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  《瞭望》新闻周刊:黄河变清调查         ★★★
[ 作者:林嵬    转贴自:本站原创    点击数:386    更新时间:2017-9-25    文章录入:沧浪之水 ]

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黄河“人沙赛跑”几时休?

  文/林嵬

  ◆虽然入黄泥沙锐减,黄河水沙调控体系建设已取得初步成效,但黄土高原输沙规律未变,黄河下游持续数千年的“人沙赛跑”远未到散场时。

  ◆ 黄河水沙关系不协调是流域性的,并非某一点、某一河段,要将其调节到协调,单一工程完不成任务,需要水沙调控体系来完成。

 

 ▲ 黄河壶口瀑布于7月27日迎来2017年最大洪峰(张蕴强 摄)

  7月26日,位于陕北的黄河支流无定河发生超历史洪水,4500立方米每秒的洪峰挟沙量高达980公斤每立方米。灌入绥德县城的洪水退去后,部分路段淤沙竟厚达1米。次日,支流洪水叠加,黄河形成1号洪峰。

  7月28日10时,洪峰演进至小北干流合阳段时,高含沙洪水对河床剧烈冲刷,将河底泥土大块大块掀起,形成罕见的“揭河底”现象。7月28日下午,洪水进入小浪底水库后,高含沙水流潜入清水下前行,形成“异重流”奇观。

  采访中,《瞭望》新闻周刊记者了解到,自2000年小浪底水库投入运用以来,通过拦沙和调水调沙,黄河下游河道累计冲刷泥沙28亿多吨,“悬河”没再长高,黄河下游进入难得的冲淤平衡期。但今年黄河1号洪水所演绎的“水沙变奏”却发出警讯:虽然入黄泥沙锐减,黄河水沙调控体系建设已取得初步成效,但黄土高原输沙规律未变,黄河下游持续数千年的“人沙赛跑”远未到散场时。 

  黄河涨上天怎么样呢? 

  “河水洋洋、北流活活。”在春秋以前,黄河在下游沿大禹故道处于漫流状态。春秋时,各诸侯国开始筑堤阻水,从而使黄河由地下河向地上悬河演变。到西汉初,就有了“河高出民屋”的记载。

  公元7年,贾让应诏给西汉哀帝上书,对频繁决溢的黄河提出治理之策,这就是著名的“贾让三策”,最早全面阐述了黄河治理思想,对后世影响巨大。上策为人工改道,不与水争地,使黄河“宽缓而不迫”;中策是开渠分流,分杀水怒,并引黄灌溉;下策是被动加高增厚堤防,但“劳费无已,数逢其害,后患无穷。”

  受生产力、人口增长等多种条件局限,历代治河大都采取了筑堤束水之策,从而使“人沙赛跑”旷日持久。由于泥沙淤积,黄河下游河床每年升高约10厘米,河床每当淤高到一定程度,河水就漫出河槽另寻出路,进而发生决口和改道,如此循环往复,而“善淤、善决、善徒”也成了黄河一大特性。据统计,新中国成立前2500多年间,黄河下游发生大的改道26次,决口1594次。

  1952年,毛泽东主席视察黄河时,就曾发出这样的疑问:“黄河涨上天怎么样呢?”为了确保下游安澜,新中国成立后,先后4次加高培厚黄河大堤,目前大堤平均高度达10米,所用土方可以垒13座万里长城。但岁岁安澜中,“悬河”之危并未解除。目前,黄河下游河床普遍高于两岸地面4~6米,其中比新乡市地面高出20米,比开封市地面高出13米。

  近30年来,随着沿黄地区用水增加,进入黄河下游冲沙水量减少,黄河主河槽淤积加重,“悬河之中又长出一条悬河”。目前,黄河下游大部分河段出现“二级悬河”,其形态为:“槽高、滩低、堤根洼”:

  河槽外高于滩面2~3米,内呈“浅碟状”,而滩面又高于背河地面4~6米,即使发生中小洪水,主槽也难以容纳,在横比降大于纵比降几倍乃至十几倍的不利河道条件下,必然造成重大河势变化,出现横河、斜河,增大了大堤“冲决”和“溃决”的危险。

