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      黃河變清調查 大洪水幾率增加 “人沙賽跑”幾時

      • 發布時間:2017-09-25 14:03???瀏覽

      黃河“人沙賽跑”幾時休

        雖然入黃泥沙銳減,黃河水沙調控體系建設已取得初步成效,但黃土高原輸沙規律未變,黃河下游持續數千年的“人沙賽跑”遠未到散場時。

        黃河壺口瀑布于7月27日迎來今年最大洪峰。

        7月26日,位于陜北的黃河支流無定河發生超歷史洪水,4500立方米每秒的洪峰挾沙量高達980公斤每立方米。灌入綏德縣城的洪水退去后,部分路段淤沙竟厚達1米。次日,支流洪水疊加,黃河形成1號洪峰。

        7月28日10時,洪峰演進至小北干流合陽段時,高含沙洪水對河床劇烈沖刷,將河底泥土大塊大塊掀起,形成罕見的“揭河底”現象。7月28日下午,洪水進入小浪底水庫后,高含沙水流潛入清水下前行,形成“異重流”奇觀。

        采訪中,《瞭望》新聞周刊記者了解到,自2000年小浪底水庫投入運用以來,通過攔沙和調水調沙,黃河下游河道累計沖刷泥沙28億多噸,“懸河”沒再長高,黃河下游進入難得的沖淤平衡期。但今年黃河1號洪水所演繹的“水沙變奏”卻發出警訊:雖然入黃泥沙銳減,黃河水沙調控體系建設已取得初步成效,但黃土高原輸沙規律未變,黃河下游持續數千年的“人沙賽跑”遠未到散場時。

        黃河漲上天怎么樣呢?

        “河水洋洋、北流活活。”在春秋以前,黃河在下游沿大禹故道處于漫流狀態。春秋時,各諸侯國開始筑堤阻水,從而使黃河由地下河向地上懸河演變。到西漢初,就有了“河高出民屋”的記載。

        公元7年,賈讓應詔給西漢哀帝上書,對頻繁決溢的黃河提出治理之策,這就是著名的“賈讓三策”,最早全面闡述了黃河治理思想,對后世影響巨大。上策為人工改道,不與水爭地,使黃河“寬緩而不迫”;中策是開渠分流,分殺水怒,并引黃灌溉;下策是被動加高增厚堤防,但“勞費無已,數逢其害,后患無窮。”

        受生產力、人口增長等多種條件局限,歷代治河大都采取了筑堤束水之策,從而使“人沙賽跑”曠日持久。由于泥沙淤積,黃河下游河床每年升高約10厘米,河床每當淤高到一定程度,河水就漫出河槽另尋出路,進而發生決口和改道,如此循環往復,而“善淤、善決、善徒”也成了黃河一大特性。據統計,新中國成立前2500多年間,黃河下游發生大的改道26次,決口1594次。

        1952年,毛澤東主席視察黃河時,就曾發出這樣的疑問:“黃河漲上天怎么樣呢?”為了確保下游安瀾,新中國成立后,先后4次加高培厚黃河大堤,目前大堤平均高度達10米,所用土方可以壘13座萬里長城。但歲歲安瀾中,“懸河”之危并未解除。目前,黃河下游河床普遍高于兩岸地面4~6米,其中比新鄉市地面高出20米,比開封市地面高出13米。

        近30年來,隨著沿黃地區用水增加,進入黃河下游沖沙水量減少,黃河主河槽淤積加重,“懸河之中又長出一條懸河”。目前,黃河下游大部分河段出現“二級懸河”,其形態為:“槽高、灘低、堤根洼”:

        河槽外高于灘面2~3米,內呈“淺碟狀”,而灘面又高于背河地面4~6米,即使發生中小洪水,主槽也難以容納,在橫比降大于縱比降幾倍乃至十幾倍的不利河道條件下,必然造成重大河勢變化,出現橫河、斜河,增大了大堤“沖決”和“潰決”的危險。

        塑造協調的水沙關系

        2002年7月4日,隨著小浪底水庫3個排沙洞閘門陸續打開,濁黃色的水流如巨龍般噴涌而出,在空中劃出優美的弧線后落入河道,世界水利史上規模最大、持續時間最長的調水調沙自此拉開大幕。到2015年,經過19次調水調沙,累計將下游河道中9.66億噸淤沙送入大海。同時,黃河河槽也刷深下切2米多,最小過流能力由1800立方米每秒提高到4200立方米每秒。

        黃河難治,重在泥沙,根在水少沙多、水沙關系不協調。據測算,黃河水量56%來自蘭州以上,而90%的泥沙卻來自中游河口鎮至三門峽區間,全年60%的水量和80%的沙量來自汛期,汛期又主要集中來自幾場暴雨洪水。能不能用人工手段打破時間差和空間差,重新組合水沙,變不平衡為相適應,進而實現下游河道沖淤平衡呢?

