黃河水沙不等式，這樣求解（生態治理中的中國智慧）

三門峽水利樞紐。 　　常 奇攝（影像中國）

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　　黨的二十屆四中全會提出，加快經濟社會發展全面綠色轉型，建設美麗中國。

　　黃河調水調沙，是我國治水智慧與現代科技深度融合的生態實踐。精准把握水沙關系、水庫群聯合調度、通過數字孿生技術提升調水調沙效能……經過20余年實踐，黃河調水調沙為保障黃河安瀾提供了堅實基礎，為全球大江大河的生態治理貢獻了中國智慧。

　　黃河之“黃”，在於泥沙。

　　水與沙，是母親河的一道不等式。泥沙經年累月淤積，擠佔水庫庫容，抬高下游河床，形成千裡“懸河”。

　　保障黃河長久安瀾，必須緊緊抓住水沙關系調節這個“牛鼻子”。2002年以來，黃河開展了31次調水調沙，把超35億噸泥沙送入大海，“地上懸河”有效緩解，行洪排沙能力大大提高。

　　調水調沙，簡單來說，是通過水庫群聯合調度，調節、控制下游水沙關系，將盡可能多的泥沙排入大海，塑造相對協調的水沙關系。

　　多座水庫“接力”

　　一次次精准調度，為水庫和河道卸下“泥沙包袱”

　　小浪底水庫，黃河中下游的“水龍頭”，調水調沙的“動力源”。

　　滔滔水流，轉化為躍動的數字，顯示在小浪底管理中心數字孿生小浪底集控中心大屏幕上。

　　9月8日9時，“下泄流量調整為2500立方米每秒”，調令傳來。數字孿生小浪底集控中心調度工程師李憲棟下達操作指令。三條排沙孔洞的閘門徐徐抬升，巨浪排空，奔向下游。本年度黃河汛期調水調沙啟動。

　　“2500立方米每秒，相當於每秒下泄一座標准泳池的水量，約為平時水庫下泄流量的3倍。大流量水流，動力強，像一把把‘刷子’，‘刷’河道，沖泥沙。”李憲棟打了個比方。

　　他的工作，是根據不同流量，制定孔洞開閉組合，精准控制“刷子”力道和沖刷時機。在汛期調水調沙期間，6個調令、24次調整孔洞，為小浪底水庫排沙88.7億千克。

　　水庫蓄泄之間，改變水沙關系。如今，黃河調水調沙形成了以小浪底水庫為核心的水庫群聯合調度，在超1000公裡的河道上，小浪底、三門峽、萬家寨等干支流水庫群相互配合，顯著提升排沙效率。

　　水庫群“接力”，精准“交棒”是關鍵。

　　6月23日至7月10日，黃河開展汛前調水調沙，三門峽和小浪底，這兩座相隔約130公裡的大水庫，上演厘米級的水流對接。

　　黃河勘測規劃設計研究院有限公司規劃研究院副院長魯俊是對接方案的制定人之一。

　　“渾水重，清水輕，渾水潛流在下。小浪底水庫開啟孔洞后，先排上面的清水，等水位降至220米左右開始排沙。”魯俊介紹，從三門峽水庫奔流而來的高含沙水流，經過10小時左右抵達小浪底水庫壩前。此時，若水庫水位過高，渾水難以排出，反而會增加淤積﹔但水位過低，可能影響后期供水安全。

　　多番論証、精心設計，水流對接水位設定為217米。從7月2日開始，魯俊和團隊輪番值守，一邊緊盯來水情況，一邊更新調度方案。小浪底下泄流量滾動“微調”，水庫水位一點點降低……

　　“22時30分，小浪底水庫下泄流量調至2000立方米每秒。”7月3日晚，數字孿生小浪底集控中心當值值長鄧自輝收到最新調令，這已經是當天的第四次流量調整。

　　一項項參數輸入大模型，調度方案自動生成。5分鐘后，鄧自輝將孔洞閘門組合方案提交至閘門操作部門。

　　巨型閘門，在毫厘之間、分秒之內精細調度。7月4日零時，當三門峽水庫泄放的大流量水流到達小浪底壩前，小浪底水庫水位為216.99米，與設定的對接水位僅相差1厘米，高含沙水流暢排下游。

　　一次次精准調度，為水庫和河道卸下“泥沙包袱”。本次黃河汛前調水調沙歷時18天，小浪底水庫排沙量1.6億噸、三門峽水庫排沙量0.53億噸，兩座水庫合計排沙量創下同期歷次調水調沙之最。

　　2002年，水利部黃河水利委員會首次開展調水調沙。第二年，小浪底、三門峽、陸渾、故縣實現干支流四庫聯調。第三年，小浪底、三門峽和萬家寨水庫首次“搭檔”——3次試驗，超4.5萬人次參與，獲取千萬組以上數據，摸索出了水沙過程塑造技術、異重流塑造技術、空間尺度水沙對接技術等。

