Staudammwissen | Xiaolangdi: Turbulente Wellen treten in einem ruhigen See auf, und es gibt Tausende von Kilometern lang keinen überfluteten Strand

Wenn wir über die Wasser- und Sedimentregulierung am Gelben Fluss sprechen, müssen wir den Xiaolangdi-Stausee erwähnen. und um den Xiaolangdi-Stausee zu verstehen, müssen wir zuerst den Gelben Fluss verstehen.

Der Mutterfluss mit dem wechselhaften Temperament

Der Gelbe Fluss ist nach dem Jangtsekiang der zweitgrößte Fluss Chinas mit einer Gesamtlänge von 5.464 Kilometern und einem Einzugsgebiet von mehr als 750.000 Quadratkilometern. Er entspringt im Yugur-Becken auf einer Höhe von 4.500 Metern am Nordfuß des Bayankala-Gebirges auf dem Qinghai-Tibet-Plateau, fließt durch neun Provinzen und autonome Regionen, darunter Qinghai, Sichuan, Gansu, Ningxia, die Innere Mongolei, Shanxi, Shaanxi, Henan und Shandong, und mündet schließlich in das Bohai-Meer. Der Gelbe Fluss hat eine lange und großartige regionale ethnische Kultur hervorgebracht und ist der Geburtsort der chinesischen Nation. Der Gelbe Fluss hat jedoch einen wechselhaften Charakter. Während er das chinesische Volk ernährt, ändert er oft seinen Lauf und tritt über die Ufer, wobei er Dörfer verschlingt und Ernten überschwemmt.

Verteilung der wichtigsten Wasserschutzzentren entlang des Hauptstroms des Gelben Flusses (Informationen von Lin Shengrui und Illustration von Li Yuxiao)

Der Mittellauf des Gelben Flusses ist das Gebiet der Lösshochebene. Aufgrund der anhaltenden Dürre ist die Oberflächenvegetation spärlich und die Widerstandsfähigkeit gegen Regenerosion gering. Durch starke Regenfälle und Überschwemmungen im Sommer wurden große Mengen des freiliegenden Lösses an der Oberfläche in den Fluss gespült. Im Unterlauf ist der Gelbe Fluss breit und flach und die Fließgeschwindigkeit verlangsamt sich, was wiederum die Fähigkeit des Wassers, Sand mit sich zu führen, verringert. Etwas grobkörniger Sand setzt sich ab, wodurch der Fluss Jahr für Jahr versandet und ein „hängender Fluss“ entsteht, dessen Flussbett viel höher liegt als der Boden außerhalb des Deiches. Gleichzeitig ist es schwierig, die heftigen und tosenden Fluten zurückzuhalten, da das Flussbett und sogar die meisten Deiche aus losem Sand bestehen. Dies hat in der Vergangenheit zu häufigen Durchbrüchen und Umleitungen im Unterlauf des Gelben Flusses geführt. Jeder Bruch würde eine beispiellose Katastrophe auslösen, bei der „Wasser den Golden Mountain und unfruchtbares Land im Umkreis von Tausenden von Kilometern überfluten würde“.

In der Antike kontrollierte Dayu Überschwemmungen, indem er drei Schleusen öffnete, den Fluss ausbaggerte und das Wasser nach Osten ins Meer umleitete. Dayu wurde daher in die Geschichte aufgenommen. Der Legende nach wurde dem Dorf Xiaolangdi aufgrund des „nächtlichen Verlusts von Danyang“ auch der von Dayu vergebene Name verliehen und es wurde als Vorbild für die Aufopferung der eigenen Interessen zum Wohle der gesamten Gemeinschaft gepriesen. Doch Tausende von Jahren sind vergangen und noch immer kommt es häufig zu Überschwemmungen im Gelben Fluss. Berühmte Wasserschutzexperten haben im Laufe der Zeit hart gearbeitet, jedoch mit wenig Erfolg. Um die historische „chronische Krankheit“ der häufigen Überläufe im Unterlauf des Gelben Flusses zu heilen, wurden seit der Gründung des Neuen China nicht nur die Ufer des Gelben Flusses erhöht und verbreitert, sondern auch nacheinander große Stauseen wie Longyangxia, Liujiaxia, Wanjiazhai und Sanmenxia gebaut. Der 2001 erbaute Xiaolangdi-Stausee hat den Hochwasserschutzstandard im Unterlauf des Gelben Flusses auf ein Jahrtausendniveau angehoben.

