小暑
7月9日，一年一度的黄河小浪底调水调沙结束了。前几天专门跑了一趟小浪底，又一次看到了水龙喷涌的壮观场景，现场人声鼎沸，热闹非凡。
不过热闹归热闹，我听到好几个人都在问同伴类似的问题:为啥每年这时候要放水啊？之前那么旱为啥不放水？用这么干净的水来冲沙不浪费吗？
咱们老百姓大多是来看个热闹，没有多少人去深究其原理，那么今天就来给大家简单聊一下小浪底的工作原理。
简单概括
我们想象黄河下游河道像一条堆满泥沙的“水沟”，调水调沙就相当于：
1. 存一桶清水（水库蓄水）
2. 猛地泼出去（开闸放水）
3. 把沟底的泥沙冲进下水道（泥沙入海）
核心问题：黄河的“沙”太多了
1. 黄河的特点
黄河是我国第二大河，流域面积很广，径流量大。在流经黄土高原时，会携带大量泥沙（年均约16亿吨），到了下游河道变宽流速减慢，约1/4的泥沙会淤积在下游河道，导致河床越来越高，形成“地上悬河”，发生洪水的风险极大。
2. 水库的困境：
小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津区与济源市之间，西距三门峡水利枢纽130公里，控制流域面积69.4万平方千米，占黄河流域面积的92.3%，位于黄河中游最后一段峡谷的出口，也是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程。
小浪底水库能蓄水防洪，但泥沙也会淤积在库底。长期淤积会使库容减少，严重影响防洪和供水功能。
调水调沙的解决方案
核心思路:人工制造“洪水”冲沙——通过水库集中放水，制造一股速度足够快、力量足够大的水流，像“扫帚”一样把下游河床淤积的泥沙冲走，一路送入大海。
关键三步
1. 准备阶段——蓄水憋大招
在降水较少的春季关闭水库闸门蓄水，把清水存在小浪底水库里，同时也能让下游河道水位降低，露出淤积的泥沙。
到了六七月华北地区雨季来临之前，水库已蓄满水，具备放水冲沙的能力。
2. 核心操作——开闸放水冲沙
从今年的6月23日开始，小浪底水库集中开闸，释放大量蓄积的清水，流量可达平日的10倍以上，形成高速水流。
注意这个阶段排出的是清水，大概持续10天左右，到7月3日。小浪底水库总共有5个闸口，可以看到现在开启的是上边的，水库中泥沙沉积在库底，所以上部为清水。
排放清水的目的就是先用高速水流产生强大冲刷力，把下游河床抬高的泥沙“掀起来”，然后通过水流裹挟泥沙奔流入海，实现“河床清淤”。
如果一上来就排放泥沙，那大概率是既冲不走下游河床泥沙，反而导致淤积更严重。
从7月4日起，水库开始打开底部闸口，排放泥沙，那么泥沙就那么听话乖乖的就出去了吗？
这里涉及到一个工程领域的的专业词语——异重流，它本是海流的一种，也称密度流，主要由重力和密度差异所引起静压力差，导致的高密度流体向低密度流体下方的侵入。
简单的说，小浪底水库就利用了“异重流”原理——泥沙重、清水轻，让沙自动沉、顺流排出去！
刚才说的第一步放清水，水库通过放水把水位降到最低，露出库底的淤沙，然后上游的三门峡水库大流量放水，高速水流像高压水枪冲入小浪底库底； 通过剧烈搅动把泥沙“掀翻天”，再开闸让浑水冲出。
异重流的存在会使上层清水出现倒流，可以想象一下，下层泥沙沿闸口向外冲出，上层清水因密度小冲不出去，被大坝拦住给退回来，然后再一次跟着泥沙往闸口冲，循环形成一个环流，助推下层泥沙向外冲出。
3. 联合调度，精准控制
刚才提到利用异重流排沙时需要三门峡水库排水配合，实际上小浪底水库调水调沙是一个系统工程，需要上游多个水库联合调度才能完成。
第一步：万家寨水库打响“发令枪”（提前5天行动），开闸泄放清水（约2600立方米/秒流量），水流奔袭至三门峡；
第二步：三门峡水库“弹药装填”（小浪底排沙行动前1天）
在万家寨水流到来之前先关闸蓄水，等水流接近时，突然大流量泄洪（5000立方米/秒），释放高含沙浑水，制造“泥石流”，用稠密泥沙浆冲刷自身库底淤沙。
整个过程需要精密计算：水流从三门峡到小浪底需20小时，工程师需要精准控制。
第三步：小浪底“终极爆发”
当万家寨清水与三门峡浑水来到小浪底水库之前， 先开闸喷出高速清水流清空下游河道，再开排沙洞喷射泥水，将库底淤沙+上游来沙混合成“泥浆炮弹”（含沙量超300公斤/立方米！）向下游进发，整个过程持续6-10天，保持4000立方米/秒以上流量横扫千里河道。
同时小浪底上游的水库（如三门峡、万家寨）会同步接力放水，确保冲刷力持续到入海口。
效果与意义
降低河床：2002年首次试验至今，下游河床平均被冲刷降低约2米，减轻了“地上悬河”风险。
腾出库容：排出小浪底水库淤沙，延长水库寿命。
生态调节：模拟自然洪水过程，改善下游湿地生态。
小浪底水利枢纽工程是人类首次大规模主动利用自然力量治理河流的成功实践，体现了“以水治沙”的智慧！
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