摘要：黄河近期治理的问题有:(1)黄河径流量能否被“吃干喝净”;(2)下游河道控导工程建设问题;(3)艾山以下河道淤积问题;(4)北金堤滞洪区问题.回答黄河能否实现长治久安的问题,必须要研究回答:(1)黄土高原治理问题;(2)中游干流水库的作用问题;(3)南水北调与黄河治理的关系问题;(4)黄河下游改道问题.作者在提出上述问题的同时,还提出了研究解决问题的基本思路和途径.

关键词：黄河治理

1　关于黄河近期治理的有关问题

1.1　黄河径流量能否被“吃干喝净”

进入90年代以来,黄河下游年年都发生断流.截至目前,最严重的断流年份是1997年,利津断面累计断流时间长达226d,断流河道长度自河口至开封柳园口达704km,占整个黄河下游河道长度的90.这一年,黄河入海的径流量仅有18.5亿m3,仅占黄河多年平均径流量的3,黄河径流量基本上被“吃干喝净”.针对这种情况和发展的趋势,有关方面和专家有两种意见.一种意见认为,断流会引起一系列经济、社会和环境问题,因此,应采取有力措施扼制断流现象;另一种意见认为,黄河断流没什么了不起,并用海河断流和美国科罗拉多河的实例加以佐证.这两种意见,集中地反映了黄河治理开发的方略问题.笔者认为,黄河由于大量泥沙存在,治理和开发的方略不同于其他河流,黄河径流量绝不能被“吃干喝净”.上述第二种意见用海河和美国科罗拉多河的例证不能说明黄河径流量是可以“吃干喝净”的.

1.1.1　海河断流带来的问题

由于经济发展对地表水利用程度的不断提高,再加之多年干旱,海河流域的入海水量逐年减少.据统计,平均入海水量60年代为162亿m3,70年代为116亿m3,80年代以来,枯水时入海水量仅有14亿m3.有些排洪的主要河道基本上全年断流(如独流减河自1967年兴建工农兵防潮闸以来,长期处于闭闸状态).入海水量的锐减,加剧了河道内水沙不平衡状态,造成中下游河道严重淤积.一些主要入海河道全年中几乎90以上的时间均被潮汐水流所控制.由于潮汐动力的影响,这些河道及河口闸下泥沙淤积日趋严重,河道泄洪能力急剧减小.如永定新河的泄洪能力已由设计的1400m3/s降至260m3/s,下降了80以上.

河道断流使下游地区的水资源十分紧缺,不得不大规模开采地下水,导致地下水处于严重超采状态,从而使大面积地下水位下降,继而造成大面积地面沉降、部分基础设施受损、建筑物沉陷裂缝和海水入侵等.此外,河道径流量的日益减少,造成污径比急剧上升,处于下游地区的河北省一些地区群众因饮用污水,肝病、痢疾和癌症等发病率明显上升,家畜、家禽饮用污水后死亡现象时有发生.综上所述,海河流域断流所带来的问题是极其严重的,生活在海河下游地区的人民群众苦不堪言,因此,不能用海河断流作为黄河断流“没什么了不起”的佐证.

1.1.2　美国科罗拉多河面临的问题

科罗拉多河被称作美国西南部的生命线,发源于落基山脉科罗拉多山西侧,流经美国的科罗拉多、犹他、亚利桑那、内华达、加利福尼亚等州,最后在墨西哥北部汇入加利福尼亚湾.1922年,由商业部长胡佛主持,美国7个州的代表参与拟定了科罗拉多河协议.协议将科罗拉多河人为划分为上、下两个区域,规定每个区域拥有92.5亿m3的水资源使用权.另外,为了平衡,将18.5亿m3水资源留给下游的墨西哥.该协议主要以水资源利用为主,未考虑环境用水.

