专题报道

黄河变清调查结果是什么?“绿色巨变”潜藏风险?

发布日期:2017-09-28   浏览次数:

黄河变清调查结果是什么?“绿色巨变”潜藏风险?



 

九曲黄河万里沙,黄河流经中游的黄土高原,泥沙俱下,才成为“黄河”的,黄河一开始并非就是这么黄的,以浑黄壮阔著称的中华母亲河,在很长的流域内,却是清碧秀丽,浅处清澈见底,深湾碧绿如蓝,大河温婉缠绵在丹霞戈壁间。

黄河流经黄土高原,从内蒙古河口镇至郑州桃花峪为黄河中游,该段河道长度1206公里,其间有30条主要支流汇入黄河,由于黄土高原的沙土流失,致使各支流挟带大量泥沙进入黄河(每年约14亿吨),这就是黄河水变黄的原因。

黄河治理分为上中游治理和下流治理,上中游治理的主要任务是水土保持和通过修建水库拦蓄上游洪水及水力发电,下游治理的主要任务是加高加固堤防确保黄河不发生漫溢和堤防溃决,同时还要修筑堤坝,控制黄河主流摆动,不致黄河冲决堤防。

近日,黄河部分河段恢复了往日的清碧,受到大家的关注。本该皆大欢喜,却有人因此而担忧,这是为什么呢?相关部门就“黄河变清”展开了调查,“绿色巨变”是福是祸,问题令人深思!砂石菌将调查结果以及人们最关心的问题做给出了权威的解答。

历史记载可查的“黄河清”共有43次,最长的一次为1727年,黄河澄清2000余里,持续20多天。新世纪以来的“黄河清”,持续时间之长远超记载,史所罕见。

然而泥沙锐减黄河变清,成因复杂悬疑待解,下游“悬河”利剑仍然高悬,水少沙多的黄河是世界上最复杂难治的河流之一,黄河治理应保持战略定力,防止受局部和短时期变化影响产生战略误判。

一、黄河变清调查



 

据5月实测数据显示,黄河含沙量不超过0.8公斤每立方米

在非汛期,黄河80%以上河段是清的

生态建设工程、气候变化、水利工程、经济社会发展是黄河泥沙锐减的重要原因

近期入黄泥沙锐减不能代表今后趋势,对未来来沙量估计不宜过于乐观:

在非汛期,黄河80%以上的河段是清的。潼关水文站控制了黄河91%的流域面积、90%的径流量和几乎全部泥沙含量数据。据5月实测数据显示,黄河含沙量不超过0.8公斤每立方米。

黄河自河口镇急转南下,将黄土高原劈为两半,奔流至河南三门峡,一路接纳的泥沙占入黄泥沙总量的89%。在这一黄河泥沙“主产区”但见往昔的“一支浊黄”已变一派清流。

“黄河变清已经十多年了,有时候,水甚至是绿的。”山西永和县农民贾长治自幼生活在黄河岸边,对着黄河,54岁的他略带遗憾地说:“现在的黄河没威力了,以前浪有两米多高,成天轰轰吼,外面来的人晚上都睡不着。”

站在壶口瀑布旁,只见从壶口跌落出的河水浪花如雪,有的白中泛绿。陕西韩城黄河禹门口段,河水清且涟漪。在水流平缓的河湾处,两岸高山倒影可见。


▲ 5月23日,黄河壶口瀑布飞溅的水雾在阳光下形成美丽的彩虹
 

从开封直至入海口,黄河变黄;但与10多年前相比,色泽偏浅。专家解释,在非汛期,小浪底水库下泄的是清水,演进中冲起了河底淤沙,才再现黄河“本色”。据了解,1999年小浪底水库下闸蓄水后,即进入拦沙运用,2000~2015年,黄河下游年均输沙量仅为0.64亿吨,较1950~1999年均值减少11.39亿吨。

小浪底水库是调控黄河水沙的一张“王牌”,拦沙库容为75.5亿立方米,按原设计,运用14年后拦沙库容基本淤满,但目前仅淤积32亿立方米。

黄河泥沙去哪里了?

自1919年黄河有水文记录以来,黄河实测最高含沙量达每立方米911公斤,年度最大输沙量达39.1亿吨。黄土高原上的泥沙去哪里了?内蒙古鄂尔多斯,陕西延安、榆林,是黄河最重要的沙源,从沿河的十多个县,去探寻黄河泥沙锐减之谜。

鄂尔多斯过去每年向黄河输沙1.6亿吨,其中易在河道淤积的粗沙1亿吨,占入黄粗沙总量的25%。经过30多年治理,鄂尔多斯水土流失综合治理度达50%。2016年8月17日,鄂尔多斯出现历史极值降雨,由于水土保持措施见效,当地十条入黄一级支流冲淤变化不大;暴雨中心西柳沟推算径流量可达7176立方米每秒,可实际只形成了3000立方米每秒的流量。

