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黄河演变过程的宏观分析——再论21世纪“水沙分离,高效输沙”治黄设想(侯起秀)

栏目:农林鱼水论文发布:2010-03-12浏览:2389下载181次收藏
  1、引言

笔者于2001年参加研究21世纪治黄新思路时写过一篇题为《潘季驯束水攻沙理论研究——兼论21世纪“水沙分离,高效输沙”治黄设想》的文章,水信息网很快予以刊登,至今已有1000多人看到该文,深表感谢。

上文通过对潘季驯束水攻沙理论不断发展的过程以及黄河目前的现实如水资源利用率大幅度提高、河道淤积严重、平滩流量大幅度下降、径流量锐减等情况的分析,认为治黄措施亟待调整;以水土保持为基础,建立在水库群调控下的水沙分离、高效输沙机制是解决下游河道严重淤积问题切实有效的措施之一。

本文是对上文的补充论述。潘季驯束水攻沙理论和实践强调利用下游河道排沙,在实践过程中以前有难度今后难度更大。利用上中游拦沙减淤是1955年黄河规划报告的基本思想,在实践过程中发展为“上拦下排”以及“拦、排、调、用”的思想。“水沙分离,高效输沙”治黄设想符合这种思想。

2、黄河演变过程

黄河在漫长的演变历史过程中大致可以分为以下5个阶段。

(1)自然状态阶段。时间以万年计。在这个阶段,黄河没有束缚,随心所欲,来回摆动,填海造陆,创造出极其广大的陆地。

(2)在堤防系统束缚下进行横向控制的“下排”阶段。时间以千年计。在春秋时代,随着人口增加,人类活动增多,下游日渐开发,为了发展生产的需要,沿河诸侯各自为利,先后筑堤。至战国时,两岸堤防上下多连贯在一起,且具有一定规模。筑堤后,由于两岸堤距之间容量有限,泥沙淤在河槽内,河床逐渐抬高而成为地上河,防御洪水能力也随河床淤高而降低,故决口改道逐渐增多。

(3)以水库工程为主进行纵向控制的“上拦”阶段,或可称为“蓄水拦沙”阶段。1955年全国人大通过的黄河综合规划,具有很高的权威性,因此得到迅速贯彻执行,对治黄工作影响极大。黄河综合规划明确提出所应采取的方针就是“蓄水拦沙”。主要措施有二:第一,在黄河的干流和支流上修建一系列的拦河坝和水库,可以拦蓄洪水和泥沙,防止水害;可以调节水量,发展灌溉和航运;可以取得大量的廉价的动力。第二,在黄河水土流失严重地区,开展大规模的水土保持工作。这样既避免了中游地区的水土流失,也消除了下游水害的根源。为了首先解决黄河的防洪、发电、灌溉和其他方面最迫切的问题,提出第一期计划。其中最为关键和迫切的工程是决定修建三门峡枢纽工程和为保护三门峡水库在中游地区修建拦泥库工程。

(4)“上拦下排”阶段。在总结三门峡水利枢纽工程经验教训的基础上,1963年3月,王化云提出:“在上中游拦泥蓄水,在下游防洪排沙,一句话‘上拦下排’,是今后治黄工作的总方向。”过去总认为黄河治本只是上中游的事,上中游问题解决了,下游的问题就好办了。从失误和挫折中,当时认识到“黄河治本不再只是上中游的事,而是上中下游整体的一项长期艰巨的任务”,“下游也有治本任务”。

从“蓄水拦沙”到“上拦下排”,可以说是治黄指导思想上的一次重要发展。在这一思想指导下,治黄工作一方面在黄河中游进行调查研究,总结经验,抓紧进行“上拦”工程的试验和探索;一方面在下游加强“下排”措施,大力恢复下游河道的防洪能力,进一步推动了治黄的实践。

(5)“上拦下排,两岸分滞”及“拦、用、调、排”阶段。1975年8月上旬,淮河流域发生了一场罕见的特大暴雨,给国民经济和人民生命财产带来了严重损失。遵照国务院关于要严肃对待特大洪水的批示,1975年12月中旬在郑州召开了“黄河下游防洪座谈会”。一致认为,黄河下游花园口站有可能发生46000立方米每秒的洪水,建议采取重大工程措施,逐步提高下游防洪能力,努力保障黄淮海平原的安全。会后,水电部和河南、山东两省联名向国务院报送了《关于防御黄河下游特大洪水的报告》。《报告》提出:当前黄河下游防洪标准偏低,河道逐年淤高,远不能适应防御特大洪水的需要,“拟采取‘上拦下排,两岸分滞’的方针,即在三门峡以下兴建干支流工程,拦蓄洪水;改建现有滞洪设施,提高分滞能力;加大下游河道泄量,排洪入海。”

