黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

2021年刚进入10月,北方多地降雨不断,黄河干流的中游及下游均已出现明显的涨水过程。根据水利部黄河委员会(以下简称黄委)发布的通报来看,今年的黄河汛情范围广、规模大、形势紧,部分河段的水势已达到30年未遇的级别!

今年9月27日15时,黄河潼关水文站实时流量就已达到5020m³/s,根据《全国主要江河洪水编号规定》,黄委正式将其命名为“黄河2021年的第一号洪水”。当日21时,黄河2021年第2号洪水接力生成,这标志着黄河干流全面迎来了秋汛。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

然而,今年的黄河秋汛比往年来得更急,一波接着一波。10月5日23时,潼关水文站所测流量再次冲到了5090m³/s,今年第3号洪水应运而生。这也就意味着,在短短10天之内黄河干流就迎来了3场编号洪水!

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

更让人担心的是,黄河济南段甚至迎来了36年以来的最大秋汛!据10月6日齐鲁网报道,受近期强降雨和上游小浪底水库泄洪的影响,黄河山东段已发生大流量的洪水过程,东平湖已处于超警戒或高水位运行中,防洪形势紧迫。

黄河是我国第二大长河,全长5464公里,水面落差4480米,是我国为数不多的横跨三级阶梯的流域性大河。长期以来,人们印象中的黄河一直是水少沙多,泥沙淤积非常严重,治沙是首大难题。

其实除了泥沙淤积带来的威胁之外,黄河的汛期防洪也是一个不小的考验。今年的黄河秋汛比较罕见,北方大部分地区持续降雨是引发洪水的直接原因。其中,黄河中游的支流渭河,实测水量达到了自1935年以来有实测资料的同期最大值,中下游的沁河、伊洛河则达到了1950年有实测资料以来的同期最大值。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

黄河中游水情图/图源shear

我们来关注一下北方的降雨形势。今年的十一假期,北方的降雨多得让人招架不住,与往年大相径庭,不少地方都遭遇了10月份的最强降雨。河北、山西、陕西、山东、辽宁等地形成了一条斜向的大规模雨带,自东北向西南方向延伸。

以陕西的延安为例,短短几天就下完了整个10月的降水量。往年延安10月份的最大降雨总量(极大值)只有133.5mm,但从10月2日~10月6日短短5天时间,延安的累积降雨量就已经达到了157.6mm,比历史极值高出了不少。这样的例子还有不少,山西太原等城市也同样刷新了同期的降雨纪录。

这还没完,大范围的降雨还伴随着剧烈的降温。在一股新的冷空气推动下,全国自北向南将迎来一场大范围的降温,北京等地已经跌破20℃,乌鲁木齐甚至降到了1~7℃,预计(10月7日)24小时内降雪量5~10mm,已达到“大雪”级别。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

这场冷空气来势汹汹,导致华北、东北多地出现了4~8℃的降温,局部地区降温幅度超过10℃。不过对南方的朋友而言,降温倒是个好消息,冷空气南下将送走“秋老虎”,逼退副热带高压,届时南方将正式迎来秋高气爽的天气。

言归正传,未来一段时间北方的降雨、降温都将持续,黄河的防汛任务依然紧迫,在渡过汛期之前还不能掉以轻心。

黄河的水、沙是紧密相连的,二者长期处于不协调的矛盾状态。黄河是一条缺水、多沙河流,要排沙,就必须拥有充足的冲沙水量;在汛期,黄河水量虽然充足,但防洪却是首要目标,在保障下游河道水位不超警的情况下泄洪速度越快越好。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

黄河防洪的难点不仅在于水势迅猛、降水分布不均,还在于河床底部的泥沙。这是因为泥沙淤积导致河床抬高,过洪能力下降,反而会增加洪水泛滥的风险。

就比如备受国人关注的潼关高程,该指标越高就意味着渭河河床的泥沙淤积越严重。潼关高程升高将严重阻碍渭河行洪,加剧河道阻塞,严重时可威胁到上百万人的生命安危。

控制潼关高程原本是三门峡水库的重要任务,但该水库建立之初并未考虑到黄河来沙量大的特点,在国内饱受争议。本世纪初,小浪底水利枢纽接力成为补救工程,同时也是目前黄河治沙、防洪的骨干工程。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

无论是泄洪还是排沙,关键的突破点就在小浪底水库。自2002年以来,小浪底水库已经连续进行了20年的排水排沙试验,汛期利用洪水冲沙,既消除了洪灾隐患,又带出了库区淤沙,可谓是一举两得。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

从2018年开始,黄委正式实施“一高一低治黄河”的调度新思路,在汛期将水位下降到205~211米的低位处,借异重流之力由低位排沙口排沙。2018~2020年汛期,3年累计冲沙13.49亿吨,实现净冲沙2.6亿吨,最大排沙比达到了史无前例的193%!

不得不说,小浪底水库的调度方案将泄洪、治沙相结合,取得的成绩可圈可点,大大延长了中游水库的运行寿命。但是,黄河防洪依然存在一些棘手的问题。

根据我国《黄河防御洪水方案》,当花园口水文站的汛期流量不超过8000m³/s时,小浪底水库原则上不控制运用。

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

要知道,下游卡口河段的过流能力仅有5000m³/s左右,这就意味着当上游花园口的流量达到5000~8000m³/s时,下游部分滩区很有可能会发生漫滩现象。也就是说,下游的过洪流量不能过大,限制着小浪底水库的泄洪流量,导致调度难度变大。

这种惊险场景在2020年6月24~7月10日就曾上演过,当时上游来水迅猛,小浪底水库提高泄洪,最大下泄流量达到5500m³/s。这一量级的洪水池整整持续了12小时,当洪峰抵达卡口河段时几乎达到了极限过流能力,风险极大。

其实,这也是黄河的一个“老大难”问题,处理起来并不容易。黄河水利科学研究院的专家曾于2020年6月一针见血地指出:

“目前,下游河道过流能力的提升进入一个平台期,近10年只提升了350立方米每秒。如果没有一次大流量过程的塑造,这个‘平台’就难以突破。有多大的流量就能塑造多大的河槽。”

很多学者也都指出,可以利用大流量洪水冲刷小浪底下游的河床,使河床主槽下切,提高下游的过洪能力,彻底解决过洪“短板”问题

黄河的“老大难”:10天生成3场编号洪水,中下游泥沙为何添堵?

小浪底水库(蓄水期)

另有资料显示,小浪底水库的正常蓄水水位为275米,总库容126.5亿m³。其中,长期有效库容为51亿m³,拦沙库容为75.5亿m³。由此可见,拦沙库容所占空间比重最大,在多元化利用上也最有发挥潜力,这可能也是一个潜在的突破口,还需要水利专家们进一步的研究、探讨。

总之,小浪底水库的排水排沙试验已经获得理想效果,相信随着调度经验的不断积累,黄河中游的水沙问题终能得到有效解决!

牧海:转发了

用户4811187258590:今年降雨明显北方多于南方,尤其是强降雨

牧海:是的

用户2847029733499:今年怎么了,天气不正常,勿冷勿热的

牧海:与往年相比确实不正常,而且有专家估计,今年冬天大概率是冷冬,拉尼娜现象已经在太平洋生成。

爱唱歌的小史老师:黄河小浪底几十年来再防洪排涝做出了贡献

半导体:转发了