近20多年来,黄土高原生态治理成效卓著,正发生着由“局部好转、整体恶化”向“整体好转、局部良好发展”的历史性转变。1999年至2015年,延安累计退耕还林1070万亩,覆盖了当地19.4%的国土面积,植被覆盖度达67.7%。据试验,当坡面生态治理后,使径流不下沟,则沟壑地的径流、泥沙分别减少58%和78%。榆林市一项调查表明,仅由于淤地坝建设,就减少水土流失量三分之一。

水利部黄河水利委员会(以下简称黄委会)提供的数据显示,近20年来,通过水土保持措施,平均每年拦减入黄泥沙4.35亿吨。

与黄河勘测规划设计公司课题组在黄河中游一路调研中,发现晋陕峡谷河段,采沙场星罗棋布。据了解,近十年来,黄河中游地区城镇化提速,在基建和房地产拉动下,出现了“采沙热”。

从山西保德县城出发,顺沿黄公路开行40公里,沿河两岸共32个沙场。冯家川乡冯家川村聚集着4家沙场,沙场工人冯在连说:“黄河沙是天然水洗沙,是最好的建筑沙。沙场一天可挖沙20多卡车,一车能装30吨沙。”顺绥德县沿黄公路前行30公里,在绥德一侧看到31个沙场,对岸的山西柳林县还有27个。在山西兴县、吉县、河津等河段,也存在相同量级的沙场。同行的黄河勘测规划设计公司专家估测,每年沙场约挖走1亿吨泥沙。


▲ 黄河山西省保德县段河边的采沙场
 

初步估算,以上减沙因素大致每年减少入黄泥沙7.6亿多吨。至于近期气候变化对入黄泥沙增减的影响,争议巨大,没有明晰的成果。

未来黄河还会来多少沙?

黄河天然年均来沙量为15.92亿吨,用1919年至2015年实测数据计算,有水文记录以来黄河实际年均来沙11.58亿吨。近年来,相关部门对今后黄河来沙趋势开展了大量研究,但结论差别巨大。

“十二五”国家科技支撑项目—“黄河水沙调控技术研究与应用”课题组对2007年至2014年黄河水沙状况研究后认为,黄河中上游主要下垫面因素年均实际减沙15.6亿~17.3亿吨,其中林草梯田等因素年均减沙12.54亿~14.11亿吨,水库淤地坝及灌溉引水增量拦沙3.2亿吨。

课题组对1956年以来黄河主要产沙区年均雨量和雨强研究后发现,研究时段均值基本相当,甚至偏丰,不仅没有减沙,大部分时间还有增沙作用。课题组测算,在多年平均降雨条件下,未来黄河潼关站来沙约在4.5亿~5亿吨。

“黄河水沙变化研究”课题组主要研究时段为2000年至2012年,认为降雨对泥沙减少贡献率为20%,生态、水利工程对泥沙减少贡献率为80%,减沙量为年均11.06亿吨。

《黄河流域综合规划》认为,目前的水利水保措施年均减沙4亿吨左右,到2030年适宜治理水土流失区得到初步治理后,每年可减少入黄泥沙6亿~6.5亿吨。届时,入黄泥沙可减少至9.5亿~10亿吨,远期可减少至8亿吨。

黄河勘测规划设计公司董事长张金良发表论文指出,人类短期有限的人工干预,不会对来水来沙这种自然事件产生长远影响,未来黄河年度来沙量大致为8亿~17.5亿吨,多年平均来沙量不少于10亿吨。

值得注意的是,观测河流泥沙的一个重要指标—来沙系数却在发出和现状不一致的反向信号。来沙系数是含沙量与流量的比值,是水沙搭配关系的一种量化表示。选取1919~1959年、1960~1986年、1987~2015年系列长度超过20年的时段对比发现,潼关水文站来沙系数分别为0.028、0.024、0.027,呈现先减小后增大的变化特点。


▲ 4月30日,游客在黄河壶口瀑布景区游览
 

“绿色巨变”潜藏风险

1922~1932年,黄河曾经历过一个枯水枯沙时段,1928年径流量仅199亿立方米,输沙量只有4.83亿吨。大旱之后必有大涝,1933年,黄河出现特大暴雨洪水,输沙量高达39亿吨,造成黄河下游决口50余处,洪水席卷冀鲁豫苏4省67个县,导致300多万人受灾。

在陕北只见昔日像一笼笼蒸熟的黄馍的山丘,被一片片油松、刺槐、林果盖得严严实实,“高土高坡”的印象已被绿色所颠覆。在惊叹这一巨变的同时,专家提醒,对减少黄河来沙而言,生态水保措施并不是万能的,要警惕被绿色掩藏的风险。