以后,修建了小浪底、洛河故县水库工程,加高加固了堤防等。人民治黄以来,黄河下游先后兴建了以干支流水库、堤防、河道整治工程、分滞洪区为主体的“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系。同时水文、信息网络、通信及防洪组织管理等非工程措施也得到了进一步加强,初步形成了较为完善的黄河下游防洪体系。

王化云回顾40余年人民治黄的历程,认为:通过修建干支流水库,特别是三门峡水库的运用实践,发现在黄河上修建水库,既能调节径流,还能调节泥沙。通过干支流水库(主要是干流七大水库),调水调沙,变水沙不平衡为水沙相适应,更好地排洪、排沙入海,同时充分利用黄河水资源,为经济建设服务。

王化云认为,今后治理黄河主要还得靠干流。拟建的小浪底、碛口、龙门(后改为古贤)、大柳树水库,连同已建的三门峡、刘家峡、龙羊峡共七大水库,是黄河干流上对水沙调节有重要作用的骨干工程。“拦”(拦水拦沙)、“用”(用洪用沙)、“调”(调水调沙)、“排”(排洪排沙),其中哪一项也离不开七大水库的重要作用。“七大”水库建成后,连同伊、洛、沁河支流水库,全河即可形成比较完整的、综合利用的工程体系,实行统一调度,调水调沙,充分利用黄河水沙资源,发挥最大综合效益。

总起来说,王化云把整个黄河看成了一个大系统,主张运用系统工程的方法,通过拦水拦沙、用洪用沙、调水调沙、排洪排沙等多种途径和综合措施,主要依靠黄河自身的力量来治理黄河。他认为,从长远考虑,黄河水资源不足,还要进行南水北调。到那时,黄河将发生根本性的变化,真正成为一条利河了。

3、对黄河演变过程的评析

(1)淤积、改道、再淤积、再改道是黄河的自然特性。这是形成华北平原并奠定黄河是中华民族“母亲河”地位的原因之一。1933年李仪祉先生就指出:“观黄河者须知孟津、天津、淮阴三角形,直可以三角洲视之,鲁西山地昔海岛也,则此三角形面积中俱黄淮诸流淤积而成也。所以如此之广者,迁徙之功也”。

提出这一观点与当前权威性的表述并不矛盾。例如近年完成的《黄河流域防洪规划》指出:“黄河水沙具有水少沙多、水沙关系不协调的显著特点。主要表现三个特点:一是水少沙多,进入黄河下游天然水量仅有560亿立方米,输沙量高达16亿吨,多年平均含沙量28.6千克每立方米,实测最大含沙量911千克每立方米(1977年),输沙量和含沙量均为大江大河之最;二是水沙异源,水量主要来自上游兰州以上,沙量主要来自河口镇至三门峡区间,兰州以上来水占全河55.6%,远超过流域面积占全河流域面积30%的比例,河口镇至三门峡区间来沙占全河91%,远高于流域面积占全河46%的比例;三是天然水沙量分布不均,主要集中在汛期7月~10月,水量约占全年的60%,沙量更为集中,占90%,且往往集中在几场洪水,水沙量年际间变化也很大,沙量更为集中,往往集中在几个大沙年份。” 在上述三个特点作用下,在黄河自然发展或者人类缺乏有效干预手段时结果就是淤积甚至强烈淤积,淤积的结果就是改道。

黄河在形成华北平原过程中淤积了多少泥沙才得以形成这一面积达到25万平方公里的大平原。目前只能依据现有资料进行估算。例如如果采用黄河切穿三门峡的时间为距今15万年前,黄河下游年均输沙量16亿吨,那么淤积总量约是240万亿吨。由于采用方法、技术路线和条件不同,就会得出不同的结果。但泥沙淤积总量至少在200万亿吨以上被一些学者所认同。

对应上述阶段划分,黄河填海造陆主要是在自然状态阶段取得的。由此也可以看出黄河泥沙是宝贵的自然资源。认识自然规律、服从自然规律、把握自然规律,让宝贵的自然资源服务于社会和人民是治黄的根本所在。