Ableitung von Hochwasser durch das Xiaolangdi-Wasserschutzprojekt (Fotoquelle: Tuchong Creative)

Vergangenheit und Gegenwart des Xiaolangdi-Projekts

Die Idee des Xiaolangdi-Stausees wurde bereits in den 1930er Jahren vorgeschlagen. Damals schlugen einige Wasserschutzexperten vor, am Gelben Fluss Dämme zu bauen, um dem Gelben-Fluss-Drachen Ketten anzulegen. Drei Staudammstandorte befanden sich in Sanmenxia, ​​Dalongmen und Xiaolangdi. Aufgrund häufiger Kriege und turbulenter Zeiten konnte diese Idee jedoch nur eine Fantasie sein. Nach der Gründung des neuen China legte Deng Zihui, der damalige stellvertretende Ministerpräsident des Staatsrates, auf der zweiten Tagung des Ersten Nationalen Volkskongresses im Juli 1955 einen Bericht über den umfassenden Plan zur Bekämpfung der Überschwemmungen des Gelben Flusses und zur Entwicklung der Wasserwirtschaft am Gelben Fluss vor. Das Projektpaket zur Kontrolle des Wassers und Sandes des Gelben Flusses umfasste das Sanmenxia-Wasserschutzprojekt und das Xiaolangdi-Wasserschutzprojekt.

Das Sanmenxia-Projekt, der „erste Staudamm am Gelben Fluss“ (Fotoquelle: Tuchong Creative)

Am 13. April 1957 begann der Bau des Sanmenxia-Wasserschutzprojekts. Es handelt sich um das erste groß angelegte Wasserschutzprojekt, das im Hauptstrom des Gelben Flusses errichtet wurde und dessen Hauptzweck der Hochwasserkontrolle und umfassenden Nutzung ist. Im September 1960 war das Projekt im Wesentlichen abgeschlossen. Das Problem des Hochwasserschutzes an den Nebenflüssen des Gelben Flusses, wie dem Yiluo und dem Qin, ist jedoch noch nicht gelöst. Der Bau des Xiaolangdi-Wasserschutzprojekts steht unmittelbar bevor.

Im Herbst 1954 betrat ein über 500-köpfiges geologisches Erkundungsteam der Yellow River Conservancy Commission Xiaolangdi und begann mit langfristigen und detaillierten Erkundungs- und Bohrarbeiten im Xiaolangdi-Gebiet des Gelben Flusses. Anschließend rückten nacheinander das geologische Team, das Bergteam, das geophysikalische Team und das Vermessungsteam der Yellow River Conservancy Commission an. Die Baoshan-Hydrologiestation der Yellow River Conservancy Commission wurde ebenfalls in das Dorf Xiaolangdi verlegt, um hydrologische Daten aus erster Hand über Xiaolangdi am Gelben Fluss zu erhalten. Am 9. April 1991 wurde das Xiaolangdi-Wasserschutzprojekt offiziell in den nationalen Plan aufgenommen und der Baubeginn war für den Zeitraum des Achten Fünfjahresplans geplant. Am 12. September 1994 verkündete Li Peng, der damalige Ministerpräsident des Staatsrates, feierlich: „Der Bau des Xiaolangdi-Wasserkraftprojekts am Gelben Fluss hat begonnen!“ Die Bauzeit des Xiaolangdi-Projekts betrug 11 Jahre. Am 28. Oktober 1997 wurde der Gelbe Fluss erfolgreich umgeleitet; am 9. Januar 2000 begann die erste Einheit mit der Stromerzeugung; und im Dezember 2001 wurde das Projekt abgeschlossen. Am 7. April 2007 wurde das Xiaolangdi-Wasserschutzprojekt erfolgreich auf nationaler Ebene umfassend fertiggestellt.

