ダムの知識 |小浪堤：静かな湖に荒波が現れ、数千マイルにわたって浸水した浜辺はない

黄河の水と堆積物の規制について話すとき、小浪底貯水池について言及する必要があります。小浪堤ダムを理解するには、まず黄河を理解する必要があります。

気まぐれな母なる川

黄河は、全長5,464キロメートル、流域面積75万平方キロメートル以上で、長江に次ぐ中国第2位の河川です。青海チベット高原のバヤンカラ山脈の北麓、標高4,500メートルのユグル盆地に源を発し、青海省、四川省、甘粛省、寧夏回族自治区、内モンゴル自治区、山西省、陝西省、河南省、山東省の9つの省と自治区を流れ、最終的に渤海に流れ込みます。黄河は、その流れの中で、長く華麗な地域民族文化を育み、中華民族発祥の地でもあります。しかし、黄河は変わりやすい性質を持っています。川は中国国民を養う一方で、しばしば進路を変えて堤防を決壊させ、村々を飲み込み、農作物を洪水に襲う。

黄河本流の主要な水利拠点の分布（情報提供：林勝瑞、イラスト：李玉暁）

黄河の中流域は黄土台地となっている。長期にわたる干ばつのため、地表の植生はまばらで、雨による浸食に対する抵抗力は低い。夏の大雨と洪水により、地表に露出した大量の黄土が川に流されました。下流域では黄河は幅が広く浅いため、流速が遅くなり、砂を運ぶ水力も低下します。粗い砂が沈殿し、川底が堤防の外側の地面よりずっと高くなる「懸垂川」が形成され、川底は年々堆積していき、川底が堤防の外側の地面よりずっと高くなる「懸垂川」が形成されていきます。同時に、河床や堤防のほとんどが緩い砂でできているため、激しく轟く洪水を抑えることが難しく、歴史上、黄河下流域では頻繁に決壊や流路変更が発生しました。それぞれの決壊は「ゴールデンマウンテンと何千マイルにもわたる不毛の地を水浸しにする」という前例のない災害を引き起こすだろう。

古代、大禹は三つの門を開き、川を浚渫し、水を東の海に流すことで洪水を制御しました。こうして大禹は歴史に記録された。伝説によれば、小浪底村は「丹陽の夜の喪失」により大禹からその名を授けられ、村全体のために自らの利益を犠牲にする模範として称賛されたという。しかし、何千年も経った今でも、黄河の洪水は頻繁に発生しています。昔から有名な水利専門家たちが懸命に努力してきましたが、成果はほとんど出ていません。新中国の建国以来、黄河下流域で頻繁に起こる決壊という歴史的「慢性病」を治すために、黄河の堤防をかさ上げして拡幅しただけでなく、竜羊峡、六家峡、万家寨、三門峡などの大型貯水池も次々と建設された。 2001年に建設された小浪堤ダムは、黄河下流域の洪水制御基準を1000年に一度のレベルにまで引き上げた。

小浪堤水利プロジェクトが洪水水を排出する様子（写真提供：土城クリエイティブ）

小浪底プロジェクトの過去と現在

小浪底貯水池の構想は1930年代に早くも提案されました。当時、一部の水利専門家は黄河にダムを建設して黄河竜に鎖をかけることを提案した。ダム建設予定地は三門峡、大龍門、小浪堤の3カ所であった。しかし、頻繁な戦争や不安定な時代により、この考えは単なる空想に過ぎませんでした。新中国の建国後、1955年7月に開催された第一回全国人民代表大会第二回会議において、当時の国務院副総理であった鄧子輝が黄河の洪水を治め、黄河水利を開発するための総合計画についての報告書を提出した。黄河の水と砂を制御するための一連のプロジェクトには、三門峡水利プロジェクトと小浪堤水利プロジェクトが含まれていました。

「黄河初のダム」三門峡プロジェクト（写真提供：Tuchong Creative）

1957年4月13日、三門峡水利プロジェクトの建設が開始されました。これは、洪水防止と総合利用を主な目的として黄河本流に建設された初の大規模水利プロジェクトです。 1960年9月にプロジェクトは基本的に完了しました。しかし、怡羅江や秦江など黄河支流の洪水対策問題は解決されていない。小浪堤水利プロジェクトの建設は間近に迫っています。

1954年秋、黄河管理委員会の500人以上の地質調査チームが小浪底に入り、黄河の小浪底地域で長期にわたる詳細な調査と掘削作業を開始しました。その後、黄河管理委員会の地質チーム、山岳チーム、地球物理学チーム、測量チームが次々と移動した。黄河小浪底の水文データを直接入手するため、黄河管理委員会の宝山水文観測所も小浪底村に移転された。 1991年4月9日、小浪堤水利プロジェクトは正式に国家計画に組み入れられ、第8次5カ年計画期間中に建設が開始される予定となった。 1994年9月12日、当時の国務院総理であった李鵬は、「黄河小浪底水力発電プロジェクトの建設が開始されました！」と厳粛に発表しました。小浪底プロジェクトは11年の建設期間に入りました。 1997年10月28日、黄河の水路変更に成功しました。 2000年1月9日に最初のユニットが発電を開始しました。そして2001年12月にプロジェクトは完了しました。 2007年4月7日、小浪底水利プロジェクトは国家総合竣工検収に合格しました。

