造成了黃河入?？跐竦匚s。通過9次調水調沙，不僅保障了黃河在新世紀不斷流，并將大量的泥沙送入大海，而且，黃河入?？诮鼛啄晟鷳B(tài)系統(tǒng)不斷改觀。2009年濕地核心區(qū)水面面積增加5.22萬畝，入?？谒婷娣e增加4.37萬畝，地下水水位抬高0.15米。同時植物繁茂，眾多兩棲動物和鳥類回歸，呈現(xiàn)了人與自然和諧相處的新景觀。

在調水調沙工作中，黃委廣大干部職工面臨著局部灘地被淹沒導致一些人不理解等巨大的壓力，但他們堅持追求科學真理的信念，堅定治好黃河的決心。黃委在每次調水調沙中都組織上萬名水文、勘測、管理等專家、技術人員以及干部職工沿途把守，團結奮斗，精心實施，探索規(guī)律。這正是黃委干部職工認真貫徹落實科學發(fā)展觀和中央有關治黃方針，實事求是開展治黃并以人為本、注重民生的生動體現(xiàn)。

據黃河水利委員會提供的數(shù)據顯示，自2002年始，黃河小浪底水庫已連續(xù)實施了13次汛前調水調沙。經過10年的“沖澡、凈身”，黃河累計入?？偵沉窟_7.62億噸，河道下游主槽河底高程平均被沖刷降低2.03米左右，主槽最小過流能力由2002年汛前的1800立方米恢復到2011年的4100立方米每秒，取得明顯的經濟效益和社會效益。

調水調沙是在前人治黃的基礎上，第一次完整地利用眾多水庫基礎設施和現(xiàn)代技術手段的生產運行，既體現(xiàn)了“人與自然和諧相處”，又體現(xiàn)了人在自然面前不能消極無為，必須適應自然、利用自然的行為能力。它給我們的啟示有幾點：

治理黃河，必須抓住主要矛盾及矛盾的主要方面。黃河的主要矛盾是洪泛，而造成洪泛的主要問題是沙多、水沙關系不協(xié)調，因而造成黃河“多來多排多淤”、“善淤善徙”。黃委實施的調水調沙，則是抓住了治黃重在防洪的主要矛盾，更深入一層抓住了防洪在于解決泥沙的主要矛盾的主要方面。通過調水調沙，將庫區(qū)淤沙和河床淤沙沖入下游，輸送入海，既保證了堤防不決口、洪水不泛濫，又減少了主槽河床的淤積，減輕了數(shù)百年來“懸河”的逼人態(tài)勢。

升華了先賢們的治黃理論，豐富了治黃方略。2015年黃委實施的調水調沙，應該說是傳承了先賢們治理黃河的成功經驗和理論，并站在先賢巨人的肩膀上向治黃偉業(yè)高端攀登，但又與時俱進，實施了大膽的創(chuàng)新，升華了先賢的理論。比如，“束水攻沙”和“以水攻沙”，無不以建堤束水以洪水沖刷為主，倘若黃河無洪水，這一方略難以為繼。今天，黃河人能夠借鑒先人的理論和經驗，準確地利用現(xiàn)代化的基礎設施和技術條件，大膽地試，大膽地闖，為治黃探索了新途徑。

開辟了黃河泥沙入海的新途徑，輔以其他的綜合措施，黃河歲歲安瀾有望變成現(xiàn)實。1997年，當時的國家計委和水利部批準通過了《黃河治理開發(fā)規(guī)劃綱要》。此綱要在黃河防洪減淤上，明確地提出了處理洪水“上攔下排，兩岸分滯”，處理泥沙“攔、排、放、調、挖”的基本思路。通過一系列水利樞紐的興建和調水調沙的實施，實際上，對黃河泥沙攔（主要水庫攔截）、排、放和調（主要以水庫水源和洪水調度以及放淤），已經得到了基本的解決。挖沙，也只能是在下游部分地段及河口地區(qū)視情況開展這項工作。調水調沙已經基本可以解決處理泥沙五字方針中的四個重大問題，承擔了減淤減沙的主要工作量。因而，在治理黃河工作中，只要堅持調水調沙，同時加強其他方面的綜合治理，黃河泥沙淤積的態(tài)勢定能得到緩解，將為保障黃河防洪安全進而實現(xiàn)黃河的歲歲安瀾提供堅實的基礎。