(2)随着人类社会的不断进步,为实现人类社会生存发展和在华北平原进行开发生产就必须用必要的措施把自然状态的黄河也包括威胁人类社会生存发展的其它河流加以约束。这是堤防产生的原因也是人与河流斗争的开始。由于黄河淤积、改道、再淤积、再改道的自然特性十分显著,当堤防约束力小于黄河自然力时黄河就发生决口改道。因此,历代对黄河造成的灾害特别是洪水灾害史不绝书。根据《黄河下游防洪减淤规划》:“黄河下游的水患历来为世人所瞩目。从周定王五年(公元前602年)到1938年花园口扒口的2540年中,有记载的决口泛滥年份有543年,决堤次数达1590余次,经历了五次大改道和迁徙。洪灾波及范围北达天津,南抵江淮,包括冀、鲁、豫、皖、苏五省的黄淮海平原,纵横25万平方公里,造成了巨大的灾难。” 必须防治严重的洪水灾害,使人民少受洪水威胁。因此,在理论和技术水平相对较低的时代治黄的主要任务就是防洪。

在明清时期出现了一种划时代的治河思想,以潘季驯治河思想为代表的“束水攻沙”理论。在这一理论指导下,开展了修建窄堤,约束洪水,努力“下排”的实践;进行了根据“淮清河浊,淮弱河强”的特点,一方面筑堤防止黄水南侵入洪泽湖,另一方面加强洪泽湖东岸的高家堰,充分利用洪泽湖蓄淮河之水,以清刷黄,黄淮二水相汇,河不旁决则槽固定,冲刷力强,有利排沙入海,竭力“下排”,即“蓄清刷黄”的实践。但从潘季驯等的治河实践可以看出无论束窄堤距还是增水冲沙对下游河道减淤都有积极影响,同时又受到各种因素的制约,有其局限性。这种实践以清咸丰五年 (1855年) 黄河再次决口改道而结束。实施“束水攻沙”措施对延长黄河下游河道寿命起到的作用是重大的,充分说明人类在自然规律面前具有能动作用。

但是,在堤防系统束缚下进行横向控制的“下排”阶段进行的长期的治黄实践和探索也告诉我们只依靠堤防约束进行“下排”并不能够完全解决黄河下游的淤积问题,“下排”不掉的泥沙造成的河道淤积仍然十分严重。试想如果人类具有与河道淤积相对应的筑堤技术和能力,把25万平方公里上的泥沙予以堆积,堤防真有上天的可能。因此,当时出现了黄河下游堤防“隆之于天”的议论。

(3)自1946年人民治黄以来,党和国家对治黄工作的高度重视,治河理论和实践的探索都有突破性发展。王化云根据国家的方针政策,结合黄河实际,使治黄工作由下游防洪走向全河治理,使黄河的面貌发生了很大变化。

1954年10月,编制完成的《黄河综合利用规划技术经济报告》(简称《技经报告》) ,后经全国人大通过,具有很高的权威性,因此得到迅速贯彻执行,对治黄工作影响极大。《技经报告》选定三门峡水利枢纽为实施黄河规划的第一期重点工程。《技经报告》指出:“在选择第一期工程时,必须能够解决防洪、拦沙、灌溉、发电以及航运等综合利用任务。在黄河中游,只有三门峡是唯一能够达到这样要求的水利枢纽。” 国务院副总理邓子恢在第一届全国人大会第二次会议上作的《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的报告》中指出:“我国人民从古以来就希望治好黄河和利用黄河。在实行送走水、送走泥沙的治河办法同时,控制水、控制泥沙而加以利用的想法,古时也早有人提出过。例如公元前七年,西汉的贾让就曾向当时的皇帝汉成帝提出了一个没有被采纳的建议,要在现今河南浚县附近的黄河北岸修筑三百余里的石堤,堤下多设水门并修渠,‘旱则开东方下水门溉冀州,水则开西方高门分河流’。我国近代的水利学者李仪祉,首先指出了从中游着手治河的必要,并提出过在中游防沙的两种方法:‘(一)防止冲刷,以减少其来源。(二)设置谷坊,以堵截其去路。’他们的理想只有到我们今天的时代,人民民主的毛泽东时代,才有可能实现——当然是高得多的水平上实现。国民党政府在一九四六年请来的美国顾问雷巴德、萨凡奇、葛罗同,在他们的作的‘治理黄河初步报告’中,虽然承认水土保持工作的重要,却认为‘以之推行于整个区域而生效,需时或将数百年’。这不能不叫人想起周朝的人早就说过的说:‘俟河之清,人寿几何!’但是现在我们不需要几百年,只需要几十年,就可以看到水土保持工作在整个黄土区域生效;并且只要六年,在三门峡水库完成以后,就可以看到黄河下游的河水基本上变清。我们在座的各位代表和全国人民,不要多久就可以在黄河下游看到几千来人民所梦想的这一天——看到‘黄河清’!”

当时主要设想以“上拦

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