  塑造协调的水沙关系 

  2002年7月4日,随着小浪底水库3个排沙洞闸门陆续打开,浊黄色的水流如巨龙般喷涌而出,在空中划出优美的弧线后落入河道,世界水利史上规模最大、持续时间最长的调水调沙自此拉开大幕。到2015年,经过19次调水调沙,累计将下游河道中9.66亿吨淤沙送入大海。同时,黄河河槽也刷深下切2米多,最小过流能力由1800立方米每秒提高到4200立方米每秒。

  黄河难治,重在泥沙,根在水少沙多、水沙关系不协调。据测算,黄河水量56%来自兰州以上,而90%的泥沙却来自中游河口镇至三门峡区间,全年60%的水量和80%的沙量来自汛期,汛期又主要集中来自几场暴雨洪水。能不能用人工手段打破时间差和空间差,重新组合水沙,变不平衡为相适应,进而实现下游河道冲淤平衡呢?

  治黄专家告诉《瞭望》新闻周刊记者,调水调沙,就是通过人工手段调度水库蓄水,制造洪峰,调整天然水沙过程,改变不平衡的水沙关系,冲刷清洗下游河道,减轻河道淤积。随着小浪底水库的建成运用,这一产生于20世纪40年代,成型于80年代,运用自然法则改变黄河泥沙分配布局的创举,终于有了实践的条件。

  从高空俯瞰黄河,在晋陕峡谷出口处,突现一泓碧波,像一颗巨大的蓝宝石,这就是小浪底水库。这座总库容达126.5亿立方米的“超级水库”,就像一颗年轻而强健的心脏,给古老的黄河带来了新的平衡与活力。在19次调水调沙中,这张水沙调控的“王牌”被用得异常出彩,形成多个经典战例。

  2003年8月26日至9月8日,短短14天内,黄河中游主要支流泾河、渭河、洛河、伊河等相继发生9场洪水。小浪底上游的泾河、渭河洪水含沙量大,而在小浪底下游入黄的洛河、伊河基本上是清水。“调配时间、空间差,让清水背沙袋”。通过运用小浪底水库,先拦蓄泾河、渭河高含沙洪水,待伊河、洛河清水入黄时再把高含沙洪水放出来,人工调配清浊,起到了减淤效果。

  在随后的几次调水调沙中,黄河水利委员会对万家寨、三门峡、小浪底三座水库实施联合调度,在1000多公里河段上,演出了人造洪峰“大接力”的大剧,不仅冲刷了下游河道,还通过人工塑造异重流,清理了小浪底水库部分库尾淤沙。

  新中国成立后一段时间,治沙的发力点主要在“拦”字上。1960年,“万里黄河第一坝”三门峡水库投入运用,由于对黄河水沙规律认识不清,采取了“蓄水拦沙”的运用模式。仅一年半时间水库就淤积了15亿吨泥沙,还在渭河入黄口形成“拦门沙”,回水倒灌关中平原。

  从1962年到1973年,三门峡水库绝大部分时间处在敞泄状态,但对治黄核心工程——水库运用方式的探索却没有停息,最终找到了“蓄清排浑”的运用方式,解开了多泥沙河流水库淤积难题,也为调水调沙打牢了技术根基。

  站在小浪底坝上,万顷碧波尽收眼底。在减淤方面“以拦为基、以调为用”的小浪底水库库容126.5亿立方米,其中75亿立方米是用来拦沙的,能保证黄河下游河道至少20年不淤积抬高;剩下的库容,在非汛期蓄清水,汛期排浑水,通过冲淤平衡保持长期使用,并保持调水调沙运用。

 

  完善水沙调控体系 

  从河南孟津到濮阳高村460多公里长的黄河河道,被称为“豆腐腰”。历史上,黄河三分之二的决口和改道发生在这里。《瞭望》新闻周刊记者沿河寻访时发现,这一带叫“口”的地名特多,花园口、柳园口、赵口……每一个“口”,都存留着历史上决口伤痛的记忆。

  在这么短的赛道上,面对晋陕峡谷中养精蓄锐、积蓄巨大势能的对手,简单地拦堵,绝无胜机。要想改变这一劣势,就得在黄河上建设完善的水沙调控体系,变被动短跑为接力长跑,并最终赢得比赛。 