1935年,美国科罗拉多河上建成了第一座大坝——胡佛坝,之后,又先后兴建了14座控制性水库和32项灌溉工程,使该河在美国境内的水库总库容达740亿m3,约是美国境内年平均径流量208亿m3的3.6倍.科罗拉多河兴利工程体系形成后,水资源一直保持供大于需.到1997年,由于部分州将自己剩余水量引走,用于补充地下水,部分州超量使用1922年协议分水量,第一次出现需大于供的情况.近两年,每年大约缺水12亿m3.这样,河道下游和河口地区出现了以下情况:(1)河道萎缩;(2)河道环境、水质恶化.河口地区径流量,除了每年极少量的超额洪水外,通常只有极少量的水质较差的灌区排水;(3)下游湿地面积大幅度减少,野生生物失去生存条件,不少生物濒临灭绝.

为此,美国目前正在研究采取以下对策:(1)增加环境用水份额,讨论签署新的用水协议,要求保留适当的环境用水流量,该部分水量下游不得引用;(2)研究人工模拟洪水,改善下游河道环境;(3)继续兴建污水处理工程.

由此可见,将美国科罗拉多河下泄水资源量的减少作为黄河断流“没什么了不起”的佐证,也是不恰当的.

1.2　下游河道控导工程建设问题

黄河下游属游荡性河道,作为历史上黄河下游三大决口形式之一的“冲决”,就是在河势没有被控制的情况下,突然变化,发生“横河”、“斜河”,水流顶冲堤身造成的.因此,河道控导工程建设,是保障黄河下游防洪安全必不可少的重要措施之一.

经过几十年的建设,目前,陶城铺以下河段的河势已基本得到控制,高村至陶城铺河段的河势已初步得到控制,高村至孟津白鹤300km长的河段只布设了一部分控导工程,河势游荡变化仍很剧烈.特别是高村至桃花峪河段,河长206km,堤距宽5～10km,最宽处达24km,河槽一般宽3～5km,是黄河下游冲淤变化最为剧烈的河段,历史上黄河下游的重大改道都发生在本河段.黄河在这一河段发生决口造成的淹没面积最大.因此,该河段的防洪成为黄河下游防洪的重中之重.

人民治黄50多年来,黄河下游河道治理的工程重点一直是堤防的加高加固,特别是1998年长江、松花江发生大洪水后,国家用于大江大河堤防加高加固的投资力度进一步增加,就黄河下游河道的实际情况看,在投资有限的情况下,首先确保对堤防进行加高加固无疑是正确的,但面对小浪底水库即将于2001年全部竣工并投入运用,下游河道的控导工程建设已显得迫在眉睫.

国内外工程实践证明,水库修建后都将对其下游河道的河势演变产生不同程度的影响,在多沙河流上修建的水库更是如此.小浪底水库投入运用后,必将改变下游游荡性河道的来水来沙条件,河道断面形态将随之发生调整.这种调整,将会造成两方面的后果,一是使无控导工程的河段河道展宽,河势演变加剧;二是对一些河段已有控导工程的安全带来问题.为此,必须加紧研究并采取相应的防范对策.

首先,要对控导工程的原规划进行修订,而修订的主要依据之一则是物理模型试验结果.值得提出的是,在以往的研究中,有关单位曾对此开展了大量的物理模型试验和分析研究工作,但由于各方面条件的限制,河道初始地形采用的是较早些时期的实测大断面资料,小浪底水库的出库水沙条件也是较早时期的研究结果,这些因素在一定程度上削弱了试验结果的准确性和指导性.因此,当务之急是应用最新的河道初始地形和通过小浪底水库运用方式研究得出的最新出库水沙条件开展物理模型试验,并据此对控导工程原规划的适应性进行检验和修订之后,按照修订的控导工程规划,抓住小浪底水库投入运用前的有利时机(若在小浪底水库投入运用11后修建控导工程,则由于河道展宽,滩地塌失,修建工程的难度和工程量都将大大增加),尽快使控导工程完善起来,特别是一些关键河段的控导工程(如赵口至黑岗口河段),若不能及时修建,还可能对其下游河道已经修建的控导工程产生破坏性影响.同时,尚应依据试验结果对已建控导工程的适应性进行调整.

