据研究指出，小浪底水库调水调沙对流量的要求很高：3500~4000m/s的下泄流量不得低于5天，2600m/s的下泄流量不得低于6天，这就意味着10多天都要处于高流量的敞泄状态。
(相关资料图)
小浪底排沙
据此推算，冲沙所需要的水量至少为30亿m，而小浪底调水调沙的专用库容仅有10亿m。为实现排沙必须选在汛期与三门峡、万家寨同时联动，方能实现异重流排沙。异重流就是一种高含沙流体状态。
小浪底上游的万家寨水库，其调节库容仅有4.45亿m，此水库还担负着为陕西和内蒙古供水的重要任务。至于三门峡水库，蓄水水位为305米时库容仅有0.49亿m。因此，即便万家寨和三门峡两座水库全力下泄库水，还是会存在15亿m的巨大空缺！唯一排沙时机就是等上游洪峰。
三门峡泄洪
为何排沙需要那么大的流量？这是因为河面越宽水越浅流速就越慢，水中泥沙就会沉淀。异重流浓度越高需要的流速就越大。黄河平均宽度达到500米，一般水深2至3米，要确保异重流不沉积，必须保持3500m³/秒以上的流量，水深达到4~5米。
黄河洪峰
那为啥3500m³/秒需要不低于6天的流量呢？这是因为从小浪底到出海口有888公里，异重流以每秒2米的速度需要5天才能到达出海口，并且异重流排完之后需要用清水再冲6天，以确保异重流全部入海。这么一个流程就需要30亿方黄河水，并且要在11天内排完。几乎是闸门全部打开泄流，缺水才是小浪底异重流排沙的难处及瓶颈。
干枯的黄河河床
那么有没有小流量的排沙办法呢？答案是肯定的。我们只需要满足流速就能确保异重流稳定下泄。如何小流量又确保流速？道理很简单，就是缩窄河槽。如果在黄河中隔离出一条宽50米的独立泄洪排沙通道，那么每次排沙最少5亿方水就够了，下泄流量控制在500m³/秒以上就行了，如果每年拿出50亿方水用来排沙，那么可以连续排沙100天，这近似日常下泄放水量。
清澈冬季黄河水
这样就可以通过小浪底底孔将泥沙排入排沙通道，上部清水排入主河道。排沙通道50米宽，主河道400米宽。排沙期间可以用疏浚抽沙船将主河道泥沙排入排沙通道排入大海。这样可以逐步将主河道河床疏浚到两岸地平面以下。排沙通道在长期冲刷下河床也会不断下沉。
自沉式护堤示意图
由于排沙通道的水流湍急，冲刷严重，并且河床不断下沉，这对两岸护堤构成了巨大的挑战。为了适应这些变化，护堤必须采用模块化护堤板自沉护堤的方式。此外，考虑到泥沙不宜排入渤海区，排沙通道可考虑在兰考改道南流，经由商丘、砀山、微山湖、骆马湖、苏北灌溉总局注入黄海。这一过程将全程封闭，并通过下沉隧道穿过其他河流。由于通道较窄且沿着黄河故道修建，工程拆迁量仅相当于修一条高速公路。
运河繁忙景象
独立排沙通道建成后，将有利于主河道的疏浚改造。通过疏通主河道，可以达到一级内陆通航标准，实现黄河航运。鉴于黄河水资源紧缺的情况，可考虑设置多道船闸以避免水源流失，从而更好地统筹建设黄河大运河。
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