        治黃專家告訴《瞭望》新聞周刊記者,調水調沙,就是通過人工手段調度水庫蓄水,制造洪峰,調整天然水沙過程,改變不平衡的水沙關系,沖刷清洗下游河道,減輕河道淤積。隨著小浪底水庫的建成運用,這一產生于20世紀40年代,成型于80年代,運用自然法則改變黃河泥沙分配布局的創舉,終于有了實踐的條件。

        從高空俯瞰黃河,在晉陜峽谷出口處,突現一泓碧波,像一顆巨大的藍寶石,這就是小浪底水庫。這座總庫容達126.5億立方米的“超級水庫”,就像一顆年輕而強健的心臟,給古老的黃河帶來了新的平衡與活力。在19次調水調沙中,這張水沙調控的“王牌”被用得異常出彩,形成多個經典戰例。
       

      水利部黃河水利委員會(以下簡稱黃委會)提供的數據顯示,近20年來,通過水土保持措施,平均每年攔減入黃泥沙4.35億噸。

        專家指出,除生態建設工程外,氣候變化、水利工程、經濟社會發展也是導致黃河泥沙銳減的重要原因。

        黃河流域潼關以上地區共有大型水庫26座,中型水庫170座,但大多分布在水土流失輕微地區。黃委會等組織的課題組實地走訪了90%的大中型水庫,分析計算得出近期水庫年攔沙1.734億噸,其中黃河干流水庫攔沙0.81億噸。另外,由于上游水庫大量攔蓄汛期水量,導致黃河內蒙古河段淤積嚴重。目前巴彥高勒至三湖河口已形成268公里長的地上“懸河”,每年淤積泥沙0.52億噸。

        與黃河勘測規劃設計公司課題組在黃河中游一路調研中,《瞭望》新聞周刊記者發現晉陜峽谷河段,采沙場星羅棋布。據了解,近十年來,黃河中游地區城鎮化提速,在基建和房地產拉動下,出現了“采沙熱”。

        從山西保德縣城出發,順沿黃公路開行40公里,沿河兩岸共32個沙場。馮家川鄉馮家川村聚集著4家沙場,沙場工人馮在連說:“黃河沙是天然水洗沙,是最好的建筑沙。沙場一天可挖沙20多卡車,一車能裝30噸沙。”本刊記者順綏德縣沿黃公路前行30公里,在綏德一側看到31個沙場,對岸的山西柳林縣還有27個。在山西興縣、吉縣、河津等河段,也存在相同量級的沙場。同行的黃河勘測規劃設計公司專家估測,每年沙場約挖走1億噸泥沙。

        初步估算,以上減沙因素大致每年減少入黃泥沙7.6億多噸。至于近期氣候變化對入黃泥沙增減的影響,爭議巨大,沒有明晰的成果。

        本刊記者采訪中發現,隨著黃土高原產沙區大量農民外出打工或遷居城鎮,導致大量坡耕地撂荒或棄種,從而引發植被自然恢復;但這一因素在測算生態建設產生的攔沙效用時,未被充分考慮。陜西綏德橋溝是一個完全自然修復的小流域,已實現“零耕種”。

        20年前,20毫米每小時的降雨就會產沙,如今70毫米每小時以下的降雨都不產沙。山西興縣瓦臺鄉前北會村有2000多畝耕地,現在只種600多畝。山西保德縣馮家川鄉馮家川村有5000畝耕地,耕種的不到1000畝,一些梯田也撂荒了。

        未來黃河還會來多少沙?

