千年“害河”变“利河”,这一“重器”功不可没

时事   2024-09-11 11:25   北京  

大河汤汤,岁月奔流。

洛阳以北40公里处,一座现代化的特大型水利枢纽屹立在黄河最后一段峡谷之上,这就是小浪底。作为黄河中下游最大的调节水库,从空中看去,它像一颗巨大的蓝宝石,镶嵌在中华文明发祥地的崇山峻岭之间。

小浪底库区 小浪底管理中心供图

洪峰迭起、威胁下游安全时,小浪底落下闸门,削峰蓄洪,于是波小浪低,大河安澜;流域大旱、河道面临断流时,小浪底轻舒羽翼,提闸放水,于是千里河床欢声四溢,河流生命再起高潮。

万里黄河,纳百川浩瀚。黄河是中华民族的母亲河、生命河,也是一条桀骜难驯的忧患之河。黄河径流泥沙含量世界居首,大量泥沙淤积在下游河床,形成地上悬河,每当汛期来临或突发洪水,极易决溢改道。

小浪底库区调水调沙 小浪底管理中心供图

“黄河宁、天下平”一直是中华民族的梦想。小浪底不仅保障着母亲河的岁岁安澜,也为沿线土地年年丰收发挥着不可取代的关键性作用。

1994年9月12日,小浪底主体工程正式开工,从此揭开了治黄史上最辉煌壮丽的一页。2001年主体工程全部竣工,至今,在复杂地质上建成的小浪底工程,质量优良、安全可靠,防洪、减淤、防凌、供水、灌溉、发电等综合效益正逐步发挥。

今年是小浪底主体工程正式开工30周年,黄河不但成功实现了伏秋大汛岁岁安澜,而且千年“害河”变“利河”,“国之重器”让千百年来中华民族控制黄河水患的愿望初步化为现实。

文|吴丽华

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世界之最

黄河,是中华民族的母亲河,全长5464公里,穿越世界上水土流失最严重的黄土高原,一旦决口,洪水可北抵京津、南达江淮。为寻求解除黄河水患良策,治黄专家们自上世纪50年代开始进行了长期的勘察、研究和论证,最终都把目光凝聚到小浪底。

位于洛阳以北40公里处的小浪底,地处黄河中游最后一段峡谷的出口处,上距三门峡水库130公里,下距郑州花园口128公里,处在承上启下控制黄河水沙的关键部位,坝址控制流域面积69.4万平方公里,占黄河流域总面积的92.3%。它也是三门峡以下唯一能取得较大库容的坝址。

经过反复勘探、测量、论证,1991年4月9日,经七届全国人大四次会议批准,小浪底工程正式列入国家“八五”重点开工项目。1994年9月,我国治黄史上最浩大的工程——小浪底工程正式开工建设,1997年10月成功实现大河截流,2001年主体工程顺利完工。

1994年9月小浪底主体工程开工  小浪底管理中心供图

小浪底工程土石方挖填总量近1亿立方米,被誉为当代的“愚公移山”。工程地质条件之复杂堪称中国“地质博物馆”,加之水沙条件特殊、运行要求严格,工程布置独特、施工难度大、技术要求高,是国内外专家公认的世界级最具挑战性的工程之一。

1997年10月28日小浪底水利枢纽工程实现大河截流 小浪底管理中心供图

小浪底的建设者们大胆采用新技术、新工艺、新方法、新材料,攻克了各种技术难题,创造出多项世界水工建筑的第一和国内第一,用科技托起小浪底工程。在不足1平方公里的单薄山体内,上下左右、纵横交错地开挖出108个洞室,构建起世界上在不良地质条件下,地下洞群布置最密集的水利工程。

被人们称之为“黄河之门”的10座集中布置的进水塔形成一个前缘宽276.4米、高113米的巨大塔群,控制着16条泄水隧洞的50个进水口、55扇闸门和26个启闭机室,堪称世界最大、最复杂的进水塔群。

小浪底工程进水塔鸟瞰 小浪底管理中心供图

一座长251.5米、跨度26.2米、最大开挖深度61.44米的地下厂房,是目前世界上在砂页岩泥化夹层不良地质中开凿的最大的水电站地下厂房。

此外,小浪底水利枢纽工程,还拥有世界上最大的孔板消能泄洪洞和世界上集中布置最大的消力塘,最先进的水轮机抗磨、防护技术。

这一项项殊荣使小浪底水利枢纽誉满神州,名扬海外。

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“硬核”底气


上世纪70至90年代,黄河下游累计22年发生断流,极大影响着河流健康;与此同时,由于泥沙淤积严重,黄河洪水威胁依旧是中华民族的心腹之患。

小浪底蓄水运行以来,通过与上中游水库联合调度,黄河下游持续安全度汛,防洪标准由不足60年一遇提高到近千年一遇;基本解除了数千年宣称不治的黄河下游凌汛威胁,有效保障了两岸人民群众生命财产安全。

