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小浪底水庫排沙20年,庫區淤沙有多嚴重為何不用抽沙船抽沙

黃河是一條多沙河流,每年會產生數億噸泥沙,粗顆粒的泥沙在回水區末端下沉淤積,較細的泥沙則潛入水下,向前淤積在河床和庫區中。泥沙淤積不僅會侵佔水庫的有效庫容,還會導致河道主槽的過洪能力下降,洪水隱患加大。

與此同時,黃河的細沙和粗砂又是一種儲量豐富的礦產資源,在工程建築、燒製灰磚、修築堤防、吹填造地等方面都具有重要價值。這也使得黃河的採砂現象比其他河流更加普遍,非法採砂橫行一時。如何規範黃河流域的採砂管理,自然也就成為了治理黃河的重中之重。

小浪底水庫排沙20年,庫區淤沙有多嚴重?

1997年10月,小浪底水庫實現大河截流,從上游三門峽河段湧入的泥沙開始在小浪底庫區內淤積。1999年10月,小浪底大壩正式下閘蓄水;2001年,主體攔河治沙工程正式完工;2002年,庫區首次開始調水調沙試驗,之後基本一年一調沙。

經統計,從1997~2015年,利用斷面法計算出的庫區淤沙量就已經超過了30億m。自2015年以來,庫區內的泥沙量依然在升高,但是幅度明顯減緩。截止到2020年,庫區淤沙量僅為31。46億m,佔設計攔沙庫容的42%。

小浪底水庫共有75。5億m的攔沙庫容,如果不進行調水調沙,早在2020年整個庫區就會被淤平。如今,小浪底水庫依然穩健執行,一年一次的調水調沙試驗(個別年份一年調2次沙)可以說是功不可沒。

要進一步延長小浪底水庫的使用年限,就必須儘快實現衝淤平衡,繼續提高排沙比,使衝沙量多於淤沙量,實現水庫淨排沙,逐步奪回失去的攔沙庫容。至於具體該如何實施,還需要水利專家們進一步的探討、論證。1969年實施的“蓄清排渾”以及2018年實施的“一高一低治黃河”等策略,都是水庫排程的創新思路,大大延長了水庫的使用壽命。

近年來,小浪底水庫的排沙效率有了很大提高

根據庫區泥沙淤積程度的不同,小浪底水庫的運用可分為攔沙初期、攔沙後期以及正常運用期三個階段。其中,攔沙後期對應的淤沙量在42億m之前,目前的小浪底水庫正處於這一階段。相信有了水庫排程的新思路,小浪底水利樞紐一定能順利進入正常運用期,保障黃河中游的水沙安全。

調水調沙難度大,為何不用抽沙船抽沙?

小浪底庫區的淤沙量超過30億立方米,遠多於長江三峽水庫的18億噸蓄積量(約10。8~12。6億立方米),但是,庫區的泥沙卻不能隨意開採,否則就可能面臨行政甚至刑事處罰。

比如在2021年2月,小浪底庫區管理中心的工作人員透過衛星遙感技術展開巡查,結果發現五福澗清水河河道的影像存在異常,疑似非法採砂。經地面執法人員核實,確認為夏縣祁家河鄉的一位農戶在非法採砂。最終,垣曲縣自然資源局對採砂者處以“停止違法行為、自行整改並處以罰款”的行政處罰,有效打擊了私人採砂的猖獗勢頭。

小浪底水庫排沙20年,庫區淤沙有多嚴重為何不用抽沙船抽沙

為什麼要禁止私自採砂?這主要是為了保障小浪底庫區的水事秩序,同時也是為了便於行洪、保證河道暢通、穩定河勢。無序的採砂會帶來很多負面影響,包括妨礙防洪、影響供水、阻礙通航、破壞生態環境等等。尤其是在橋樑、水壩等涉水建築物附近,抽沙行為容易導致壩基不穩,威脅建築物安全,嚴重的還有可能引發坍塌事件。

河道採砂

這裡要說明一點,小浪底庫區並不僅僅是指壩前的水庫(靜水區),而是還包括上游的黃河干流以及支流,長達130km,庫區流域總面積69。4萬平方公里(範圍見下圖)。庫區牽涉面太廣,私人採砂很可能引發惡性迴圈,不利於生態保護和防洪執行。

