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黄河要告别“地上河”了?22年调沙32.5亿吨,下游河道下切3.1米

 昵称散步收藏 2024-01-15 发布于上海
宇宙天文馆
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2023-10-30 14:43优质科学领域创作者

#妙笔生花创作挑战#

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“治黄百难,唯沙为首。”

每年黄河的流量还不到长江的十分之一,却时不时带着泥沙发大洪水,因此“治沙”成为治理黄河水患最棘手的问题。

大家都知道黄河的泥沙来自黄土高原,这是黄河变黄的主要原因,但是近22年来,黄河已经调水调沙32.5亿吨,下游河道平均下切3.1米。

调水调沙到底是什么工程?能否让黄河彻底告别“地上河”?

黄河要告别“地上河”了?22年调沙32.5亿吨,下游河道下切3.1米

黄河到底有多“黄”?

九曲黄河万里沙,很多人印象中黄河就是全世界含沙量最高的河流,而其中有90%的沙来自黄土高原。

我们看地图就知道,中国整个西北地区有很大一块是土黄色的,这就是水土流失的黄土高原,但为什么这里会有那么多黄土呢?

长期以来,西北地区一直都很干旱,这一地区的沙尘比较多,而强势的西北季风又会不断夹着沙尘吹向东部。

原本沙尘会跟着西北季风跑到东部,但漫漫长路哪有一帆风顺的,中途就会被高大的太行山脉拦下,因此这些沙尘在这里慢慢堆积,久而久之就形成了黄土高原。

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刚好这里的环境比较干燥,这些沉积的黄土较为疏松,还容易出现孔隙,而孔隙又导致黄土在被水浸湿之后容易出现结构变化和沉陷。

加上没有植被稳固水土,因此黄土高原的地貌被雨水冲刷成沟壑纵横的模样。

其实如果单看黄河源头的河水会发现,这里的河水清澈湛蓝,但是等到了黄土高原,大量夹带泥沙的支流逐渐汇入黄河,这时黄河就开始变得浑浊发黄。

在没有展开系统治理之前,每年黄河的来沙量达到16亿吨,这是什么概念呢?

简单来讲,如果将这些堆成宽高各1米的土块,那么这些土块可以围绕地球27圈。

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尤其是每到雨季来临时,黄河会带着大量黄土流向中下游,但是中下游的地形较为平缓,此时流速会逐渐变慢,泥沙也会慢慢沉降下来。

比如,从桃花峪到黄河入海口的距离是768千米,这段距离大概会有4亿吨泥沙沉积,导致黄河的河床不断抬高,久而久之黄河就成为名副其实的“地上河”。

每当雨季来临时,黄河的水流量加大,使得黄河河面上涨,更加容易出现决堤和洪水。

而黄河洪水会冲毁许多地方,这实际上是在为自己改道扫清障碍,但沿岸地区就遭殃了,随时有可能会被黄河的改道波及。

不过近年来,随着调水调沙的工作逐渐开展,黄河的来沙量有所减少,看起来这条母亲河似乎变“温顺”了许多,这又是怎么回事呢?

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黄河调水调沙工程

黄河的“黄”是水沙不平衡引起的,因此调水调沙是治理黄河的首选,简单来讲就是通过人工调控黄河的水量跟含沙量,尽可能让更多的泥沙流入海洋。

自2002年以来,国家开始尝试在黄河调水调沙,这是一项系统工程,主要由以下几个步骤组成:

首先,调控水库容量,人为制造洪峰

在每年汛期来临之前,黄河中上游的小浪底、三门峡等水库会开始放水,这样可以为黄河的到来腾出库容。

同时也可以加大下泄流量,让黄河可以将原本沉积在水库跟下游河里的泥沙带走。

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等到汛期到来时,如果洪水量级在安全的范围之内,小浪底等水库都会开闸放水,让黄河可以更好地冲掉泥沙,避免大量泥沙堆积导致河床上升。

