關于黃河治理的假設干重大問題〔作者:___________單位:___________:___________〕

摘要：黃河近期治理的問題有:(1)黃河徑流量能否被“吃干喝凈〞;(2)下游河道控導工程建設問題;(3)艾山以下河道淤積問題;(4)北金堤滯洪區問題.答復黃河能否實現長治久安的問題,必須要研究答復:(1)黃土高原治理問題;(2)中游干流水庫的作用問題;(3)南水北調與黃河治理的關系問題;(4)黃河下游改道問題.作者在提出上述問題的同時,還提出了研究解決問題的根本思路和途徑.

關鍵詞：黃河治理

1關于黃河近期治理的有關問題

1.1黃河徑流量能否被“吃干喝凈〞

進入90年代以來,黃河下游年年都發生斷流.截至目前,最嚴重的斷流年份是1997年,利津斷面累計斷流時間長達226d,斷流河道長度自河口至開封柳園口達704km,占整個黃河下游河道長度的90%.這一年,黃河入海的徑流量僅有18.5億m3,僅占黃河多年平均徑流量的3%,黃河徑流量根本上被“吃干喝凈〞.針對這種情況和開展的趨勢,有關方面和專家有兩種意見.一種意見認為,斷流會引起一系列經濟、社會和環境問題,因此,應采取有力措施扼制斷流現象;另一種意見認為,黃河斷流沒什么了不起,并用海河斷流和美國科羅拉多河的實例加以佐證.這兩種意見,集中地反映了黃河治理開發的方略問題.筆者認為,黃河由于大量泥沙存在,治理和開發的方略不同于其他河流,黃河徑流量絕不能被“吃干喝凈〞.上述第二種意見用海河和美國科羅拉多河的例證不能說明黃河徑流量是可以“吃干喝凈〞的.

1.1.1海河斷流帶來的問題

由于經濟開展對地表水利用程度的不斷提高,再加之多年干旱,海河流域的入海水量逐年減少.據統計,平均入海水量60年代為162億m3,70年代為116億m3,80年代以來,枯水時入海水量僅有14億m3.有些排洪的主要河道根本上全年斷流(如獨流減河自1967年興建工農兵防潮閘以來,長期處于閉閘狀態).入海水量的銳減,加劇了河道內水沙不平衡狀態,造成中下游河道嚴重淤積.一些主要入海河道全年中幾乎90%以上的時間均被潮汐水流所控制.由于潮汐動力的影響,這些河道及河口閘下泥沙淤積日趨嚴重,河道泄洪能力急劇減小.如永定新河的泄洪能力已由設計的1400m3/s降至260m3/s,下降了80%以上.

河道斷流使下游地區的水資源十分緊缺,不得不大規模開采地下水,導致地下水處于嚴重超采狀態,從而使大面積地下水位下降,繼而造成大面積地面沉降、局部根底設施受損、建筑物沉陷裂縫和海水入侵等.此外,河道徑流量的日益減少,造成污徑比急劇上升,處于下游地區的河北省一些地區群眾因飲用污水,肝病、痢疾和癌癥等發病率明顯上升,家畜、家禽飲用污水后死亡現象時有發生.綜上所述,海河流域斷流所帶來的問題是極其嚴重的,生活在海河下游地區的人民群眾苦不堪言,因此,不能用海河斷流作為黃河斷流“沒什么了不起〞的佐證.

1.1.2美國科羅拉多河面臨的問題

科羅拉多河被稱作美國西南部的生命線,發源于落基山脈科羅拉多山西側,流經美國的科羅拉多、猶他、亞利桑那、內華達、加利福尼亞等州,最后在墨西哥北部匯入加利福尼亞灣.1922年,由商業部長胡佛主持,美國7個州的代表參與擬定了科羅拉多河協議.協議將科羅拉多河人為劃分為上、下兩個區域,規定每個區域擁有92.5億m3的水資源使用權.另外,為了平衡,將18.5億m3水資源留給下游的墨西哥.該協議主要以水資源利用為主,未考慮環境用水.

1935年,美國科羅拉多河上建成了第一座大壩——胡佛壩,之后,又先后興建了14座控制性水庫和32項灌溉工程,使該河在美國境內的水庫總庫容達740億m3,約是美國境內年平均徑流量208億m3的3.6倍.科羅拉多河興利工程體系形成后,水資源一直保持供大于需.到1997年,由于局部州將自己剩余水量引走,用于補充地下水,局部州超量使用1922年協議分水量,第一次出現需大于供的情況.近兩年,每年大約缺水12億m3.這樣,河道下游和河口地區出現了以下情況:(1)河道萎縮;(2)河道環境、水質惡化.河口地區徑流量,除了每年極少量的超額洪水外,通常只有極少量的水質較差的灌區排水;(3)下游濕地面積大幅度減少,野生生物失去生存條件,不少生物瀕臨滅絕.