流经南泥湾的汾川河,流域植被覆盖率达85%。2013年7月,汾川河发生超过多年均值3.9倍的高强度降雨,径流量和输沙量分别为多年均值的17倍和15.5倍。流域内建于1958年的胜利水库,之前55年淤积了300多万立方米泥沙,可暴雨后淤沙陡增200多万立方米。据了解,汾川河流域当时共发生6次降雨,由于植被条件好,前4次没产流,大部分雨水下渗;第5次降雨产生小洪峰,证明下垫面饱和;到第6次降雨,生态“绿网”被撕开,出现大产流、大产沙情况。

张金良说,汾川河“2013.7”洪水具有非常重要的警示意义。河流输沙量与流量的高次方成正比,当雨强到一定程度,超过植被承受范围,径流就会突然成倍增加,带走大量泥沙。这也证明,水土保持措施只在一定量级降雨下起作用,一旦发生超量级降雨,水土流失反而会加大。

目前黄土高原已建淤地坝5.84万座,控制水土流失总面积的16%,成为拦减黄河泥沙的重要防线。骨干坝的淤积年限一般在10~20年,中小型淤地坝一般在5~10年。很多淤地坝建设时间较早,部分坝拦沙库容已满,失去拦沙功能;一旦发生超设计标准的暴雨洪水,可能导致淤地坝系“串糖葫芦”式垮塌,将拦淤的泥沙重新输送入河。

流经陕西佳县的佳芦河是黄河的一级支流,流域内的柳沟淤地坝建于上世纪70年代,经过40年的淤积,基本淤满。2012年7月,突发暴雨将淤地坝冲垮,仅三天时间,淤沙全部被冲走。流域内的康崖窑淤地坝也被冲毁,仅20个小时,所淤泥沙就全被带走。

张金良认为,黄河主要产沙区的产沙能力在长时期内不会变化,泥沙供给可以说是无限的。对于特定的产沙区,存在一定的降雨阈值,当降雨条件小于该阈值时,侵蚀产生的沙量不断滞存于坡面或局部沟道内,入黄沙量很小;当降雨条件满足该阈值时,长期“零存”的沙量将被大规模“整取”入黄。而淤地坝、梯田等拦沙工程,也存在“零存整取”风险。

在长期枯水枯沙后,1998年7月,内蒙古鄂尔多斯西柳沟流域迎来大暴雨,7月12日,含沙量达1350公斤每立方米的洪水入黄河后,携带的泥沙将黄河拦腰截断,形成一座长10公里、宽1.5公里、厚6.27米,淤积量近1亿立方米的巨型沙坝,造成巨大灾害。


▲ 工作人员在模型黄河小浪底库区断面进行含沙垂直测量
 

大洪水几率增加

自1982年黄河下游发生15300立方米每秒洪水后,黄河已连续34年未发生超过10000立方米每秒量级的洪水,但风平浪静之中暗藏忧患。

2016年7月,属海河流域,但紧邻黄河的豫北地区出现大暴雨,若这场降雨偏移到黄河流域,花园口水文站洪峰流量将达18900立方米每秒。专家指出,大洪水的发生有周期性特点,同量级大洪水,时间间隔越长,发生的概率就越高。1958年黄河下游发生22300立方米每秒的大洪水,属于60年一遇洪水,距今已59年;1982年黄河下游发生15300立方米每秒的大洪水,属于30年一遇洪水,距今已35年。

黄河中游具有暴雨频繁、强度大的特点。1977年内蒙古乌审旗降特大暴雨,降雨中9小时雨量达1400毫米。黄河下游所在黄淮海地区暴雨也相当剽悍,1975年淮河流域降特大暴雨,暴雨中心24小时雨量达1060毫米,洪水造成包括两座大型水库在内的数十座水库垮坝。如果当时雨区稍偏北,黄河下游将面临巨大考验。

结合现在的地形地物分析,下游大堤一旦决口,洪水泥沙灾害影响范围涉及冀、鲁、豫、皖、苏五省110个县(市),总土地面积约12万平方公里,人口超过1亿,耕地面积1.12亿亩。而且,历史上黄河大堤汛期决口后,从未有当即堵复的先例。

兰考东坝头被称为黄河“最后一弯”,风平浪静的黄河舒缓流过,不见一丝桀骜与狂暴。可1855年,黄河就在此处决口改道,形成现在流路。此前600多年间,黄河长期侵夺淮河流路,自江苏大丰入黄海。从公元前602年至1855年,黄河共大改道5次,在黄淮海平原上完成了由北向南、幅度达25万平方公里的扇形摆动。专家指出,依照黄河当前流路特征,一旦决口,可能引发改道,其灾祸难以承受。