小浪底库区 小浪底管理中心供图

巨大的防洪效益只是小浪底工程除害兴利的一个方面。自2000年1月首台机组并网发电至今,小浪底工程的防洪、减淤、防凌、供水、灌溉、发电等多种效益正在惠及黄河中下游广袤地区的亿万人民。

减淤方面,科学运用调水调沙、拦粗排细等综合手段,一举扭转了自古以来黄河河床淤积抬升的演变趋势,黄河下游主河槽平均下切3.1米,最大过洪能力由不足1800立方米每秒增大到近5000立方米每秒;与此同时,库区实际淤沙量不足设计值的一半,大大减缓了小浪底水库淤积速度。

  小浪底库区调水调沙 小浪底管理中心供图

供水灌溉方面,坚持公益优先,水资源统一调度,充分发挥枢纽时空调节功能,有力保障了黄河中下游人民生产、生活用水,大大提高了约4400万亩引黄灌区的灌溉保证率。引黄济津、引黄济青、引黄济白洋淀……一次次跨流域调水,一次次解除黄淮海平原广袤大地的燃眉之急。

发电方面,小浪底电站承担着河南电网重要的调峰调频功能,投运以来,充分发挥清洁能源、可再生能源优势,明显改善了河南电网的供电质量,为节能减排和“碳达峰碳中和”生态文明建设作出了应有贡献。

小浪底水利枢纽地下发电厂 摄影 | 吴丽华

生态方面,自小浪底水利枢纽投运以来,黄河断流成为历史,下游地区和入海口生态环境得到有效改善,对于维持黄河生态健康,促进河流生态系统修复发挥了重要作用。

今天的小浪底景区,还成为游客打卡的“网红”景点。调水调沙期间,浊浪奔腾翻滚,惊涛拍岸,宛如“黄龙”出洞。游客站在水闸前,即可一览“黄河之水天上来”的雄伟景观。

为发展水利旅游业,小浪底管理中心将水工建筑与湖光山色相结合,打造为中原大地上的精品旅游景区,同时在黄河故道建造坝后保护区。小浪底水利枢纽管理区先后被命名为“国家 AAAA 级旅游景区”“国家水利风景区”。

目前,小浪底工程绿化种植养护面积达9847亩,宜绿化区域绿化率达97.12%以上,共计有各种植物189种,苗木550多万株,草坪植被2000多亩。

2021年,黄河发生新中国成立以来最大秋汛。通过科学防御、精细调控、周密运行,小浪底水库蓄水位突破历史极限,达273.5米,拦蓄调节水量33.4亿立方米,削峰率57%,经受住了建坝以来最严峻的考验,确保了黄河下游人民群众生命财产安全,也充分彰显了“国之重器”的“硬核”底气。

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数字孪生


当年愚公移山处,大坝巍巍挽狂澜;曾经武王会盟处,大河滔滔起欢声。古老的黄河上,一场与时间赛跑的数字化攻坚战正在开展。

走进小浪底数字孪生集控中心,三块大屏映入眼帘,实时监测数据、防汛调度演示、发电机组设备等一目了然。

小浪底管理中心高级工程师董泽亮介绍,这是基于数字孪生小浪底开发的综合性应用平台,运用“四预”(预报、预警、预演、预案)功能分析研判和调度决策,实现工程安全、防汛调度、发电运行、闸门监控、仿真培训等。

数字孪生小浪底平台中实时监测的小浪底工程 新华社记者 梅元龙 摄

2022年是数字孪生水利建设元年,水利部部署了94项数字孪生流域(水利工程)先行先试建设任务,数字孪生小浪底是首批试点的11个重点工程之一。2023年6月20日,水利部数字孪生水利建设现场会在小浪底召开。同年11月16日,小浪底管理中心抽调83名骨干,组建数字孪生小浪底集控中心。

目前,数字孪生小浪底已基本完成数据采集,7亿多条信息纳入系统;防汛调度、工程安全、库区管理等多个应用模块已建立,正不断拓展和深化;根据水库日常来水来沙预报和调度计算,预测洪峰沙峰,提供科学预案,系统“四预”功能更加完善。

今年汛期,这个汇总小浪底水利枢纽各方数据的“中央厨房”,在用“智能大脑”辅助打好防汛主动仗方面发挥了重要作用。

8月6日至9日,黄河山陕区间及泾渭河流域连续强降水,北洛河发生1994年以来最大洪水。8月9日至18日,小浪底水利枢纽开展汛期调水调沙运用,小浪底管理中心依托数字孪生平台制定枢纽调度和孔洞运用方案,精准调控下泄水量。枢纽最大流量3000立方米每秒,累计出库水量超17亿立方米,出库沙量超1.4亿吨,保障了枢纽工程安全度汛。

未来,这一“国之重器”将在数字空间再造一个与实体工程虚实交互、精准映射、迭代优化、同步运行的小浪底水利枢纽,即数字孪生小浪底平台。

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