　　截至目前，水利部門開展了31次調水調沙，把超35億噸泥沙送入大海，黃河下游河道主河槽平均下降3.1米，最小過流能力從不足2000立方米每秒提升至約5000立方米每秒。

　　“三條黃河”聯動

　　5.5億條數據把黃河“搬”進互聯網

　　4820立方米每秒——6月28日8時，小浪底水庫迎來了汛前調水調沙下泄流量峰值。

　　9時，一架無人機從壩頂起飛，按照預先設定路線巡檢。“這架無人機搭載邊緣分析終端、雙光雲台相機，實時傳輸畫面，自動識別缺陷，生成巡檢報告。”小浪底管理中心開發公司水工部副部長王鵬飛介紹。

　　數字孿生技術再造一座“小浪底”。壩體，2943支監測儀器精准感知各項工情。空中，遙感衛星對約300平方公裡庫區水面、約1300公裡水庫岸線全覆蓋監測。“雲中”，12個水利專業模型精准運算……大壩、庫區、河道、水流等，一一映射到數字孿生小浪底平台，虛實交互，數字模擬，水庫沖淤、水庫調度、工程安全監測等提前預演。

　　從打造數字孿生小浪底到構建黃河濟南段、東平湖等典型三維場景，數字孿生黃河建設扎實推進，5.5億條數據把黃河“搬”進互聯網。

　　“我們構建了原型黃河、模型黃河、數字孿生黃河‘三條黃河’聯動的科研范式，‘三條黃河’相互參証，提高預報精度，讓調度方案更精細。”黃河水利科學研究院泥沙研究所所長曹永濤說。

　　洪峰增值，是黃河調水調沙的一大挑戰。

　　什麼是洪峰增值？2004年調水調沙期間，水文測報員發現，小浪底水庫以2680立方米每秒流量下泄，水流演進到128公裡之外的花園口水文站時，流量卻增大到3990立方米每秒。“就像是高速公路上的車流，后面的車開得快，前面的車開得慢，形成擁堵。”曹永濤說。

　　原型黃河摸准脈搏。汛前和調水調沙期間，黃河水利科學研究院組建5個野外工作組，對小浪底庫區、下游河道與河口等重點河段開展查勘，收集關鍵數據，研究提出調水調沙關鍵參數。

　　數字孿生黃河提前預演。“關鍵參數輸入到二維水沙動力學模型，10分鐘完成15天大流量過程水沙演進及河道沖淤模擬，對提出的十幾套調度方案效果進行評價分析。”曹永濤介紹。

　　模型黃河優化驗証。在黃河水利科學研究院“模型黃河”試驗基地，800米長的河道模型復現黃河下游480公裡的游蕩性和過渡性河段。“調水調沙提前在‘微縮黃河’裡演練，查漏補缺，迭代升級。”曹永濤說，“‘三條黃河’深度聯動，互相支撐，洪峰增值預報誤差控制在10%以內。”

　　數字賦能，提升調水調沙效能。黃河水利委員會有關負責人表示，“十五五”時期，將持續完善“三條黃河”，提升原型黃河天空地水工一體化監測感知能力，強化模型黃河發展和運用，提升數字孿生黃河預報預警預演預案能力，不斷賦能防汛抗旱、水土保持、水文監測等。

　　多次調研論証

　　摸清黃河水沙變化與水生生物之間的關系

　　今年汛前調水調沙，伴著轟鳴濤聲，婁廣艷奔波在黃河河道的監測點。不僅記錄水和沙，她還關心魚。

　　來自黃河水資源保護科學研究院生態環境研究室的婁廣艷和團隊正努力摸清黃河水沙變化與水生生物之間的關系。

　　2023年4月1日，黃河保護法正式施行，第六十二條明確要求，“水沙調控應當採取措施盡量減少對水生生物及其棲息地的影響”。

　　5次研討會，多輪論証，婁廣艷所在的團隊拿出了一份包含上百個指標的生態“體檢表”。“調水調沙生態環境監測是一項全新工作，我們要一點點摸清‘家底’。”婁廣艷說。

　　2023年至2025年，專家團隊在小浪底至河口河段等重點區域布設12個監測斷面，採集各類樣品1300多個。“從長期看，調水調沙塑造了穩定的河勢，水生生物棲息環境得到改善，刀魚等珍稀魚類頻頻現身。”婁廣艷介紹。

　　設備不斷升級。在2025年調水調沙生物監測中，在線光電測沙儀投入運用，每6分鐘形成一個泥沙數據。“在線光電測沙儀精度高，再搭配魚類聲吶監測系統、浮游生物採樣等設備，揭示了水沙變動和魚類之間的響應機制。”黃河水利委員會水文局小浪底站站長陳志遠介紹。

　　數據顯示，2008年以來，黃河下游浮游生物群落結構基本維持穩定，河南、山東兩省境內魚類種數增加近50種。調水調沙期間向黃河河口三角洲濕地進行生態補水，為三角洲濕地保護修復和生物多樣性提升提供了有效保障。

　　《 人民日報 》（ 2025年10月24日 11 版）