工人日報 |【創(chuàng)新在一線】給黃河“清洗血管”

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黃河調水調沙相當于給黃河清洗血管，這不是簡單的放水沖沙，而是一項復雜的系統(tǒng)工程。自2002年以來，黃河調水調沙已經(jīng)進行了32次。隨著科學技術的進步，調度變得更快更精準，黃河調水調沙也從單純的“泥沙騰挪”逐步拓展為兼顧河流生態(tài)改善的多目標協(xié)同。

6月23日，小浪底水利樞紐的觀景臺上，三條白色“水龍”自兩個排沙洞和一個明流洞噴薄而出，水聲隆隆，掀起團團水霧，仿若仙宮。“太震撼了！”特意從50公里外的孟州驅車前來觀看黃河調水調沙這一水利奇觀的焦先生連連感嘆。

第33次黃河調水調沙前一天啟動，焦先生對調水調沙如數(shù)家珍，“黃河泥沙量大，淤積時間長了，把河床抬高，所以叫懸河。調水調沙以后，流速變快，就把淤積的泥沙沖到渤海去了，還可以在汛期把庫容騰出來防洪。”他告訴《工人日報》記者，自己退休前是搞農業(yè)的，“原來汛期遇上水大，就會漫灘，一直能淹到大腿這兒，把地都沖毀了。調水調沙以后，我們再也不愁漫灘了！”

黃河調水調沙是通過科學調度萬家寨、三門峽、小浪底等多座水庫，塑造洪水沖刷河道，利用“異重流”原理精準排沙，實現(xiàn)調水、沖沙、生態(tài)補水多目標協(xié)同，相關成果曾獲國家科技進步獎一等獎。而位于黃河中游最后一段峽谷出口處的小浪底水利樞紐，是黃河中下游防洪、水沙調控體系中的關鍵控制性工程，控制著黃河91.2%的徑流量和近100%的輸沙量，是調水調沙的主戰(zhàn)場。

調度更快更精準

“6月22日第一天開的是3個排沙洞，今天開的是兩個排沙洞和1個明流洞，流量從首日的2600立方米/秒提升至目前的3000立方米每秒。”黃河水利水電開發(fā)集團有限公司綜合部部長李立剛在小浪底工作了33年，熟悉調水調沙的每個細節(jié)。

自2002年以來，黃河調水調沙已經(jīng)進行了32次。“今年調水調沙最大下泄流量設計為 4800 立方米/秒，6月 25 日到 29 日持續(xù) 5 天，這么大的流量、持續(xù)這么長的時間，是歷年之最。”水利部小浪底水利樞紐管理中心水量調度處調度專員趙珂介紹，這將塑造山東利津水文站以下河道4000立方米/秒的長歷時流量過程，由此對黃河入海口的生態(tài)有更好的改善。

在壯觀景象的背后，暗含著一套精密的水利科學體系。黃河年均輸沙量高達16億噸，其中約4億噸淤積在下游河道，導致河床不斷抬高，形成“地上懸河”。調水調沙相當于給黃河清洗血管，這絕非簡單的放水沖沙，而是一項復雜的系統(tǒng)工程。工程師們需要精確計算水庫蓄水量、下游河道輸沙能力、生態(tài)需水量等多重因素，什么時候開閘泄洪、多大流速、多少流量等，都要經(jīng)過精密測算。

“接到黃委（即水利部黃河水利委員會）制定的調水調沙方案后，我們要計算具體的實施方案，過去靠人工計算需要好幾天，后來用模型跑，現(xiàn)在是數(shù)據(jù)仿真、數(shù)字孿生，水庫調度指令處理時間縮減至5分鐘！”開發(fā)公司集控中心副主任魏皓告訴記者，現(xiàn)在正在嘗試使用AI，未來的調度將更快更精準。

利用數(shù)字孿生小浪底平臺，他們在調水調沙前會對小浪底工程調水調沙運用進行全過程預演。在調水調沙期間，則可以跟蹤研判庫水位降幅、對接水位、異重流產生及運動過程、大壩安全性態(tài)輔助制定孔洞組合運用方案和機組停機避沙策略合理安排值班值守和巡視檢查。“平臺每6分鐘就傳回一次數(shù)據(jù)。”魏皓說。

不斷織牢“天羅地網(wǎng)”

6月23日8時，小浪底水利樞紐壩頂控制樓前的廣場上，一架黑色的無人機自動出倉，起飛，開始巡檢。

“它每天要飛五六趟，每周把壩區(qū)全部巡檢一遍。”開發(fā)公司水工部工程師范杰瑋介紹，通過無人機對水工建筑物、滑坡體進行智能化巡檢，自動生成巡檢報告，有力推動了巡檢模式由人工巡檢向數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。