        黃河天然年均來沙量為15.92億噸,用1919年至2015年實測數據計算,有水文記錄以來黃河實際年均來沙11.58億噸。近年來,相關部門對今后黃河來沙趨勢開展了大量研究,但結論差別巨大。

      “十二五”國家科技支撐項目——“黃河水沙調控技術研究與應用”課題組對2007年至2014年黃河水沙狀況研究后認為,黃河中上游主要下墊面因素年均實際減沙15.6億~17.3億噸,其中林草梯田等因素年均減沙12.54億~14.11億噸,水庫淤地壩及灌溉引水增量攔沙3.2億噸。

        課題組對1956年以來黃河主要產沙區年均雨量和雨強研究后發現,研究時段均值基本相當,甚至偏豐,不僅沒有減沙,大部分時間還有增沙作用。課題組測算,在多年平均降雨條件下,未來黃河潼關站來沙約在4.5億~5億噸。

        “黃河水沙變化研究”課題組主要研究時段為2000年至2012年,認為降雨對泥沙減少貢獻率為20%,生態、水利工程對泥沙減少貢獻率為80%,減沙量為年均11.06億噸。

        《黃河流域綜合規劃》認為,目前的水利水保措施年均減沙4億噸左右,到2030年適宜治理水土流失區得到初步治理后,每年可減少入黃泥沙6億~6.5億噸。屆時,入黃泥沙可減少至9.5億~10億噸,遠期可減少至8億噸。

        黃河勘測規劃設計公司董事長張金良發表論文指出,人類短期有限的人工干預,不會對來水來沙這種自然事件產生長遠影響,未來黃河年度來沙量大致為8億~17.5億噸,多年平均來沙量不少于10億噸。

        歷史上黃河來沙是否出現過類似變化?一些研究成果表明,黃土高原土地利用和植被的變化對黃河輸沙有決定性的影響。歷史上在植被較好的情況下,入黃泥沙量年均在6億~11億噸。也有專家認為在北宋以前人類活動影響較小,黃河年輸沙量為2億噸。

        值得注意的是,觀測河流泥沙的一個重要指標——來沙系數卻在發出和現狀不一致的反向信號。來沙系數是含沙量與流量的比值,是水沙搭配關系的一種量化表示。選取1919~1959年、1960~1986年、1987~2015年系列長度超過20年的時段對比發現,潼關水文站來沙系數分別為0.028、0.024、0.027,呈現先減小后增大的變化特點。

        一些專家指出,近期入黃泥沙銳減只能反映一個特定時期內降雨和水利水保措施作用,不能用以代表今后一個較長時期內入黃泥沙的變化趨勢,對未來來沙量估計不宜過于樂觀。

        “綠色巨變”潛藏風險

        1922~1932年,黃河曾經歷過一個枯水枯沙時段,1928年徑流量僅199億立方米,輸沙量只有4.83億噸。大旱之后必有大澇,1933年,黃河出現特大暴雨洪水,輸沙量高達39億噸,造成黃河下游決口50余處,洪水席卷冀魯豫蘇4省67個縣,導致300多萬人受災。

        《瞭望》新聞周刊記者在陜北采訪,但見昔日像一籠籠蒸熟的黃饃的山丘,被一片片油松、刺槐、林果蓋得嚴嚴實實,“高土高坡”的印象已被綠色所顛覆。在驚嘆這一巨變的同時,專家提醒,對減少黃河來沙而言,生態水保措施并不是萬能的,要警惕被綠色掩藏的風險。

        流經南泥灣的汾川河,流域植被覆蓋率達85%。2013年7月,汾川河發生超過多年均值3.9倍的高強度降雨,徑流量和輸沙量分別為多年均值的17倍和15.5倍。流域內建于1958年的勝利水庫,之前55年淤積了300多萬立方米泥沙,可暴雨后淤沙陡增200多萬立方米。據了解,汾川河流域當時共發生6次降雨,由于植被條件好,前4次沒產流,大部分雨水下滲;第5次降雨產生小洪峰,證明下墊面飽和;到第6次降雨,生態“綠網”被撕開,出現大產流、大產沙情況。

        張金良說,汾川河“2013.7”洪水具有非常重要的警示意義。河流輸沙量與流量的高次方成正比,當雨強到一定程度,超過植被承受范圍,徑流就會突然成倍增加,帶走大量泥沙。這也證明,水土保持措施只在一定量級降雨下起作用,一旦發生超量級降雨,水土流失反而會加大。