為此,美國目前正在研究采取以下對策:(1)增加環境用水份額,討論簽署新的用水協議,要求保存適當的環境用水流量,該局部水量下游不得引用;(2)研究人工模擬洪水,改善下游河道環境;(3)繼續興建污水處理工程.

由此可見,將美國科羅拉多河下泄水資源量的減少作為黃河斷流“沒什么了不起〞的佐證,也是不恰當的.

1.2下游河道控導工程建設問題

黃河下游屬游蕩性河道,作為歷史上黃河下游三大決口形式之一的“沖決〞,就是在河勢沒有被控制的情況下,突然變化,發生“橫河〞、“斜河〞,水流頂沖堤身造成的.因此,河道控導工程建設,是保障黃河下游防洪平安必不可少的重要措施之一.

經過幾十年的建設,目前,陶城鋪以下河段的河勢已根本得到控制,高村至陶城鋪河段的河勢已初步得到控制,高村至孟津白鶴300km長的河段只布設了一局部控導工程,河勢游蕩變化仍很劇烈.特別是高村至桃花峪河段,河長206km,堤距寬5～10km,最寬處達24km,河槽一般寬3～5km,是黃河下游沖淤變化最為劇烈的河段,歷史上黃河下游的重大改道都發生在本河段.黃河在這一河段發生決口造成的淹沒面積最大.因此,該河段的防洪成為黃河下游防洪的重中之重.

人民治黃50多年來,黃河下游河道治理的工程重點一直是堤防的加高加固,特別是1998年長江、松花江發生大洪水后,國家用于大江大河堤防加高加固的投資力度進一步增加,就黃河下游河道的實際情況看,在投資有限的情況下,首先確保對堤防進行加高加固無疑是正確的,但面對小浪底水庫即將于2001年全部竣工并投入運用,下游河道的控導工程建設已顯得迫在眉睫.

國內外工程實踐證明,水庫修建后都將對其下游河道的河勢演變產生不同程度的影響,在多沙河流上修建的水庫更是如此.小浪底水庫投入運用后,必將改變下游游蕩性河道的來水來沙條件,河道斷面形態將隨之發生調整.這種調整,將會造成兩方面的后果,一是使無控導工程的河段河道展寬,河勢演變加劇;二是對一些河段已有控導工程的平安帶來問題.為此,必須加緊研究并采取相應的防范對策.

首先,要對控導工程的原規劃進行修訂,而修訂的主要依據之一那么是物理模型試驗結果.值得提出的是,在以往的研究中,有關單位曾對此開展了大量的物理模型試驗和分析研究工作,但由于各方面條件的限制,河道初始地形采用的是較早些時期的實測大斷面資料,小浪底水庫的出庫水沙條件也是較早時期的研究結果,這些因素在一定程度上削弱了試驗結果的準確性和指導性.因此,當務之急是應用最新的河道初始地形和通過小浪底水庫運用方式研究得出的最新出庫水沙條件開展物理模型試驗,并據此對控導工程原規劃的適應性進行檢驗和修訂之后,按照修訂的控導工程規劃,抓住小浪底水庫投入運用前的有利時機(假設在小浪底水庫投入運用11后修建控導工程,那么由于河道展寬,灘地塌失,修建工程的難度和工程量都將大大增加),盡快使控導工程完善起來,特別是一些關鍵河段的控導工程(如趙口至黑崗口河段),假設不能及時修建,還可能對其下游河道已經修建的控導工程產生破壞性影響.同時,尚應依據試驗結果對已建控導工程的適應性進行調整.

再者,完成上述工作,也非一勞永逸.由于各方面的原因,小浪底水庫投入運用后,仍不能排除控導工程出險的可能性,因此,要及早作出搶險預案,以策平安.

1.3艾山以下河道淤積問題

三門峽水庫修建后,水庫運用經歷了3個階段:第一階段為蓄水攔沙期(1960年9月～1964年10月),黃河下游河道在來水變清條件下發生沖刷,而沖刷主要發生在高村以上河段;第二階段為滯洪排沙期(1964年10月～1973年10月),下游河道回淤,艾山以下河道發生嚴重淤積;第三階段為“蓄清排渾〞(非汛期來水較清,水庫可蓄水攔沙,用以滿足各種興利要求.在汛初降低壩前水位,利用汛期流量大,沖刷力強,把汛期來沙連同非汛期淤在庫內的泥沙全部排出庫外,到達年內沖淤平衡)期(1973年10月至今),高村以上河段少量減淤,艾山以下河段略有增淤.