水工部從2024年開始采用無人機自主巡檢系統(tǒng)，對水工建筑物、滑坡體進行智能化巡檢，自動生成巡檢報告。目前小浪底共有27條巡檢航線。結合小浪底工程特點，工程師們專題研發(fā)集成了混凝土裂縫識別、混凝土破損識別、邊坡長草識別等多種人工智能算法，實現(xiàn)巡檢缺陷自動發(fā)現(xiàn)。

范杰瑋介紹，水工建筑物智能巡檢機器人也正在開發(fā)，已完成左岸山體及進水塔184、189廊道機器人硬件安裝和后臺部署，正在進行機器人自主行走測試和算法調試。

小浪底今年還出現(xiàn)了一張新面孔。開發(fā)公司大壩安全監(jiān)測中心工程師張建陽介紹，今年4月開始投用的地基InSAR（合成孔徑雷達干涉測量）裝置，通過分析雷達衛(wèi)星影像來精確測量大壩形變。“它就像一把隱形的‘超級尺子’，能測量出地面毫米級的變化。”他津津樂道，“它監(jiān)測范圍廣、時效性強、采樣頻率高，最快只要30秒就能對大壩下游邊坡視準線進行一遍完整的測量。”

根據(jù)《小浪底水利樞紐數(shù)字孿生水利“天空地水工”一體化監(jiān)測感知夯基提能行動實施方案（2024—2026年）》，將統(tǒng)籌推進“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)建設，探索利用衛(wèi)星遙感、庫區(qū)無人機巡檢、機器人水下檢測和自動巡檢等新型裝備和技術，提升樞紐全覆蓋、全要素、全天候、全周期監(jiān)測感知能力。

一張不斷織密織牢的“天羅地網(wǎng)”，正在晝夜不息地守護著小浪底水利樞紐的平穩(wěn)運行。

從“泥沙騰挪”到生態(tài)改善

“這次把流量最高值定在4800立方米/秒會有一定壓力，我們既要守好安全底線，又要讓流量足夠大，從而更好地塑造黃河入海口生態(tài)。”趙珂說。

黃河調水調沙，打的是一套組合拳，瞄準的則是“多目標”——從單純的“泥沙騰挪”逐步拓展為兼顧河流生態(tài)改善的多目標協(xié)同。

“攔沙減淤”是調水調沙的核心使命。2002年首次調水調沙以來，已累計輸沙入海36.9億噸，小浪底水庫累計排沙31.5億噸。“科學運用調水調沙等綜合手段，一舉扭轉了自古以來黃河河床淤積抬升的演變趨勢。”小浪底水利樞紐管理中心副主任李杰說，小浪底約126億立方米的庫容，現(xiàn)在還有90億立方米，最初設計的淤積年限為20年，20多年過去了，當前淤積量不足設計值的一半。

改善生態(tài)越來越成為科學調度中的重要考量因素。據(jù)開發(fā)公司生態(tài)與環(huán)境工程部副部長孫穎章介紹，連續(xù)實施的調水調沙運用，為黃河三角洲河口濕地補水創(chuàng)造了條件，“自調水調沙以來，黃河入海口南北岸恢復淡水濕地1.2平方公里，避免海岸線往內地侵蝕”。

事實上，調水調沙運用對黃河中下游生態(tài)系統(tǒng)產生了深遠影響。近年來監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，黃河下游生態(tài)系統(tǒng)得到全面修復，魚類生存環(huán)境得到改善，生物種群數(shù)量不斷增加，幾乎絕跡的黃河刀魚野生種群得以復現(xiàn)，河南段魚類種類數(shù)增加23種（增加74%）、山東段增加24種（增加100%）。

河流是有生命的，20世紀70至90年代，黃河下游累計22年發(fā)生斷流。小浪底水庫建設之初，黃河下游河床年均淤高已達10厘米，“二級懸河”險象迭生。自調水調沙以來，黃河斷流成為歷史。

“洪水”并不總是“無情”。黃河調水調沙作為“洪水控制、洪水利用、洪水塑造”理念的生動實踐，正年復一年悉心守護著母親河的安瀾。

來源 | 工人日報 記者：蔣菡

原標題：第33次黃河調水調沙啟動，在壯觀的水利奇觀背后是科學調度不斷迭代的多維圖譜 【創(chuàng)新在一線】給黃河“清洗血管”

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