        目前黃土高原已建淤地壩5.84萬座,控制水土流失總面積的16%,成為攔減黃河泥沙的重要防線。骨干壩的淤積年限一般在10~20年,中小型淤地壩一般在5~10年。很多淤地壩建設時間較早,部分壩攔沙庫容已滿,失去攔沙功能;一旦發生超設計標準的暴雨洪水,可能導致淤地壩系“串糖葫蘆”式垮塌,將攔淤的泥沙重新輸送入河。

        流經陜西佳縣的佳蘆河是黃河的一級支流,流域內的柳溝淤地壩建于上世紀70年代,經過40年的淤積,基本淤滿。2012年7月,突發暴雨將淤地壩沖垮,僅三天時間,淤沙全部被沖走。流域內的康崖窯淤地壩也被沖毀,僅20個小時,所淤泥沙就全被帶走。

        張金良認為,黃河主要產沙區的產沙能力在長時期內不會變化,泥沙供給可以說是無限的。對于特定的產沙區,存在一定的降雨閾值,當降雨條件小于該閾值時,侵蝕產生的沙量不斷滯存于坡面或局部溝道內,入黃沙量很??;當降雨條件滿足該閾值時,長期“零存”的沙量將被大規模“整取”入黃。而淤地壩、梯田等攔沙工程,也存在“零存整取”風險。

        在長期枯水枯沙后,1998年7月,內蒙古鄂爾多斯西柳溝流域迎來大暴雨,7月12日,含沙量達1350公斤每立方米的洪水入黃河后,攜帶的泥沙將黃河攔腰截斷,形成一座長10公里、寬1.5公里、厚6.27米,淤積量近1億立方米的巨型沙壩,造成巨大災害。

      大洪水幾率增加

        自1982年黃河下游發生15300立方米每秒洪水后,黃河已連續34年未發生超過10000立方米每秒量級的洪水,但風平浪靜之中暗藏憂患。

        2016年7月,屬海河流域,但緊鄰黃河的豫北地區出現大暴雨,若這場降雨偏移到黃河流域,花園口水文站洪峰流量將達18900立方米每秒。專家指出,大洪水的發生有周期性特點,同量級大洪水,時間間隔越長,發生的概率就越高。1958年黃河下游發生22300立方米每秒的大洪水,屬于60年一遇洪水,距今已59年;1982年黃河下游發生15300立方米每秒的大洪水,屬于30年一遇洪水,距今已35年。

        黃河中游具有暴雨頻繁、強度大的特點。1977年內蒙古烏審旗降特大暴雨,降雨中9小時雨量達1400毫米。黃河下游所在黃淮海地區暴雨也相當剽悍,1975年淮河流域降特大暴雨,暴雨中心24小時雨量達1060毫米,洪水造成包括兩座大型水庫在內的數十座水庫垮壩。如果當時雨區稍偏北,黃河下游將面臨巨大考驗。

        黃委會曾測算,黃河下游有發生55000立方米每秒大洪水的可能。專家指出,雖然水土保持對黃河下游減水減沙效果明顯,但從歷史上特大洪水形成過程看,降雨所起的作用處主導地位。

        結合現在的地形地物分析,下游大堤一旦決口,洪水泥沙災害影響范圍涉及冀、魯、豫、皖、蘇五省110個縣(市),總土地面積約12萬平方公里,人口超過1億,耕地面積1.12億畝。而且,歷史上黃河大堤汛期決口后,從未有當即堵復的先例。

        蘭考東壩頭被稱為黃河“最后一彎”,風平浪靜的黃河舒緩流過,不見一絲桀驁與狂暴???855年,黃河就在此處決口改道,形成現在流路。此前600多年間,黃河長期侵奪淮河流路,自江蘇大豐入黃海。從公元前602年至1855年,黃河共大改道5次,在黃淮海平原上完成了由北向南、幅度達25萬平方公里的扇形擺動。專家指出,依照黃河當前流路特征,一旦決口,可能引發改道,其災禍難以承受。

        “小水小沙”隱患重重

        近十多年來,由于入黃泥沙銳減和小浪底水庫攔沙運用,黃河下游大部分時間處于“小水小沙”過程中。但黃河并未安然無事,部分河段河勢變化較大,防洪又出現新問題,又添新隱患。

        《瞭望》新聞周刊記者在河南省濮陽縣青莊險工看到,雖然只有700立方米每秒的流量,但黃河依然形成了斜河,水頭頂沖險工。青莊險工原有15道挑流丁壩,2013年前都靠河,畸形河勢形成后,大溜下挫,8號壩以上都不靠河了,只好在下游新修了三道壩。