以科學發(fā)展觀為指導，正確運用現(xiàn)代化的手段，是新的歷史條件下治理黃河的根本方向。黃河調水調沙的成功給我們另一個重要啟示：在新的歷史條件下，治理黃河一定要運用現(xiàn)代化的高新技術，建設現(xiàn)代化的基礎設施，武裝現(xiàn)代化的設備，提升現(xiàn)代化的調度能力和管理水平。當然，徹底治理好黃河必須經過一個長期的、復雜的、艱巨的歷史過程，既不能信奉“速勝論”，也不能固守“宿命論”。必須刻苦攻關，不斷創(chuàng)新，把握黃河運行規(guī)律，實現(xiàn)由“必然”到“自由”的飛躍。

實現(xiàn)黃河長治久安，是中華民族千百年來的期盼。為達此目標，還需要付出艱苦努力：

要繼續(xù)堅持推進和發(fā)展調水調沙。實踐證明，調水調沙具有成本低、減沙多、送沙入?？?、取得實際成效高等特點。在當前的條件下，尚沒有其他攻沙入海手段與之相提并論，已有的放淤和挖沙只是輔助和補充。因此，要認真總結、推進和發(fā)展這一工作，以達年年進行，年年收效。為支持這一工作的開展，建議財政部和科技部等有關部門建立調水調沙專項資金，并加強對調水調沙的配沙技術開展科研攻關，深化這一重大課題的研究。同時，要構建完善的黃河調水調沙體系，盡早立項開工建設古賢水利樞紐。

要全面地開展黃河下游治理。黃河下游關系到黃淮海區(qū)1億人口的生命財產安全和經濟社會的發(fā)展，特別是灘區(qū)還有189.5萬人口。建議在下游全面開展標準化堤防建設，同時進行河道整治和“二級懸河”以及入?？谥卫?。在灘區(qū)則應按蓄滯洪區(qū)管理辦法，盡快實施國家政策補償措施，并加強安全區(qū)建設，努力使這一帶的貧困群眾盡快脫貧致富奔小康。

在黃土高原積極實施多沙粗沙區(qū)攔沙工程建設。開展黃土高原特別是多沙粗沙區(qū)的水土流失綜合防治，是減少入黃泥沙的根本措施，必須常抓不懈、全面推進、突出重點、穩(wěn)步開展。多沙粗沙區(qū)面積7.86萬平方公里，僅占黃土高原地區(qū)水土流失面積的17.4%，但年均輸沙量卻占全河同期總沙量的62.8%。黃土高原的水土流失治理要按“先粗后細”的原則，突出多沙粗沙區(qū)尤其是粗泥沙集中來源區(qū)1.88萬平方公里的治理，由國家單獨立項建設多沙粗沙區(qū)攔沙工程，以有效減少入黃粗泥沙。

同時，應該從戰(zhàn)略上思考建設南水北調西線工程。建議國家發(fā)改委、水利部要繼續(xù)深入開展南水北調西線工程前期工作的研究，以盼未來上馬，把中國建成“四橫三縱”的水資源大環(huán)循格局。

采用人工擾沙技術

所謂“人工擾沙”，即借助河水已有的勢能，輔以人工擾動河床土質，促進河床泥沙啟動，實現(xiàn)河床下切、輸沙入海。簡單地說，就是通過攪動讓河底淤沙上浮，使其與自然水流一起下泄，從而達到清淤輸沙的目的。第三次調水調沙試驗共設3個擾沙點，分別位于小浪底庫尾、河南范縣李橋河段、山東梁山縣小路口河段。

黃河2012年汛前調水調沙6月19日開始運行，歷時約20天，黃河防總聯(lián)合調度萬家寨、三門峽、小浪底水庫共同實施，期間控制花園口站最大流量每秒4000立方米左右。據介紹，此次調水調沙將本著安全可控、平穩(wěn)有序的原則。期間，黃河防總將密切關注天氣形勢變化，及時滾動分析水雨情，確保調水調沙順利進行，確保各水庫度汛安全。2100433B