  虽然黄河干流上目前已有水库28座,但大部分都集中在上游,以发电为主要功能;在黄河中下游,能进行水沙综合调节运用的枢纽只有小浪底水库。按目前设计的水沙条件预估,拦沙库容淤满后,小浪底将变身为河道型水库,51亿立方米长期库容中,仅有10亿立方米库容可以用来调水调沙。届时,黄河下游河道将重回淤积状态,“人沙赛跑”经过中场休息后将继续开启,通过小浪底拦沙和调水调沙得到的较好河道形态又将逐步趋于恶化。

  新世纪以来,黄土高原生态建设取得重大成就,入黄泥沙锐减。但中国科学院院士刘昌明等专家指出,黄河流域的水热条件决定了黄土高原植被恢复不会无限制发展。目前黄河中游植被状况与水沙条件基本达到相对平衡,植被恢复效应趋于稳定,拦沙效应距“天花板”已不远。还有一些专家指出,黄土高原强烈的水土流失发生在距今25万年至30万年前,进一步加剧在距今5万年前,远远早于人类频繁活动时期,仅靠水土保持,无法根本解决黄河泥沙问题。

  专家向《瞭望》新闻周刊记者指出,黄河水沙关系不协调是流域性的,并非某一点、某一河段,要将其调节到协调,单一工程完不成任务,需要水沙调控体系来完成。 

  在国务院通过的《黄河流域综合规划》中,黄河水沙调控体系中主体除了干流已建成的龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底水库,还规划在上中游修建黑山峡、碛口、古贤三座调节性水库,再与干流、支流其他控制性水库互为补充,才能共同构建完善的黄河水沙调控体系。

  专家指出,在小浪底水库拦沙库容淤满前,应在黄河干流再兴建一座控制性水库,与小浪底联合进行水沙调控,以便在有限的库容和水量条件下发挥最大的减淤效果。经多方论证,适时启动古贤水库建设已成为共识。

  古贤水库位于山西吉县和陕西宜川县交界处,总库容可达134.6亿立方米,其中拦沙库容可达93.6亿立方米,可控制主要淤积在下游河道中的直径大于0.05毫米粗沙的80%。在设计水沙条件下,与小浪底水库联合运用60年,可减少下游河道淤积量79亿吨。

  21世纪初,治黄专家在黄河中游禹门口至潼关河段,找到了一个可淤积泥沙100亿吨的“大泥盆”。禹门口至潼关河段俗称黄河小北干流,河道总面积1100平方公里,其中滩地面积为682平方公里,多为人烟稀少、荆棘丛生的盐碱地,是一个“天然泥盆”。从2004年起,黄河水利委员会连续三年在小北干流河段进行“放淤”试验,成功地将400多万吨粗泥沙淤积在黄河沿岸的盐碱滩里。

  专家最后向本刊记者表示,如果这一河段没有大型控制工程,仅靠无坝放淤,吃掉100亿吨泥沙目标根本无法实现。而古贤水库建成后,可人工塑造适合放淤的水沙过程,从而开辟出一个为下游河道减淤的全新战场。(记者 林嵬)

  

  饥渴的黄河

  文/林嵬

  ◆ 黄河流域地表水开发利用率和消耗率已达86%和71%,远超黄河谁资源承载能力。

  ◆ 缺水已是黄河面临的最大挑战,宜适时启动南水北调西线工程,以解黄河之渴。

  黄河是我国北方唯一横贯东西的巨川大河,是西北、华北的“生命之泉”。其天然径流量排在长江、珠江、松花江、淮河之后居第五位,仅为长江的6%,却以占全国河川径流量2%的有限水资源,灌溉了全国13%的粮食产量,保障了全国14%的GDP产值,养育了占全国12%人口的60多个大中城市、340个县。

  也因此,黄河日渐“消瘦”,维持流域社会经济发展的功能已近极限。近日,《瞭望》新闻周刊记者调研了解到,按最新统计,黄河流域地表水开发利用率和消耗率已达86%和71%,远超黄河水资源承载能力。缺水,已是黄河面临的最大挑战。宜适时启动南水北调西线工程,以解黄河之渴。

  水资源量持续减少

  黄河是中国大江大河中第一个进行流域初始水权分配的河流。

  早在1987年,国务院就批准了《黄河可供水量分配方案》。该方案分配基数采用的黄河天然径流量为580亿立方米。然而,最新的水资源调查显示,黄河天然径流量已不足500亿立方米。据预测,到2030年,黄河天然径流量还将减少20亿立方米。