        濮陽市黃河河務局防汛辦主任陳寶國說:“近年來濮陽段出現過三次畸形河勢,如果不及時搶險,會引發下游河勢連環變化,橫河、斜河一旦直沖大堤,就有決口風險。”

        黃委會防汛專家指出,過去,黃河下游的險工及控導工程是按4000立方米每秒流量的中水河槽情況布局的,現在水少沙少,條件變了。出現的新情況是:老的工程不靠水了,新工程還沒修起來;不該沖的地方沖了,該淤的地方不淤了;游蕩性河段擺動加劇,河勢幾乎一年一變。

        在山東省鄄城縣蘇泗莊上延工程,《瞭望》新聞周刊記者看到,由于下泄清水能量小,在直河道出現“坐彎”。河勢上提后,主溜猛力切割沒有防護措施的灘面,導致700米長、300米寬的耕地掉入河中。菏澤市黃河河務局總工程師付幫勤說:“目前繼續發展的險情,可能導致大溜直抄蘇泗莊工程的后路,淹沒灘區1.6萬畝耕地,并直沖黃河大堤。”

        山東東明縣老君堂控導工程共有50多道丁壩,近年來河勢不斷下挫,以前1到6號壩不靠水,8到15號壩靠主溜,目前主溜已下挫到26至29號壩。導致1500多畝灘地掉入河中。河務部門又加修了三道壩,溜勢得到局部控制。

        專家指出,泥沙銳減后,清水下泄給未來防洪造就一個新險局。過去高含沙洪水沖左岸就淤右岸,沖一邊淤一邊,形成較穩定的河道;清水則兩邊沖刷,引發河道變化;當大洪水來時,極可能順清水流路行洪;70年苦心修建的各種工程,將有相當一部分發揮不了作用,部分河段功能將受影響。

        鑒于目前的河勢河情,一些專家建議放棄下游“寬河固堤”方針,沿黃河河槽新修兩條大堤,將黃河變為3至5公里的“窄河”,束水攻沙,以改變目前一方面“背著石頭攆河”,一方面又有大量工程不靠水、曬太陽的背動局面。專家還指出,修建“窄河”后,黃河下游灘區將得到解放,190萬人也無需搬遷,一舉兩得。

        持反對意見的專家認為,雖然目前黃河下游不淤積,但小浪底水庫攔沙庫容淤滿后,將重回淤積狀態。“窄河”雖然輸沙效率高,但河道淤積抬升速度快,最終難以走出“懸河之中有懸河”的困局;且對目前下游的防洪體系改變過大,不宜輕言實施。

        一些專家指出,水少沙多的黃河是世界上最復雜難治的河流,黃河治理應保持戰略定力,防止受局部和短時期變化影響產生戰略誤判。如果能堅定推進國務院2013年批復的《黃河流域綜合規劃》,進一步完善黃河水沙調控體系,基本可實現現行河道繼續行河150年以上的目標。
       

      2003年8月26日至9月8日,短短14天內,黃河中游主要支流涇河、渭河、洛河、伊河等相繼發生9場洪水。小浪底上游的涇河、渭河洪水含沙量大,而在小浪底下游入黃的洛河、伊河基本上是清水。“調配時間、空間差,讓清水背沙袋”。通過運用小浪底水庫,先攔蓄涇河、渭河高含沙洪水,待伊河、洛河清水入黃時再把高含沙洪水放出來,人工調配清濁,起到了減淤效果。

        在隨后的幾次調水調沙中,黃河水利委員會對萬家寨、三門峽、小浪底三座水庫實施聯合調度,在1000多公里河段上,演出了人造洪峰“大接力”的大劇,不僅沖刷了下游河道,還通過人工塑造異重流,清理了小浪底水庫部分庫尾淤沙。

        建國后一段時間,治沙的發力點主要在“攔”字上。1960年,“萬里黃河第一壩”三門峽水庫投入運用,由于對黃河水沙規律認識不清,采取了“蓄水攔沙”的運用模式。僅一年半時間水庫就淤積了15億噸泥沙,還在渭河入黃口形成“攔門沙”,回水倒灌關中平原。

        從1962年到1973年,三門峽水庫絕大部分時間處在敞泄狀態,但對治黃核心工程——水庫運用方式的探索卻沒有停息,最終找到了“蓄清排渾”的運用方式,解開了多泥沙河流水庫淤積難題,也為調水調沙打牢了技術根基。