2002年7月4日 黃河首次調水調沙 7月4日，黃河首次進行調水調沙試驗。這是在小浪底出水口前，泄洪明渠排出的水庫上層的清水和排沙洞排出的水 2002年7月4日上午九時整，隨著一聲令下，黃河小浪底水庫多個閘門依次徐徐升起，不同層面導流洞噴涌出的巨大水流，奔向黃河下游河床。黃河首次進行的規(guī)模宏大的調水調沙試驗正式開始。這是迄今為止世界水利史上最大規(guī)模的一次人工原型試驗?！∵@次試驗，是通過小浪底水庫調控水沙，變水沙不平衡為水沙平衡，形成有利于河床沖刷的水勢，為小浪底水庫今后長期運用和下游河道減淤提供科學的數(shù)據，從而實現(xiàn)“河床不抬高”的治黃目標。黃河流經黃土高原，每年進入黃河下游的泥沙多達16億噸，其中有4億噸沉積在河床，致使下游河段平均每年以10厘米的速率淤積抬升，黃河下游形成地上懸河。減少泥沙淤積，一直是歷代治黃專家孜孜以求的目標。多年的研究表明，黃河下游洪水在大于2500立方米每秒時，加上其它相關因素，能夠對下游河床起到沖刷作用，從而減少黃河淤積甚至達到沖淤平衡，由此可從根本上遏止河床抬升?！↑S河調水調沙是一項極為復雜的系統(tǒng)工程，要充分預測水庫蓄水、河道來水、未來天氣預報等水情，還要考慮從小浪底壩下至入?？诮Ч锖哟矝_刷、淤積、工程出險等工情，對于在調水調沙過程中，兩岸引水、蒸發(fā)、漫灘以及沖刷淤積等等因素，均需要進行大量科學的分析計算和各方的積極配合。為此，關于此次調水調沙試驗的流量與含沙量控制指標，經科研工作者多年研究，確定為花園口斷面為2600立方米每秒、艾山斷面2300立方米每秒，含沙量不超過每立方米20千克。據介紹，按照這一指標，經過10天的試驗，從下游鐵謝至入?？诘睦蚝佣慰梢詻_刷泥沙約0.244億噸。　為做好黃河調水調沙試驗，水利部黃河水利委員會進行了全面部署和安排，通過科學調度，在不影響兩岸用水的情況下，使小浪底水庫蓄水達43億立方米，為試驗提供了可靠的保證。本次試驗范圍包括自小浪底水庫至山東入?？诘?00多公里河段，在900多公里的河道上設立固定淤積測驗斷面161個。山東、河南兩省為此關閉了所有引黃閘門，避免水量損失；組織了數(shù)千名堤防職工，做好料物、搶險等準備工作，以應付突發(fā)險情。山東還拆除了河道上40多座浮橋，以保證水流暢通和測量數(shù)據的準確。2100433B

水利部黃河水利委員會編著的《黃河調水調沙理論與實踐(精)》對黃河三次調水調沙試驗和六次調水調沙生產運行的全過程進行了系統(tǒng)闡述，對重要的技術問題如黃河調水調沙試驗模式、黃河下游協(xié)調的水沙關系及調控臨界指標體系、協(xié)調水沙關系的塑造技術、利用異重流延長小浪底水庫攔沙期壽命的減淤技術、調水調沙中的水文監(jiān)測和預報技術等進行了認真分析和研究，總結了黃河調水調沙試驗和生產運行的主要成果。本書可供從事水利工作的管理、規(guī)劃設計、科研等人員，以及廣大關心黃河治理與開發(fā)的社會各界人士閱讀參考。

本書共分四章。對黃河三次調水調沙試驗的全過程進行了系統(tǒng)總結和分析研究，包括緒論、調水調沙治河思想、調水調沙試驗模式及其實踐、試驗的關鍵技術、調水調沙試驗成果。對重要的技術問題如黃河調水調沙試驗模式、黃河下游協(xié)調的水沙關系及調控臨界指標體系、協(xié)調水沙關系的塑造技術、利用異重流延長小浪底水庫攔沙期壽命的減淤技術、調水調沙試驗中的水文監(jiān)測和預報技術等進行了認真分析和研究。在此基礎上，總結了黃河調水調沙試驗的主要成果，包括下游河道主槽沖刷效果、河道行洪能力變化、水庫減淤和淤積部位及形態(tài)調整、檢驗和豐富了調水調沙相關技術、黃河水沙運動規(guī)律認識的深化、巨大的社會效益與經濟效益。本書可供從事水利工作的管理、規(guī)劃設計、科研等人員，以及廣大關心黃河治理與開發(fā)的社會各界人士閱讀參考。