黃河源起青藏高原的巴顏喀拉山北麓,在流經黃土高原時,汾河、渭河等支流的匯入使水量新增,河水中的含沙量大增,中游河段90%的泥沙來於此。這也導致泥沙的淤積問題難以解决,中下游洪澇多發,嚴重影響了農業、航運等。針對黃河中游的治沙排沙問題,位置險要的八大梯級規劃開發具有重要意義。
其中萬家寨水庫作為第一個開發專案,發揮出了關鍵性作用,享有“峽谷第一庫”的美稱。該水庫位於黃河的北幹流上段部分,主要以供水、調峰發電為主,同時還是兼有防洪、防淩、排沙等綜合效益的國家一等大型的水利樞紐工程。水庫累計排沙已達到了6億多噸,可“黃河病”日趨嚴重,水庫安全也深受其害。
萬家寨水庫排沙效果明顯,為何會被“黃河病”所困擾?
要探究這個問題,我們就需要先瞭解一下中游深陷“黃河病”的根本原因。“黃河病”的誘因不止一個,土壤結構是其一。中游河段是“黃河病”的根源所在,所以萬家寨水庫就建在了晉陝大峽谷的開端位置。雖然是以解决黃河中游泥沙淤積問題為根本目標來修建的水庫,但最後也受到了泥沙問題的間接影響。
庫岸的溝壑區多為黃土,隨時都有塌陷、滑坡的風險。周圍的峽谷土質較為疏鬆,大多是由細顆粒黃土沉積而成,抗沖刷的能力較差。土質結構的鬆散致使峽谷的溝壑區域每年都會流失大量的黃土,泥沙的堆積情况進一步加重。
但是黃土高原多年來堅持的退耕還林、還草政策取得了成效,水土流失已控制在了合理範圍內,再加上中游的萬家寨水庫與下游的古賢等骨幹級水庫相互配合,實現了排沙效率最大化的設想,“黃河病”也得到了有效緩解。
水流的侵蝕程度是其二,雖然萬家寨水庫的排沙效益不可忽視,但儲水才是水庫的本質作用。萬家寨水庫的最高蓄水比特為980m,實際的運行水位一般在966~978m之間。水位越高,水面產生的波浪對庫岸的衝擊力就越强,水流長期的磨蝕增大了坍塌風險。
除此以外,水庫的運行水位越高,水庫內部被浸泡的土層面積就越大,土壤中的溶解物質大量溶失,粘合性下降,最終導致坡體滑動、坍塌,給水庫的安全運行帶來了一定的隱患。
土地凍融和冰塊侵蝕是其三。與水流浸泡侵蝕相似,土壤的凍融也會破壞土層結構。在入冬後溫度驟降,土地會產生裂隙,而入春回溫時,冰層融化又會使土壤鬆軟。冬季萬家寨水庫表面會結冰,浮動的冰塊會隨著波浪的頻率撞擊庫岸,加深了對庫壁的磨損程度。
萬家寨水庫的排沙工作
萬家寨水庫的排沙效率並非一直高效,排沙量的多少會受到泥沙淤積程度與來水量大小的影響。萬家寨水庫自1988年10月下閘蓄水開始,就採取了“蓄清排渾”的管道排沙,選擇底孔作為主要的洩洪排沙建築物。
前期入庫水量一直偏低,水小沙少,但使用時間越長,上游來水所攜帶的泥沙淤積程度就越嚴重,佔用了大面積的水庫有效蓄水容量。在2010年時,泥沙淤積問題异常突出,2011年時水庫開始增大了排沙的力度,但是收效甚微。
但是泥沙淤積嚴重的問題在2018~2019年迎來了轉機,這兩年裏黃河上游的降水量豐富,來水量增多,這種情況有利於萬家寨水庫排沙工作的進行。庫區在降低水位的同時,借助於上游的龐大來水量,沖刷了水庫底部淤積的泥沙形成了明顯的出庫沙蜂,部分攔沙庫容意外恢復了正常功能。
黃河多為泥沙河流,在中游部分尤為常見,修建水庫是處理泥沙問題的良策。萬家寨水庫最為黃河中游的第一個水利工程,無論是對上游來水的排沙工作,還是對中游泥沙淤積問題的緩解,都發揮著關鍵作用。
在保障附近地區安全問題的同時,還為多地輸送了源源不斷的水源和電力,做出了巨大貢獻。現時黃河中游的泥沙淤積問題已得到了初步的緩解,未來將會有更大的成效,讓我們拭目以待!
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