        站在小浪底壩上,萬頃碧波盡收眼底。在減淤方面“以攔為基、以調為用”的小浪底水庫庫容126.5億立方米,其中75億立方米是用來攔沙的,能保證黃河下游河道至少20年不淤積抬高;剩下的庫容,在非汛期蓄清水,汛期排渾水,通過沖淤平衡保持長期使用,并保持調水調沙運用。

        完善水沙調控體系

        從河南孟津到濮陽高村460多公里長的黃河河道,被稱為“豆腐腰”。歷史上,黃河三分之二的決口和改道發生在這里?!恫t望》新聞周刊記者沿河尋訪時發現,這一帶叫“口”的地名特多,花園口、柳園口、趙口……每一個“口”,都存留著歷史上決口傷痛的記憶。

        在這么短的賽道上,面對晉陜峽谷中養精蓄銳、積蓄巨大勢能的對手,簡單地攔堵,絕無勝機。要想改變這一劣勢,就得在黃河上建設完善的水沙調控體系,變被動短跑為接力長跑,并最終贏得比賽。

        雖然黃河干流上目前已有水庫28座,但大部分都集中在上游,以發電為主要功能;在黃河中下游,能進行水沙綜合調節運用的樞紐只有小浪底水庫。按目前設計的水沙條件預估,攔沙庫容淤滿后,小浪底將變身為河道型水庫,51億立方米長期庫容中,僅有10億立方米庫容可以用來調水調沙。屆時,黃河下游河道將重回淤積狀態,“人沙賽跑”經過中場休息后將繼續開啟,通過小浪底攔沙和調水調沙得到的較好河道形態又將逐步趨于惡化。

        新世紀以來,黃土高原生態建設取得重大成就,入黃泥沙銳減。但中國科學院院士劉昌明等專家指出,黃河流域的水熱條件決定了黃土高原植被恢復不會無限制發展。目前黃河中游植被狀況與水沙條件基本達到相對平衡,植被恢復效應趨于穩定,攔沙效應距“天花板”已不遠。還有一些專家指出,黃土高原強烈的水土流失發生在距今25萬年至30萬年前,進一步加劇在距今5萬年前,遠遠早于人類頻繁活動時期,僅靠水土保持,無法根本解決黃河泥沙問題。

        專家向《瞭望》新聞周刊記者指出,黃河水沙關系不協調是流域性的,并非某一點、某一河段,要將其調節到協調,單一工程完不成任務,需要水沙調控體系來完成。

        在國務院通過的《黃河流域綜合規劃》中,黃河水沙調控體系中主體除了干流已建成的龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底水庫,還規劃在上中游修建黑山峽、磧口、古賢三座調節性水庫,再與干流、支流其他控制性水庫互為補充,才能共同構建完善的黃河水沙調控體系。

        專家指出,在小浪底水庫攔沙庫容淤滿前,應在黃河干流再興建一座控制性水庫,與小浪底聯合進行水沙調控,以便在有限的庫容和水量條件下發揮最大的減淤效果。經多方論證,適時啟動古賢水庫建設已成為共識。

        古賢水庫位于山西吉縣和陜西宜川縣交界處,總庫容可達134.6億立方米,其中攔沙庫容可達93.6億立方米,可控制主要淤積在下游河道中的直徑大于0.05毫米粗沙的80%。在設計水沙條件下,與小浪底水庫聯合運用60年,可減少下游河道淤積量79億噸。

        本世紀初,治黃專家在黃河中游禹門口至潼關河段,找到了一個可淤積泥沙100億噸的“大泥盆”。禹門口至潼關河段俗稱黃河小北干流,河道總面積1100平方公里,其中灘地面積為682平方公里,多為人煙稀少、荊棘叢生的鹽堿地,是一個“天然泥盆”。從2004年起,黃河水利委員會連續三年在小北干流河段進行“放淤”試驗,成功地將400多萬噸粗泥沙淤積在黃河沿岸的鹽堿灘里。

        專家最后向本刊記者表示,如果這一河段沒有大型控制工程,僅靠無壩放淤,吃掉100億噸泥沙目標根本無法實現。而古賢水庫建成后,可人工塑造適合放淤的水沙過程,從而開辟出一個為下游河道減淤的全新戰場。