在这过程中,小浪底是调水调沙的关键角色,这个水库几乎可以控制黄河全部的沙还有超过九成的水。

当小浪底开闸放水之后,水位会随着水流下泻而降低,等到了对接水位,三门峡等水库会接力放水,确保水流可以继续将泥沙冲出水库跟河底。

另外,黄河自身携带的水是含沙量比较高的,但是水库的水是清澈的,这时黄河的水密度比较大,两股水流相遇就会形成密度差。

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它们之间的密度差会使得黄河的水潜入库区的清水底部继续向前流动,而库区的清水会出现回流的现象,这时就形成了“异重流”,看起来像是分层的鸡尾酒。

利用这一原理,小浪底水库在2021年秋季汛期来临时,冲刷了下游大约0.9亿吨的泥沙,可见水库调控对治理黄河水沙不平衡的重要性。

其次,疏通下游河道,提高输沙能力。

为了尽量减少泥沙在下游河道堆积,可以通过爆破等各种方式清淤,这样可以为黄河流向入海口扫清障碍,进而提升黄河的输沙能力。

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除了出现大量泥沙淤积之外,黄河还有可能会在下游改道,因此可以通过加固河岸等方式减少河水侵蚀河道,避免黄河频繁出现改道。

在这过程中,调水调沙不仅提高了黄河下游的输沙能力,还使得这部分河流的资源利用率有所升高。

比如,在没有人为调控的情况下,黄河运输一吨泥沙要花费121立方米水,但是现在只需要63立方米即可。

在2002年前,黄河下游主槽最小过流能力仅有1800立方米每秒,但7年之后,这一数据已经上升到3880立方米每秒。

可想而知,通过人工调控黄河的流量和利用落差可以很好地起到冲刷泥沙的效果,这会让黄河变得更加清澈。

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但是从根本上来讲,黄河的泥沙淤积是由上游黄土高原的水土流失引起的,想要彻底解决问题还是要从上游的水土保持下手。

不过近年来有许多专家指出,如今黄河自身携带的泥沙本就在不断减少,而这跟“缺水”有很大关系。

黄河致命问题不是“含沙量大”?

如今黄河不仅没有之前那么黄,水也变得越来越少了,而“缺水”是比水沙不平衡更为致命的问题。

黄河花园口站的监测数据显示,自2000年以来,黄河的流量已经锐减35%,许多沿岸的省份也在指出黄河的水越来越不够用了。

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黄河流域的面积大约为11.9亿亩,其中含有1.97亿亩耕地,而黄河作为流经我国西北、华北地区的主要河流,自然承担了主要的灌溉工作。

但是自20世纪90年代以来,城市发展、矿产资源开发等导致黄河流域消耗的水量骤增,这使得黄河下游几乎每年都会出现断流,进而引发地区缺水、农作物难产等各种问题。

与此同时,黄河上游的来水量也有所下降。目前学界对于黄河的源头还没有统一的看法,但普遍认为黄河发源于素有“中华水塔”之称的三江源。

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接着黄河会流经河流众多的高寒湿地,其间有大量地表水跟地下水为黄河补充水源,另外每年雨季还会带来大量降水,使得黄河的水变得更加充沛。

近年来,黄河流域也出现比较明显的气候变暖,气温平均每年上升0.08℃左右,这导致黄河流域的降水进一步减少。

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加上随着生产活动的开展,黄河流域的滥砍滥伐问题变得更加严重,树木越来越少,涵养水土的能力进一步下降,这也会影响黄河的水量,进而对调控黄河的水量提出了更高的要求。

总而言之,多管齐下的调水调沙是治理黄河的有效手段,这既说明我们要顺应自然,同时也提示我们要尽可能地利用自然,让人跟自然可以变得更加和谐。

参考文献:

1.新华社:黄河调水调沙持续22年 输沙入海32.5亿吨

2.人民网:黄河如何调水调沙?

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