再者,完成上述工作,也非一劳永逸.由于各方面的原因,小浪底水库投入运用后,仍不能排除控导工程出险的可能性,因此,要及早作出抢险预案,以策安全.

1.3　艾山以下河道淤积问题

三门峡水库修建后,水库运用经历了3个阶段:第一阶段为蓄水拦沙期(1960年9月～1964年10月),黄河下游河道在来水变清条件下发生冲刷,而冲刷主要发生在高村以上河段;第二阶段为滞洪排沙期(1964年10月～1973年10月),下游河道回淤,艾山以下河道发生严重淤积;第三阶段为“蓄清排浑”(非汛期来水较清,水库可蓄水拦沙,用以满足各种兴利要求.在汛初降低坝前水位,利用汛期流量大,冲刷力强,把汛期来沙连同非汛期淤在库内的泥沙全部排出库外,达到年内冲淤平衡)期(1973年10月至今),高村以上河段少量减淤,艾山以下河段略有增淤.

小浪底水库的减淤运用方式是在全面总结三门峡水库运用的实践经验和黄河下游河道冲淤演变规律的基础上研究拟定的.在水库调节运用中,规定汛初在下泄流量大于2500m3/s的情况下开始排沙,以避免目前三门峡水库因调节能力不足而出现汛初“小水带大沙”造成下游河道严重淤积的不利状况.同时,尽量减少下泄1000～2000m3/s流量的机率,尽量延长下泄3000～5000m3/s流量的时间.值得考虑的是,尽管采取上述运用方式对艾山以下河道减少淤积和增加冲刷是非常有利的,但小浪底水库在实际运用中能否维持这样的运用方式,还受水库上游来水来沙条件的制约.假如由于水沙条件的变化而使小浪底水库无法采用上述理想的减淤运用方式,那么,艾山以下河道的淤积就不可避免.因此,应对小浪底水库运用后,在不同水沙条件下艾山以下河道能否增加淤积进行深入研究,及早做到心中有数.当然,这项研究也应包括如何解决淤积后的防洪问题.如果艾山以下河段发生严重淤积,势必会使这一河段的安全泄量(Q=11000m3/s)减小,并由此带来一系列的防洪问题.针对这一问题,至少有三种可能的解决途径:一是加高堤防,二是疏浚河道,三是提高东平湖滞洪区的运用机率.应及早对各种途径的现实性和可行性进行研究,寻找有效对策,做好实施安排.

1.4　北金堤滞洪区问题

北金堤滞洪区,位于郑州花园口下游约190km左岸临黄堤与北金堤之间的区域.建国初期,鉴于黄河干支流尚无控制洪水的工程,经国务院批准,辟为滞洪区.滞洪区有效分洪量20亿m3,面积2316km2,涉及豫、鲁两省7个县(市)约152万人.该滞洪区的运用原则是:当花园口发生22000m3/s以上洪水,三门峡、故县、陆浑水库拦洪,东平湖滞洪区充分运用后仍无法解决时,报请国务院批准,开闸分洪.北金堤滞洪区建成40多年来,虽没有运用过一次,但每年汛期地方政府和群众都要做好分、滞洪准备.因此,群众生产情绪难以安定,经济建设和发展受到限制,特别是在滞洪区内发现石油后,中原油田正在加紧开发,滞洪安排与工农业生产之间矛盾更加突出.值得深入研究的是,小浪底水库投入运用后,凭借其40.5亿m3的防洪库容,对花园口1000年一遇的洪水,可将其洪峰流量由34420m3/s削减至22500m3/s,接近下游堤防设防流量(Q=22000m3/s),即“使下游防洪标准由目前的60年一遇提高到1000年一遇”.也就是说,小浪底水库投入运用后,北金堤滞洪区的运用标准超过了1000年一遇,已大大超过了国家现行防洪标准.因此,应对北金堤滞洪区包括作为防御特大洪水应急措施在内的功能进行分析研究,明确提出保留与否的意见.若不保留,可解除在本区域内限制经济发展的所有条件.