  《瞭望》新闻周刊记者采访获悉,据对气候变化趋势研究,多年来黄河流域降水量变化不大,但有三个人为因素成为黄河径流量减少的重要变量:

  一是生态改善植被大面积恢复。对比20世纪70年代和2012年黄河主要产沙区林草梯田覆盖变化遥感图会发现,黄河中游广大地区,已被大片的绿色覆盖。目前黄河中游地区林草梯田覆盖率已由20世纪70年代的20%,提高到54%,林草梯田综合覆盖率不到30%的面积已由20世纪70年代的81%减少到3.5%。

  中国科学院院士刘昌明等专家指出,植被恢复是黄河流域径流减少的重要原因。对黄河中游11个子流域研究发现,随着植被增加,蒸腾散发上升,大量可利用的呈液态、固态的水资源——蓝水被转化成以气态或分子态存在于大气和土壤中的绿水。与1980年至1999年相比,2000年至2013年蒸腾散发的绿水增加8.6%,径流减少幅度近20%。

  二是水利工程增多加剧了水面蒸发。目前,黄河流域共修建蓄水工程1.9万座,其中干流已建、在建水库就达28座。水库蓄水后水面扩大,蒸发量相应增加,导致径流量减少。本刊记者在采访中还发现,在水资源紧缺的华北、西北一些城市,近年来出现大造城市景观水之风。有的城市“拦河筑坝”,把河水“圈”在城内;有的城市耗巨资“挖地造湖”引水造景。专家指出,目前这些北方城市年均蒸发量超过降雨量一倍,一些西北城市甚至超十倍。“水面大了,蒸发量必然要大,造成宝贵水资源的巨大浪费。”

  三是黄河流域地下水开采量增加,部分地区严重超采。从1980年到目前,黄河流域地下水开采量由93亿立方米上升到137亿立方米,增幅达47%。地下水超采面积达1.59万平方公里,其中山西就达1.05万平方公里。严重超采面积占总面积78%,形成十个巨大漏斗。超采地下水,使产汇流关系发生变化。在同等降水条件下,径流量减少。

  在黄河水资源减少的同时,黄河流域用水却呈刚性增长。1950年黄河流域供水量为120亿立方米,目前已达510亿立方米,黄河支持流域社会经济发展的功能已到极限。

  专家预测,到2030年,仅黄河流域需水量就达550亿立方米,而黄河每年还要向流域外地区供水100亿立方米。届时,即使来水正常年份,每年也有100亿立方米以上的用水缺口。黄河是一条多泥沙河流,每年必须要保证一定的冲沙水量和生态基流。据1987年国务院分水方案,黄河每年应有210亿立方米的入海水量。如果计算生态水量,从2000年起,黄河已出现每年50亿立方米的用水缺口,有限的黄河水资源已无法在农业、工业、生态用水中达到平衡。

  一位水利专家这样向《瞭望》新闻周刊记者比喻:在河流的开发利用上,我们总觉得河流这把“水壶”用之不尽,把“兴河流之利”简单理解为添置更多的茶杯、茶碗,但有可能这些东西还没备齐,壶里就没水了。

 

  流域节水空间有限

  《瞭望》新闻周刊记者调研获悉,黄河目前总用水量中农业用水占74%,工业及三产用水占18%,生活用水占7%,生态用水占1%(主要为黄河入海口生态用水)。

  近20多年来,黄河流域节水水平大大提高。与1980年相比,每万元工业增加值用水量由877立方米减少到46立方米,农业实际灌溉定额由542立方米减少到385立方米。《黄河流域水资源综合规划》认为,理论上,黄河流域总体节水潜力为83.6亿立方米,其中农业节水潜力为59.3亿立方米,工业为22.3亿立方米,生活节水为2亿立方米。

  农业是黄河上的用水大户,目前黄河上中游地区占全流域农业用水量85%,节水潜力最大。《黄河流域水资源综合规划》认为,中上游农业节水潜力在51.6亿立方米。但近期的一些研究成果表明,黄河中上游农业节水空间并没有这么大。

  黄河宁蒙河套灌区目前已发展成为灌溉规模达1400万亩的大型自流灌区,成为国家重要的农产品主产区,但这里长期采用大水漫灌,农业实际灌溉定额分别高达885立方米和508立方米。