小浪底水庫的減淤運用方式是在全面總結三門峽水庫運用的實踐經驗和黃河下游河道沖淤演變規律的根底上研究擬定的.在水庫調節運用中,規定汛初在下泄流量大于2500m3/s的情況下開始排沙,以防止目前三門峽水庫因調節能力缺乏而出現汛初“小水帶大沙〞造成下游河道嚴重淤積的不利狀況.同時,盡量減少下泄1000～2000m3/s流量的機率,盡量延長下泄3000～5000m3/s流量的時間.值得考慮的是,盡管采取上述運用方式對艾山以下河道減少淤積和增加沖刷是非常有利的,但小浪底水庫在實際運用中能否維持這樣的運用方式,還受水庫上游來水來沙條件的制約.假設由于水沙條件的變化而使小浪底水庫無法采用上述理想的減淤運用方式,那么,艾山以下河道的淤積就不可防止.因此,應對小浪底水庫運用后,在不同水沙條件下艾山以下河道能否增加淤積進行深入研究,及早做到心中有數.當然,這項研究也應包括如何解決淤積后的防洪問題.如果艾山以下河段發生嚴重淤積,勢必會使這一河段的平安泄量(Q=11000m3/s)減小,并由此帶來一系列的防洪問題.針對這一問題,至少有三種可能的解決途徑:一是加高堤防,二是疏浚河道,三是提高東平湖滯洪區的運用機率.應及早對各種途徑的現實性和可行性進行研究,尋找有效對策,做好實施安排.

1.4北金堤滯洪區問題

北金堤滯洪區,位于鄭州花園口下游約190km左岸臨黃堤與北金堤之間的區域.建國初期,鑒于黃河干支流尚無控制洪水的工程,經國務院批準,辟為滯洪區.滯洪區有效分洪量20億m3,面積2316km2,涉及豫、魯兩省7個縣(市)約152萬人.該滯洪區的運用原那么是:當花園口發生22000m3/s以上洪水,三門峽、故縣、陸渾水庫攔洪,東平湖滯洪區充分運用后仍無法解決時,報請國務院批準,開閘分洪.北金堤滯洪區建成40多年來,雖沒有運用過一次,但每年汛期地方政府和群眾都要做好分、滯洪準備.因此,群眾生產情緒難以安定,經濟建設和開展受到限制,特別是在滯洪區內發現石油后,中原油田正在加緊開發,滯洪安排與工農業生產之間矛盾更加突出.值得深入研究的是,小浪底水庫投入運用后,憑借其40.5億m3的防洪庫容,對花園口1000年一遇的洪水,可將其洪峰流量由34420m3/s削減至22500m3/s,接近下游堤防設防流量(Q=22000m3/s),即“使下游防洪標準由目前的60年一遇提高到1000年一遇〞.也就是說,小浪底水庫投入運用后,北金堤滯洪區的運用標準超過了1000年一遇,已大大超過了國家現行防洪標準.因此,應對北金堤滯洪區包括作為防御特大洪水應急措施在內的功能進行分析研究,明確提出保存與否的意見.假設不保存,可解除在本區域內限制經濟開展的所有條件.

2關于黃河長治久安問題

2.1黃土高原治理問題

黃河難以治理的癥結是,水少沙多,水沙不平衡.黃河的沙量之多,含沙量之高,在國內外大江大河中是絕無僅有的.黃河泥沙的主要來源是黃土高原43.4萬km2的水土流失區.要答復黃河的長治久安問題,必須首先答復黃土高原的治理問題,即黃土高原能不能被治理?治理的根本途徑是什么?