在整個黃河流域,擴大禁採範圍、整治私人採砂是大勢所趨。即便要採,最好的方式也是由國營企業負責開採,能兼顧河流生態和河道安全,對採砂量、採砂地點也有嚴格限制,更容易統一、規範作業。

不用抽沙船抽沙,除了客觀上不允許之外,還有以下兩個原因:

其一,小浪底庫區的沙質不佳,開發成本高。理想的建築用砂對粒徑有一定要求,而小浪底庫區的泥沙粒徑較細,大多在0。025~0。15mm之間,而且雜質較多,開發成本高。

其二,小浪底庫區是排水排沙的關鍵區域,是黃河水沙排程的咽喉樞紐。小浪底水庫和三門峽水庫排沙任務緊迫,民間的採砂行為會對排水排沙造成不利影響。有些採砂戶會將抽出的黃沙堆積在河道或者岸邊,影響嚴重汛期行洪,安全隱患大。

2021年10月10日,黃河第三號洪峰過境鄭州

尤其是近兩年,黃河汛期來水量變大,水勢迅猛,洪水威脅呈增大態勢。今年秋季,山西多個河段迎來了罕見的秋汛,汾河下游40年來最大的洪峰湧入黃河。有專家預測,今後黃河中游發生的極端降雨的機率或將增加。這就對黃河河道的安全整治提出了更高的要求,而河道採砂首當其衝,是整治的重點物件。

黃河的砂石資源有多豐富?

黃河流域的總面積為75萬平方公里,砂石主要分佈在上游幹流和附屬支流中。經統計,黃河的一級支流有111條,入黃泥沙大於5000萬噸的支流有13條,渭河中下游、大汶河、沁河下游以及東平湖的老湖區都蘊藏著豐富的砂石資源。

渭河注入黃河

《人民黃河》上一篇題為《黃河流域重要河道採砂管理規劃綜述》的報告指出:現階段,黃河下游每年的公益性採砂量多達1億噸,前3次堤防加固共消耗沙量5。6億噸。這裡提到的公益性採砂是黃河流域採砂的一種常見形式,與之相對的則是營利性採砂。

營利性採砂主要用於建築施工,每年的採砂量多達數千萬噸。在黃河干流,採砂最主要的河段是大北幹流河段,也就是從河口鎮到禹門口的幹流河段。該河段長725km,河寬為300~800m,是山西、陝西兩省的界河,砂石資源儲量多而且品相優良。

從上世紀80年代開始,黃河大北幹流的採砂業就已經初具規模,採砂量逐年攀升。隨著建築行業對砂石資源需求量的增大,民間採砂的範圍和規模迅速擴大,一度陷入亂抽濫採的混亂局面。

當時,陝西、山西兩省還未對黃河採砂形成統一規範,採砂許可和監管漏洞較多,各地無證採挖、汛期河道大規模堆砂的現象很嚴重。僅大北幹流河段,一年的實際產砂量就多達3000萬噸,其中陝西境內的採砂量為1400萬噸,山西省為1600萬噸。

2018年,黃委的水利專家編訂了《黃河大北幹流晉陝河段河道採砂管理規劃總體方案》。《方案》指出,採砂管理工作由沿黃各縣(市)人民政府的水行政主管部門負責,包括採砂申請的受理、審批以及採砂許可證的發放。2020年,黃委釋出《黃河流域重要河段河道採砂管理規劃(2020~2025年)》,進一步規範了黃河採砂。

如今,黃河流域的採砂管理方案日漸完善,嚴格劃分了禁採區、可採區,切實保障了黃河的防洪安全、生態安全。

總結

清除黃河河道內的淤沙,最有效、最合理的方式還是以小浪底水庫為主、三門峽水庫為輔,藉助水庫的聯合排程實施排水排沙。水庫衝沙還是最安全、最便捷的清淤方式,藉助上游洪水的天然動能,排沙效果立竿見影。

例如在2019年,小浪底水庫在汛期前將水位下放到209。12米,當年入庫沙量為2。8億噸,得益於“一高一低”的排沙運作,出庫沙量達到了5。4億噸。這一年,小浪底水庫的排沙比達到了193%,淨沖刷掉2。6億噸泥沙,大大延長了使用壽命。

相信有了小浪底水庫這一利器,黃河中游的“沙患”終能得到控制。而在最佳化排程方案的基礎上,水庫排程也必將發揮越來越重要的作用。

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