  据黄河勘测规划设计公司课题组研究发现,河套灌区周边沙漠环绕,土壤中风沙土占半数以上,农业灌溉具有明显的生态用水功能;不仅保证农作物生长需要,还可以补足地下水,满足周边植被与湖泊湿地用水需要。灌区一些水利工作者也向本刊记者表示:“如果没有几千年的大水漫灌,河套地区早变成沙漠了。”

  内蒙古河套灌区处于库布其沙漠和乌兰布和沙漠夹击之下,多年平均地下水总补给量为30.7亿立方米,其中渠系与土壤补给占95%,如此才得以维持灌区平均地下水埋深为1.5至2米的绿洲存在条件。如果将农田渠系利用系数由目前的接近0.5提高到0.58,地下水埋深将接近2.5米红线,可能引发生态系统性变化。

  黄河勘测规划设计公司课题组认为,黄河上中游六省区农业灌溉工程毛节水潜力为34.5亿立方米,而且每节约一立方米单方水投资高达25.5元。一些专家指出,黄河目前没有发生供水危机,主要是靠大量挤占河道生态用水支撑的,但日积月累后,会产生量变到质变的河流生态危机;仅靠节水,已难以弥补巨大的用水缺口,需要跨流域调水解黄河之渴。

  适时启动南水北调西线工程

  “南方水多,北方水少,如果可能,借一点来也是可以的”。1952年毛泽东主席视察黄河时,听到当时的黄委会主任王化云介绍已派勘探队到通天河查勘,希望把通天河水引到黄河里来时,风趣地说:“通天河是猪八戒去过的那个地方。”随后,便阐发了南北水调的伟大构想。

  根据2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,南水北调西线工程通过在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿输水隧洞,穿越黄河长江分水岭巴颜喀拉山,分三路(三期)每年共调170亿立方米的水进入黄河上游。2006年,水利部要求将第一二期工程(第一第二条线路)水源合并,作为南水北调西线一期工程。根据项目建议书,一期工程将从雅砻江上游、大渡河上游通过320公里隧洞直接调水到黄河干流,年平均可调水量约80亿立方米。

  专家向《瞭望》新闻周刊记者指出,从大格局上,南水北调西线建成,将形成联系长江、淮河、黄河、海河的“四横三纵”巨大水网。基本覆盖缺水的黄淮海流域、胶东地区及西北部分地区,有利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。

  对于黄河流域而言,由于调水入黄位置高,可以完全覆盖黄河上中下游缺水区。另外,由于黄河干流巨大的调节库容存在,可以较方便协调黄河来水过程、西线入黄水量过程与河道输沙用水、生态用水、工农业用水过程不一致问题,实现水资源优化配置。

  据测算,一期工程的80亿立方米水可为城乡生活、工业增加配置42亿立方米水,确保到2030年重点城市、重要能源基地用水需求;还可向黄河干流河道内补水25亿立方米,进一步协调水沙关系,促进宁蒙及黄河下游河道形态的改善;向黄河黑山峡生态灌区和石羊河流域分别供水9亿和4亿立方米,确保这一重要生态屏障地区生态系统的恢复发展。

  也有一些专家指出,跨流域调水是水资源配置的重要手段,但不是唯一手段,只有替代方案都用完了,才应采用这个手段。一些专家认为,只有到了“三个尽头”时,才应启动这一方案:

  一是技术尽头。当用尽所有节水措施和增水技术,还不能解决缺水问题时;

  二是经济尽头。当解决西北缺水问题成本高过南水北调西线工程时;

  三是承受力尽头。当黄河受水区水资源供应达到极限,受水区社会承受力达到极限时。

  “黄河之水天上来”。与此同时,近年来,中国科学院院士王光谦组织相关课题组,对黄河源区空中水资源进行研究,提出了“空中调水”的设想。课题组发现,黄河源区每年空中水汽输入量约8700亿立方米,其中3700亿立方米为空中水资源,区域降水量为680亿立方米,降水转化率为16.3%。

  科研人员从1997年就开始在龙羊峡以上开展人工增雨试验,到2011年15年间共为黄河增加了38亿立方米的径流,平均每年增加2.53亿立方米。而人工增雨技术存在重大突破的可能,应加速研究并开展相关试验。

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