40多年來,黃土高原地區的人民群眾在專家指導下,開展了多種形式的治理模式試驗,取得了可喜的成績.陜西省米脂縣的榆林溝,流域面積66km2,從50年代中期開始,以建立多元小生態系統為目的,開展了以梯田、林草和壩系三大措施為內容的綜合治理,目前治理程度已超過50%.通過綜合治理,不僅有效地改善了生態環境,促進了農、林、牧各業的開展,增加了群眾收入,而且使洪水和泥沙的下泄量分別減少了60%和74%.位于內蒙古準格爾旗的川掌溝小流域,流域面積147km2,從60年代初開始,大力修建谷坊、淤地壩和治溝骨干工程,經過30多年治理,目前治理程度已達78%,在取得明顯經濟效益的同時,也取得了顯著的攔沙效益(年攔沙量占流失量的88%).另據對黃土高原地區27條小流域的調查分析,水土流失治理程度平均達54%,人均產糧430kg,林草覆蓋率到達35%,減少土壤沖刷50%.70年代以來,黃土高原的水利水保措施平均每年減少入黃泥沙3億t左右.實踐證明,黃土高原是可以被治理的.黃河泥沙的80%以上來自黃土高原的丘陵溝壑區和高塬溝壑區,尤其是來自黃土丘陵溝壑區,由于地形破碎,植被稀少,年土壤侵蝕模數高達1萬～3萬t/km2.溝壑侵蝕以溝頭前進、溝底下切、溝岸擴張三種形式不斷向長、寬、深三個方向開展,是水力侵蝕與重力侵蝕相結合的產物.實踐證明,在這一地區修筑淤地壩,在壩區淤積逐漸增加和壩體逐漸加高過程中,抬高了溝道侵蝕基準面,使溝坡相對高度和坡度逐漸減小,當壩地面積與控制流域面積的比例足夠大、溝坡相對高度和坡度到達某一值后,重力侵蝕和溝蝕量變得很小,一定頻率的洪水及其挾帶的泥沙平鋪在壩地上,被壩地控制利用.因此,抬高溝道侵蝕基準面是黃土高原治理的根本途徑.

然而,由于各種原因,長期以來對壩系的相對穩定缺乏理論上的系統深入研究,到目前為止,壩系建設仍沒有可供參照的完整的技術標準體系,更缺乏維系壩系建設投入及運行的內外部機制和有關政策支持,致使這一可使當地群眾解決溫飽問題,同時也是治理黃土高原水土流失的最有效措施之一的壩系建設進展緩慢.因此,應大力開展上述問題的研究工作,用科學的理論指導壩系建設,推動壩系建設進程.

2.2中游干流水庫的作用問題

黃河的洪水和泥沙主要來自中游,下游為地上河,洪水和泥沙根本上進不了河道,再加之黃河洪水具有峰高量小的特點,因此,在中游干流上修建大水庫對控制洪水和泥沙具有極其重要的作用.但在黃河中游干流上具有控制意義的水庫畢竟十分有限,根據規劃,這樣的水庫共有4座,自上而下是磧口、古賢、三門峽和小浪底.目前,三門峽水庫為已建工程,水庫的攔沙庫容已經用完,水庫進入“蓄清排渾〞運用期.小浪底水庫在建,方案于2001年全部竣工,該水庫總庫容為126.5億m3,其中攔沙庫容75.5億m3,攔沙運用時間為30年,之后便進入“蓄清排渾〞運用期.磧口水庫的總庫容為125.8億m3,其中攔沙庫容97.8億m3,攔沙運用45年后,進入“蓄清排渾〞運用期.古賢水庫總庫容為160億m3,其中攔沙庫容114億m3,攔沙運用24年后,進入“蓄清排渾〞運用期.上述運用指標均為目前規劃的成果,這些規劃只是考慮了單庫存在的情況,而對于水庫全部建成或大局部建成后如何實現聯合優化調度,根本上沒有涉及或考慮的不多.人們關注上述4大水庫的聯合運用及其對黃河長治久安的奉獻,不僅關注初期攔沙作用,而且從某種意義上更加關注攔沙運用期之后的水庫運用方式及其減淤作用,也就是關心水庫的攔沙庫容全部淤滿后怎么辦?因為,相對于黃河的長治久安來說,初期的攔沙運用時間是短暫的.要答復黃河的長治久安問題,就不能不對上述問題進行深入的分析研究.

2.3南水北調與黃河治理的關系問題

我國的南水北調工程,是基于北方地區水資源緊缺問題而提出來并進行研究的.限于當前乃至今后一定時期我國國民經濟開展水平及國力的可能狀況,南水北調工程不可能把黃河下游的沖沙作為其供水對象.因此,目前研究的南水北調工程,無論東線、中線,還是西線,均未考慮與黃河治理的結合,即彼此是相互別離的.

然而,黃河的長治久安是我們追求的長遠目標,南水北調工程的供水對象,現在和近期不考慮黃河沖沙也許是合理的,但隨著國力的逐步增強,以及黃河水沙矛盾的日益突出,遠期情況下,南水北調與黃河治理再按相互獨立的系統考慮,就不盡合理了.因此,應就南水北調與黃河治理如何結合問題進行前瞻性的研究.

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