2　关于黄河长治久安问题

2.1　黄土高原治理问题

黄河难以治理的症结是,水少沙多,水沙不平衡.黄河的沙量之多,含沙量之高,在国内外大江大河中是绝无仅有的.黄河泥沙的主要来源是黄土高原43.4万km2的水土流失区.要回答黄河的长治久安问题,必须首先回答黄土高原的治理问题,即黄土高原能不能被治理?治理的根本途径是什么?

40多年来,黄土高原地区的人民群众在专家指导下,开展了多种形式的治理模式试验,取得了可喜的成绩.陕西省米脂县的榆林沟,流域面积66km2,从50年代中期开始,以建立多元小生态系统为目的,开展了以梯田、林草和坝系三大措施为内容的综合治理,目前治理程度已超过50.通过综合治理,不仅有效地改善了生态环境,促进了农、林、牧各业的发展,增加了群众收入,而且使洪水和泥沙的下泄量分别减少了60和74.位于内蒙古准格尔旗的川掌沟小流域,流域面积147km2,从60年代初开始,大力修建谷坊、淤地坝和治沟骨干工程,经过30多年治理,目前治理程度已达78,在取得明显经济效益的同时,也取得了显著的拦沙效益(年拦沙量占流失量的88).另据对黄土高原地区27条小流域的调查分析,水土流失治理程度平均达54,人均产粮430kg,林草覆盖率达到35,减少土壤冲刷50.70年代以来,黄土高原的水利水保措施平均每年减少入黄泥沙3亿t左右.实践证明,黄土高原是可以被治理的.黄河泥沙的80以上来自黄土高原的丘陵沟壑区和高塬沟壑区,尤其是来自黄土丘陵沟壑区,由于地形破碎,植被稀少,年土壤侵蚀模数高达1万～3万t/km2.沟壑侵蚀以沟头前进、沟底下切、沟岸扩张三种形式不断向长、宽、深三个方向发展,是水力侵蚀与重力侵蚀相结合的产物.实践证明,在这一地区修筑淤地坝,在坝区淤积逐渐增加和坝体逐渐加高过程中,抬高了沟道侵蚀基准面,使沟坡相对高度和坡度逐渐减小,当坝地面积与控制流域面积的比例足够大、沟坡相对高度和坡度达到某一值后,重力侵蚀和沟蚀量变得很小,一定频率的洪水及其挟带的泥沙平铺在坝地上,被坝地控制利用.因此,抬高沟道侵蚀基准面是黄土高原治理的根本途径.

然而,由于各种原因,长期以来对坝系的相对稳定缺乏理论上的系统深入研究,到目前为止,坝系建设仍没有可供参照的完整的技术标准体系,更缺乏维系坝系建设投入及运行的内外部机制和有关政策支持,致使这一可使当地群众解决温饱问题,同时也是治理黄土高原水土流失的最有效措施之一的坝系建设进展缓慢.因此,应大力开展上述问题的研究工作,用科学的理论指导坝系建设,推动坝系建设进程.