Das Xiaolangdi-Projekt entspricht internationalen Praktiken und hat das System zur Verantwortung der juristischen Person des Projekts, das Ausschreibungssystem, das Bauüberwachungssystem und das Vertragsmanagementsystem vollständig implementiert. Drei internationale Konsortien, bestehend aus 14 Unternehmen und Baueinheiten aus vier Ländern, erhielten den Zuschlag für den Bau von drei Tiefbauprojekten: dem Staudammprojekt, dem Hochwasserabflusssystemprojekt und dem Wasserumleitungs- und Stromerzeugungssystem. Sie brachten ausländisches Kapital, Technologie, Talente und fortgeschrittene Managementerfahrung ein und entwickelten ein internationales Engineering-Management-Modell mit chinesischen Merkmalen. Der Xiaolangdi-Projektdamm ist ein schräger Steinschüttdamm mit einer maximalen geplanten Dammhöhe von 154 Metern, einer Dammkronenlänge von 1.667 Metern, einer Dammkronenbreite von 15 Metern und einer maximalen Dammfußbreite von 864 Metern. Mit dem Bau des Staudamms wurde begonnen. Das Füllvolumen beträgt 518.500 Kubikmeter. Die Beton-Sickerwasserschutzmauer des Fundaments ist 1,2 Meter dick und 80 Meter tief. Sein Füllvolumen und die Beton-Sickerschutzmauer sind die größten des Landes. Das Xiaolangdi-Wasserschutzprojekt hat eine wichtige strategische Lage, ist ein Großprojekt, weist komplexe geologische Bedingungen, besondere Wasser- und Sandbedingungen sowie strenge Betriebsanforderungen auf. Chinesische und ausländische Wasserschutzexperten bezeichnen es als eines der komplexesten Wasserschutzprojekte der Welt.

Modell des geneigten Kern-Steinschüttdamms des Xiaolangdi-Stausees (Foto von Wang Lili/Fotoe

Die Ufer des Xiaolangdi-Stausees sind Xiaoshan, Shaoshan und Mangshan des Qinling-Gebirges; und der Wangwu-Berg der Zhongtiao-Bergkette und der Taihang-Bergkette. Durch seine Fertigstellung können die Überschwemmungen des Gelben Flusses wirksam kontrolliert und der Hochwasserschutzstandard von Huayuankou im Unterlauf des Gelben Flusses von einmal in sechzig Jahren auf einmal in tausend Jahren erhöht werden. Dadurch wird die Gefahr von Eisüberschwemmungen im Unterlauf des Gelben Flusses im Wesentlichen beseitigt und die Versandung des flussabwärts gelegenen Flussbetts verlangsamt. Der Xiaolangdi-Stausee kann außerdem langfristig den Abfluss, der nicht durch Überschwemmungen verursacht wird, wirksam regulieren und die Wassermenge für die städtische und industrielle Wasserversorgung, Bewässerung und Stromerzeugung erhöhen. Es befindet sich an einer Schlüsselposition, die den Ober- und Unterlauf verbindet, das Wasser und den Sand im Unterlauf kontrolliert und 100 % der vom Gelben Fluss transportierten Sedimente kontrolliert.

Praxis der Wasser- und Sedimentregulierung im Xiaolangdi-Projekt

Um sicherzustellen, dass der Xiaolangdi-Stausee über mehr Kapazitäten zur Hochwasserkontrolle verfügt, ordnet die „Hochwasserkontrollzentrale des Gelben Flusses“ jedes Jahr vor der Hochwassersaison an, dass eine große Menge des zuvor gespeicherten Wassers aus dem Stausee abgelassen wird. Um dem abgelassenen Wasser eine größere Bedeutung zu verleihen, organisierte die Yellow River Conservancy Commission Experten des Yellow River Water Science Institute, des Design Institute, des River Affairs Bureau, des Hydrological Bureau und anderer relevanter Abteilungen. Durch experimentelle Demonstrationen und Forschungen am Yellow River-Modell entwickelten sie einen vollständigen Satz praktischer Pläne zur Kontrolle des Yellow River, die sogenannte Wasser- und Sandregulierung. Ziel ist es, die begrenzten Wasserressourcen zu nutzen und möglichst viel Schlamm aus dem Sanmenxia-Stausee ins Bohai-Meer zu transportieren. Seit Juni 2002 wird Sand flussaufwärts des Sanmenxia-Stausees gespült und aufgewirbelt (mit dem Ziel, den „Tongguan-Pegel“ abzusenken – gemeint ist der entsprechende Wasserstand in Abschnitt 6 der hydrologischen Station Tongguan am Gelben Fluss, wenn die Hochwasserströmung 1.000 Kubikmeter pro Sekunde beträgt. Seine Veränderungen zeigen die Verschlammung des Unterlaufs des Weihe-Flusses) und durch die Sandablasslöcher des Sanmenxia-Stausees abgelassen. Die Entladung des Xiaolangdi-Stausees erfolgt nach dem Prinzip der „heterogenen Dichteströmung“ (Wasserkörper mit unterschiedlicher Dichte fließen in Schichten in einer im Wesentlichen konstanten und gleichmäßigen Flüssigkeit, beginnend am „Eintrittspunkt“ wird das Wasser im Stausee oben klar und unten trüb, wobei das trübe Wasser in der Mitte des Wasserkörpers fließt).

