万家寨水库蓄水23年,治黄排沙6亿吨,为何会卷入“黄河病”?

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万家寨水库蓄水23年,治黄排沙6亿吨,为何会卷入“黄河病”?

2024-07-12 13:02:03| 来源: 网络整理| 查看: 265

黄河干流最长的峡谷地形就位于黄河中游,也就是著名的晋陕大峡谷(也叫秦晋大峡谷)。万家寨水库位于大峡谷的开端位置,下游也已规划古贤、碛口等骨干级水库,建成后将产生巨大的排沙效益。

虽说是峡谷,实际上却是由黄土组成的丘壑。黄土质地疏松,颗粒细,粒度以0.05~0.005mm的粉砂为主(所占比例达6~7成),抗冲刷能力弱,非常容易渗水。另有数据表明,黄土的孔隙度一般为45%~50%,易溶性矿物质含量较多,被黄河水浸润后很容易湿陷崩解。

受松散的土质结构影响,峡谷沟壑区每年都会流失大量黄土颗粒,这是黄河粗泥沙的主要来源。不过,多年来我国一直在黄土高原坚持退耕还林还草,水土保持工作取得了明显成效。据统计,1999年时黄土高原的绿化面积仅占31.6%,2019年时就提高到了63.6%,20年翻了一倍,绿化速度相当惊人!

如今,大峡谷的地表景观实现了由黄到绿的转变,“黄河病”也因此大大缓解。据监测,入黄泥沙量已经从70年代的16亿吨/年骤减到了现在的2亿吨/年,黄河的水质越来越清,“绿水青山”正在逐渐成为现实。

万家寨水库蓄水23年,为何陷入“黄河病”?

万家寨水库在1998年10月下闸蓄水,至今已有23年。同期建成的水库还有小浪底水库,1997年截流黄河,1999年开始发电。有意思的是,万家寨和小浪底两座水库一首一尾,分别位于黄河中游第一个和最后一个峡谷处,在调水调沙上常常联合运作。

和小浪底水库相比,万家寨水库的规模要小很多,总库容为8.96亿m%uB3,其中调节库容为4.45亿m%uB3,拦沙库容(死库容)为4.51亿m%uB3。

万家寨水库最初的目标是为了排沙减淤,但其本身也受到了“黄河病”的牵连。从地理位置来看,万家寨水库坐落于黄土沟壑地带,右岸还有部分盖沙区,库岸长期面临着崩塌、滑落的风险。

事实上,库区坍塌滑坡是一个“老大难”问题,本质上还是和地层结构有关。根据碎石含量的不同,岸线边坡的抗冲刷能力也有差异:土层中的碎石和砂砾石含量越高,边坡就越不容易坍塌,反之就容易崩解。由硬黄土和沙壤土构成的边坡最容易被水流侵蚀,坍塌风险最高,给水库的安全运行带来了一定隐患。

蓄水期的万家寨水库

除了土壤结构这一内因之外,库岸塌陷还有以下几种因素:

第一,库水的冲刷侵蚀。万家寨水库的最高蓄水水位为980m,实际的运行水位一般在966~978m之间,而且运行水位越高,塌陷就越严重。

原因也很简单,首先蓄水越深,水面就越宽广,波浪的冲击力也就越大,产生的磨蚀、淘刷作用加速了塌岸滑坡;其次,大面积浸泡改变了土层的力学特性,溶解物质溶失导致土壤粘合性下降,同样会引发滑坡。

三峡库区也存在边坡塌陷现象

第二,土地冻融和冰块侵蚀。作为典型的北方水库,万家寨库区在冬季有明显结冰现象。土地冰冻可破坏土层结构,使之产生缝隙,解冻融化时又会造成土层松软、脱落。至于水库表层的浮冰,在风力作用下也会直接撞击岸壁。

针对这些问题,当地管理单位已经采取措施,比如在预防保护区内培植水生植物,削减水力冲刷作用;还在库边设置了灌草护坡带,播撒草籽,栽种灌木,加强了水土保持能力。库区还设置了重点治理区,进行工程加固,采用砌石护坡、砂垫护坡等方式提高了边坡稳定性。

万家寨水库的排沙作用

2021年12月,黄河水利委员会的专家在《 泥沙研究》上发表了一篇研究报告,对万家寨水库的实际排沙效果进行了分析。

该报告显示: 自1999年运行以来,万家寨水库累计排沙总量已经达到6.4亿吨。其中,前10年的排沙量占比仅有19%,2018~2019年的排沙量占比52%,排沙比高达140%。

万家寨水库运行以来排沙量

也许有人要问:2年的排沙量就占到了五成以上,那前期的排沙效率为啥这么低呢?

事实上,这与水库泥沙的淤积程度、来水量大小有关。回到1998年10月,万家山水库开始采取“蓄清排浑”的方式排沙,这种创新性的排沙方式最初是由夏迈定等学者提出,是解救三门峡水库的关键举措。

三门峡水库

前期库容充足,上游来沙逐渐积累,万家寨水库的有效库容也逐渐损失。到了2010年,局部库段的高程已经接近最初设计的平衡淤积面高程,“沙患”越来越突出。2011年,库区加大排沙力度,但淤沙状况依然不见明显好转。2013年,淤沙情况越发引人担忧,当年汛前的库容淤损已经超过死库容,调节库容低于最初的设计值。

2018~2019年是有转折意义的两年,这两年黄河上游降雨较多,来水充足,客观上有利于排沙。汛前,万家寨水库的最低水位降到了923m,提高泥沙密度,借助上游来水大大提高了冲沙量,形成了明显的出库沙蜂,甚至还恢复了部分拦沙库容。

总结

万家寨水库是黄河中游的第一座水利要塞,为治理黄河泥沙、保障供水做出了巨大贡献。该水库每年供水14亿立方米,太原、平朔、大同以及准格尔旗均是直接受益地区,产生的发电效益还接入了山西和蒙西电网,堪称一座“兴利宝库”。

与此同时,万家寨水库也和黄土高原“同病相怜”,水土流失、岸线崩塌的现象时有发生。相信随着岸线加固、绿化项目的有序推进,黄河的泥沙问题终能得到有效遏制。对此,我们共同见证!返回搜狐,查看更多



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