2.2　中游干流水库的作用问题

黄河的洪水和泥沙主要来自中游,下游为地上河,洪水和泥沙基本上进不了河道,再加之黄河洪水具有峰高量小的特点,因此,在中游干流上修建大水库对控制洪水和泥沙具有极其重要的作用.但在黄河中游干流上具有控制意义的水库毕竟十分有限,根据规划,这样的水库共有4座,自上而下是碛口、古贤、三门峡和小浪底.目前,三门峡水库为已建工程,水库的拦沙库容已经用完,水库进入“蓄清排浑”运用期.小浪底水库在建,计划于2001年全部竣工,该水库总库容为126.5亿m3,其中拦沙库容75.5亿m3,拦沙运用时间为30年,之后便进入“蓄清排浑”运用期.碛口水库的总库容为125.8亿m3,其中拦沙库容97.8亿m3,拦沙运用45年后,进入“蓄清排浑”运用期.古贤水库总库容为160亿m3,其中拦沙库容114亿m3,拦沙运用24年后,进入“蓄清排浑”运用期.上述运用指标均为目前规划的成果,这些规划只是考虑了单库存在的情况,而对于水库全部建成或大部分建成后如何实现联合优化调度,基本上没有涉及或考虑的不多.人们关注上述4大水库的联合运用及其对黄河长治久安的贡献,不仅关注初期拦沙作用,而且从某种意义上更加关注拦沙运用期之后的水库运用方式及其减淤作用,也就是关心水库的拦沙库容全部淤满后怎么办?因为,相对于黄河的长治久安来说,初期的拦沙运用时间是短暂的.要回答黄河的长治久安问题,就不能不对上述问题进行深入的分析研究.

2.3　南水北调与黄河治理的关系问题

我国的南水北调工程,是基于北方地区水资源紧缺问题而提出来并进行研究的.限于当前乃至今后一定时期我国国民经济发展水平及国力的可能状况,南水北调工程不可能把黄河下游的冲沙作为其供水对象.因此,目前研究的南水北调工程,无论东线、中线,还是西线,均未考虑与黄河治理的结合,即彼此是相互分离的.

然而,黄河的长治久安是我们追求的长远目标,南水北调工程的供水对象,现在和近期不考虑黄河冲沙也许是合理的,但随着国力的逐步增强,以及黄河水沙矛盾的日益突出,远期情况下,南水北调与黄河治理再按相互独立的系统考虑,就不尽合理了.因此,应就南水北调与黄河治理如何结合问题进行前瞻性的研究.

2.4　黄河下游改道问题

这一问题是黄河能否长治久安最具标志性的问题.从古到今,主张黄河下游改道的人很多.早在2000多年前的汉代,就有人提出过黄河下游改道的设想,直到目前,仍有不少人提出这种建议.尽管在治理黄河的历史上,从未采纳过黄河下游实施人工改道的意见,但黄河下游的自然改道还是发生过,而且从公元次大的改道.目前,黄河下游河道普遍高出背河地面3～5m,最大达10m.若与近河两岸的城市地面相比,黄河下游河道平均高程比新乡市地面高出20m,比开封市地面高出13m,比济南市地面高出5m,而且仍在继续淤高,平均每年淤高0.05～0.1m.缘于这种情况和堤防加高所带来的风险增加,人们自然会提出黄河下游的改道问题.那么,应该如何回答这一问题呢?对此,应该做一系列的研究.研究应分两个方面,一方面要研究黄河下游究竟需不需要实施人工改道;另一方面要研究黄河下游能否实施人工改道.就前一方面来说,切入点就是黄河下游河床今后会不会继续淤积抬高,这就要研究减少黄河下游河道泥沙淤积的各种方案,如黄土高原的水土流失治理、黄河中游干流控制性水库的作用、南水北调的增水冲淤等.就后一方面来说,要对黄河下游两岸经济、社会、环境状况进行研究,以此来分析实施人工改道所付出何种代价.通过以上两方面的深入研究,来回答黄河下游是否改道这一治黄的基本战略问题.

总之,黄河的问题是复杂的,也是层出不穷的,远远不止上述几个问题.随着治理进程的加快和沿黄地区经济、社会的发展,以及人们认识水平的不断提高,黄河将会不断地出现新的情况和新的问题,这些问题不仅包括具有迫切性的现实问题,而且也包括事关黄河能否长治久安的战略问题.这就要求我们必须时刻给予关注,下大力气进行不懈研究,及时提出对策和科学的治理方案.