▲ 2014年7月7日山东邹平县黄河防汛队员在黄河岸边巡视
 

“小水小沙”隐患重重

近十多年来,由于入黄泥沙锐减和小浪底水库拦沙运用,黄河下游大部分时间处于“小水小沙”过程中。但黄河并未安然无事,部分河段河势变化较大,防洪又出现新问题,又添新隐患。

在河南省濮阳县青庄险工看到,虽然只有700立方米每秒的流量,但黄河依然形成了斜河,水头顶冲险工。青庄险工原有15道挑流丁坝,2013年前都靠河,畸形河势形成后,大溜下挫,8号坝以上都不靠河了,只好在下游新修了三道坝。

濮阳市黄河河务局防汛办主任陈宝国说:“近年来濮阳段出现过三次畸形河势,如果不及时抢险,会引发下游河势连环变化,横河、斜河一旦直冲大堤,就有决口风险。”

黄委会防汛专家指出,过去,黄河下游的险工及控导工程是按4000立方米每秒流量的中水河槽情况布局的,现在水少沙少,条件变了。出现的新情况是:老的工程不靠水了,新工程还没修起来;不该冲的地方冲了,该淤的地方不淤了;游荡性河段摆动加剧,河势几乎一年一变。


▲ 流经河南省开封市境内的黄河
 

鉴于目前的河势河情,一些专家建议放弃下游“宽河固堤”方针,沿黄河河槽新修两条大堤,将黄河变为3至5公里的“窄河”,束水攻沙,以改变目前一方面“背着石头撵河”,一方面又有大量工程不靠水、晒太阳的背动局面。专家还指出,修建“窄河”后,黄河下游滩区将得到解放,190万人也无需搬迁,一举两得。

持反对意见的专家认为,虽然目前黄河下游不淤积,但小浪底水库拦沙库容淤满后,将重回淤积状态。“窄河”虽然输沙效率高,但河道淤积抬升速度快,最终难以走出“悬河之中有悬河”的困局;且对目前下游的防洪体系改变过大,不宜轻言实施。

一些专家指出,水少沙多的黄河是世界上最复杂难治的河流,黄河治理应保持战略定力,防止受局部和短时期变化影响产生战略误判。如果能坚定推进国务院2013年批复的《黄河流域综合规划》,进一步完善黄河水沙调控体系,基本可实现现行河道继续行河150年以上的目标。

二、大河“清流”

2000年以来,世界上输沙量最多、含沙量最大的河流——黄河,泥沙含量锐减,悄然出现变清态势。

黄河潼关水文站实测数据显示,2000年至2015年,年均入黄泥沙量仅为2.64亿吨,较天然来沙均值15.92亿吨减少83.6%。虽然同期黄河径流量较天然时期年均值减少46%,但黄河含沙量却也大幅下降71%,降至目前10.8公斤/立方米。

1946年人民治黄以来,古老的黄河首次得到系统性治理,彻底扭转了“三年两决口,百年一改道”的险恶局面,实现了70年安澜。其中重要原因就是近20多年来黄土高原生态治理成效卓著,正发生着由“局部好转、整体恶化”向“整体好转、局部良好发展”的历史性转变,平均每年拦减入黄泥沙4.35亿吨。

据了解,黄河来沙这一新变化,不仅影响下游“悬河”河道冲淤发展趋势,更关系到未来治黄战略的制定,和已有治黄重大规划的实施。近年来,国家有关部门组织多个课题组研析成因、预判黄河来沙情况,但没有形成统一认识,未能就这一变化属于趋势性还是周期性作出判断。

目前,黄河泥沙锐减之后,一种乐观论调抬头,认为黄河泥沙问题基本解决,黄河已成为世界上安全系数最高的河流。但采访中,黄河水利委员会和一些治黄专家认为,在黄河下游“悬河”局面未变、黄土高原泥沙无限供给状况未变的硬条件下,黄河洪水“悬剑”依然高悬于黄淮海平原头顶。被水土保持措施拦住的泥沙,只是在沉睡,一旦被超强降雨唤醒,会以惊人的量级入河,高含沙大洪水就会袭来。

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。当灌入绥德县城的洪水退去后,人们发现,部分路段淤沙竟厚达1米。随即支流洪水叠加,黄河形成1号洪水……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。

在治黄专家看来,黄河“大考”未穷期。

三、黄河“人沙赛跑”几时休?

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 日迎来今年最大洪峰
 

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。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。

据了解,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?

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?

治黄专家介绍,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。

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。

建国后一段时间,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。


▲ 2015年7月5日游客在河南省济源市观看黄河小浪底调水调沙
 

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。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。

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。

本世纪初,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。

四、饥渴的黄河

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。


▲ 2011年3月内蒙古磴口县刘拐沙头,黄河在乌兰布和沙漠边缘平静缓流
 

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,据了解,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。

流域节水空间有限

据了解,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

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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中国砂石协会

2017年09月28日



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