小浪底プロジェクトは国際慣行に沿っており、プロジェクト法人責任制度、入札制度、施工監理制度、契約管理システムを全面的に実施している。 4カ国14社と建設会社からなる3つの国際コンソーシアムが、ダムプロジェクト、洪水排水システムプロジェクト、水路転換・発電システムという3つの土木プロジェクトの建設を落札した。外国の資本、技術、人材、先進的な管理経験を導入し、中国の特色ある国際エンジニアリング管理モデルを形成しました。小浪底ダムは、最大設計ダム高154メートル、ダム頂長1,667メートル、ダム頂幅15メートル、最大ダム底幅864メートルの傾斜コアロックフィルダムです。ダム本体の工事は既に開始されており、充填量は518,500立方メートル、基礎コンクリート防透水壁の厚さは1.2メートル、深さは80メートルとなっている。盛土量やコンクリート防漏壁は国内最大級です。小浪堤水利プロジェクトは、重要な戦略的地位、大規模なプロジェクト、複雑な地質条件、特殊な水と砂の条件、そして厳しい運営要件を備えています。これは中国と海外の水利専門家によって世界で最も複雑な水利プロジェクトの一つと呼ばれています。

小浪堤ダムの傾斜コアロックフィルダムの模型（撮影：王麗里/Fotoe

小朗堤貯水池の岸辺は、秦嶺山脈の蕭山、韶山、望山です。中条山脈と太行山脈の王武山。完成すれば、黄河の洪水を効果的に抑制し、黄河下流の花園口の洪水制御基準を60年に1回から1000年に1回に引き上げることができ、黄河下流の氷河洪水の脅威を基本的に排除し、下流の河道の土砂堆積を遅らせることができる。小浪堤貯水池は長期的には非洪水流出を効果的に調整し、都市や工業用水の供給、灌漑、発電のための水量を増やすこともできます。上流と下流を結び、下流の水と砂を制御する要衝に位置し、黄河が運ぶ土砂の100％を制御します。

小浪堤プロジェクトにおける水と土砂の規制の実践

小浪堤ダムの洪水調節能力をより高めるため、毎年洪水期の前に「黄河洪水管理指揮部」はダムに大量の貯水池水を事前に排出するよう命令する。黄河水利委員会は、排水の役割をさらに高めるため、黄河水科学研究所、設計研究所、河川局、水文局などの関連部門の専門家を組織し、黄河モデルの実験実証と研究を通じて、水砂管理と呼ばれる黄河管理の一連の実践的な計画を策定しました。限られた水資源を活用し、三門峡貯水池に堆積した泥をできるだけ多く渤海に輸送することが目的です。 2002年6月以来、三門峡貯水池の上流で砂が流され、かき混ぜられ（「潼関標高」を下げることが目的。潼関標高とは、黄河潼関水文観測所第6区で洪水流量が1,000立方メートル/秒のときの対応する水位を指す。その変化は渭河下流域の沈泥化を明らかにする）、三門峡貯水池の排砂孔から排出されている。小浪堤ダムの水は、小浪堤ダムの「不均質密度流」（異なる比重の水体が「入口」から始まり、基本的に一定で均一な流体の中で層状に流れ、ダムの水は上部が透明で下部が濁り、濁った水が水体の中央を流れる）の原理を使用して排水されます。

密度流の模式図（写真提供：黄河管理委員会水文水資源局）

2018年から2021年にかけて、黄河の政策決定者は、洪水期前に小浪堤ダムを空にする大胆な試みを行った（洪水期後に十分な水を確保し、ダムに干ばつ抵抗と下流の流れを遮断する機能を提供するという前提で、これには正確な中長期予測が必要である）。そして、万家寨ダムと三門峡ダムの共同ディスパッチと中流域で発生した洪水を利用して、三門峡ダムと小浪堤ダムに堆積したシルトを早期に排出した。この期間中、筆者は小浪底水文観測所を訪れ、水文観測所が監視する最大堆積物含有量が2017年の1立方メートル当たり2キログラム未満から2021年には1立方メートル当たり378キログラムへと年々増加するのを自分の目で目撃した。貯水池の洗浄効果は非常に明白であった。

小浪堤貯水池は水と堆積物を調節し、貯水池の水位が下がると滴り落ちる水によって形成される模様（画像提供：Tuchong Creative）

排出された土砂が下流の河道に堆積するのを防ぐため、後期には三門峡、小浪底、鹿渾、古県の4つの貯水池が共同で出動し、大量の清水を排出して下流の河道に流し込み、下流の河道の耐洪水能力を確保する。 2020年6月28日、黄河下流の主流路の実際の通水能力を検証するため、黄河洪水管理指揮部は小浪底貯水池の最大放流量を毎秒5,680立方メートルに調整した。 7月1日、下流の愛山検問所の流量は毎秒4,800立方メートルに達したが、下流全域に氾濫原は存在しなかった。統計によると、2020年の洪水期前までに、約20年間の水砂規制を経て、黄河下流域の河床の平均洗掘深は1～2メートルに達し、本流の流水能力は毎秒約200立方メートル増加した。このような結果は満足のいくものです。

小浪堤ダム、夕方に漁船が歌う（写真提供：土城クリエイティブ）

約20年が経ちました。小浪底水力発電プロジェクトは、洪水防止、防氷、沈泥減少、給水、灌漑、発電などの役割を果たすほか、美しい景観と奥深い文化を備えた国家4A級の観光地としても発展しています。河南省のトップ10の観光スポットの一つであり、「北の小千島湖」として知られています。国内外の観光客は、小浪底水利プロジェクトがもたらす視覚的な饗宴を楽しむことができた。