Schematische Darstellung des Dichteflusses (Fotoquelle: Hydrology and Water Resources Bureau der Yellow River Conservancy Commission)

Von 2018 bis 2021 unternahmen die Entscheidungsträger am Gelben Fluss einen mutigen Versuch, den Xiaolangdi-Stausee vor der Hochwassersaison zu leeren (unter der Prämisse, nach der Hochwassersaison ausreichend Wasser bereitzustellen, um dem Stausee die Funktion der Dürreresistenz und der Unterbrechung des Abflusses flussabwärts zu verleihen, wofür genaue mittel- und langfristige Prognosen zur Unterstützung erforderlich sind). Sie nutzten die gemeinsame Bewirtschaftung der Wanjiazhai- und Sanmenxia-Stauseen und die im mittleren Lauf entstehenden Überschwemmungen, um den in den Sanmenxia- und Xiaolangdi-Stauseen abgelagerten Schlamm frühzeitig auszuspülen. Während dieser Zeit war der Autor an der hydrologischen Station Xiaolangdi und konnte mit eigenen Augen den von der hydrologischen Station überwachten maximalen Sedimentgehalt beobachten, der Jahr für Jahr von weniger als 2 Kilogramm pro Kubikmeter im Jahr 2017 auf 378 Kilogramm pro Kubikmeter im Jahr 2021 anstieg. Der Spüleffekt des Reservoirs war sehr deutlich.

Der Xiaolangdi-Stausee reguliert Wasser und Sediment sowie das Muster, das durch das Rinnsal entsteht, wenn der Wasserstand im Stausee sinkt (Bildquelle: Tuchong Creative)

Um zu verhindern, dass sich der abgelassene Schlamm im flussabwärts gelegenen Kanal ansammelt, werden die vier Stauseen Sanmenxia, ​​Xiaolangdi, Luhun und Guxian in der späteren Phase gemeinsam bewässert, um eine große Menge an sauberem Wasser abzugeben und den flussabwärts gelegenen Kanal zu spülen und die Hochwassertragfähigkeit des flussabwärts gelegenen Kanals sicherzustellen. Um die tatsächliche Wasserdurchflusskapazität des Hauptkanals im Unterlauf des Gelben Flusses zu überprüfen, hat die Hochwasserschutzzentrale des Gelben Flusses am 28. Juni 2020 den maximalen Abfluss des Xiaolangdi-Stausees auf 5.680 Kubikmeter pro Sekunde angepasst. Am 1. Juli erreichte der Abfluss am Kontrollpunkt Aishan flussabwärts 4.800 Kubikmeter pro Sekunde, doch entlang der gesamten Flussstrecke gab es kein Überschwemmungsgebiet. Statistiken zufolge betrug die durchschnittliche Auswaschungstiefe des Flussbetts im Unterlauf des Gelben Flusses vor der Hochwassersaison 2020, also nach fast 20 Jahren Wasser- und Sandregulierung, ein bis zwei Meter. Dadurch erhöhte sich die Wasserdurchflusskapazität des Hauptflusskanals um etwa 200 Kubikmeter pro Sekunde. Solche Ergebnisse sind erfreulich.

Xiaolangdi-Stausee, singende Fischerboote am Abend (Fotoquelle: Tuchong Creative)

Fast zwanzig Jahre sind vergangen. Das Xiaolangdi-Wasserkraftprojekt spielt nicht nur eine Rolle beim Hochwasserschutz, der Eisverhütung, der Schlammreduzierung, der Wasserversorgung, der Bewässerung und der Stromerzeugung, sondern hat sich auch zu einer nationalen Touristenattraktion der Stufe 4A mit wunderschöner Landschaft und tiefgründiger Kultur entwickelt. Er ist einer der zehn beliebtesten Touristenattraktionen in der Provinz Henan und ist als „Kleiner Tausend-Inseln-See im Norden“ bekannt. Inländische und ausländische Touristen konnten das visuelle Fest des Xiaolangdi-Wasserschutzprojekts genießen.