      饑渴的黃河

        游客在山西平陸黃河濕地自然保護區觀賞大天鵝。

        黃河是我國北方唯一橫貫東西的巨川大河,是西北、華北的“生命之泉”。其天然徑流量排在長江、珠江、松花江、淮河之后居第五位,僅為長江的6%,卻以占全國河川徑流量2%的有限水資源,灌溉了全國13%的糧食產量,保障了全國14%的GDP產值,養育了占全國12%人口的60多個大中城市、340個縣。

        也因此,黃河日漸“消瘦”,維持流域社會經濟發展的功能已近極限。近日,《瞭望》新聞周刊記者調研了解到,按最新統計,黃河流域地表水開發利用率和消耗率已達86%和71%,遠超黃河水資源承載能力。缺水,已是黃河面臨的最大挑戰。宜適時啟動南水北調西線工程,以解黃河之渴。

        水資源量持續減少

        黃河是中國大江大河中第一個進行流域初始水權分配的河流。

        早在1987年,國務院就批準了《黃河可供水量分配方案》。該方案分配基數采用的黃河天然徑流量為580億立方米。然而,最新的水資源調查顯示,黃河天然徑流量已不足500億立方米。據預測,到2030年,黃河天然徑流量還將減少20億立方米。

        《瞭望》新聞周刊記者采訪獲悉,據對氣候變化趨勢研究,多年來黃河流域降水量變化不大,但有三個人為因素成為黃河徑流量減少的重要變量:

        一是生態改善植被大面積恢復。對比20世紀70年代和2012年黃河主要產沙區林草梯田覆蓋變化遙感圖會發現,黃河中游廣大地區,已被大片的綠色覆蓋。目前黃河中游地區林草梯田覆蓋率已由上個世紀70年代的20%,提高到54%,林草梯田綜合覆蓋率不到30%的面積已由上個世紀70年代的81%減少到3.5%。

        中國科學院院士劉昌明等專家指出,植被恢復是黃河流域徑流減少的重要原因。對黃河中游11個子流域研究發現,隨著植被增加,蒸騰散發上升,大量可利用的呈液態、固態的水資源——藍水被轉化成以氣態或分子態存在于大氣和土壤中的綠水。與1980年至1999年相比,2000年至2013年蒸騰散發的綠水增加8.6%,徑流減少幅度近20%。

        二是水利工程增多加劇了水面蒸發。目前,黃河流域共修建蓄水工程1.9萬座,其中干流已建、在建水庫就達28座。水庫蓄水后水面擴大,蒸發量相應增加,導致徑流量減少。本刊記者在采訪中還發現,在水資源緊缺的華北、西北一些城市,近年來出現大造城市景觀水之風。有的城市“攔河筑壩”,把河水“圈”在城內;有的城市耗巨資“挖地造湖”引水造景。專家指出,目前這些北方城市年均蒸發量超過降雨量一倍,一些西北城市甚至超十倍。“水面大了,蒸發量必然要大,造成寶貴水資源的巨大浪費。”

      三是黃河流域地下水開采量增加,部分地區嚴重超采。從1980年到目前,黃河流域地下水開采量由93億立方米上升到137億立方米,增幅達47%。地下水超采面積達1.59萬平方公里,其中山西就達1.05萬平方公里。嚴重超采面積占總面積78%,形成十個巨大漏斗。超采地下水,使產匯流關系發生變化。在同等降水條件下,徑流量減少。

        在黃河水資源減少的同時,黃河流域用水卻呈剛性增長。1950年黃河流域供水量為120億立方米,目前已達510億立方米,黃河支持流域社會經濟發展的功能已到極限。

        專家預測,到2030年,僅黃河流域需水量就達550億立方米,而黃河每年還要向流域外地區供水100億立方米。屆時,即使來水正常年份,每年也有100億立方米以上的用水缺口。黃河是一條多泥沙河流,每年必須要保證一定的沖沙水量和生態基流。據1987年國務院分水方案,黃河每年應有210億立方米的入海水量。如果計算生態水量,從2000年起,黃河已出現每年50億立方米的用水缺口,有限的黃河水資源已無法在農業、工業、生態用水中達到平衡。

        一位水利專家這樣向《瞭望》新聞周刊記者比喻:在河流的開發利用上,我們總覺得河流這把“水壺”用之不盡,把“興河流之利”簡單理解為添置更多的茶杯、茶碗,但有可能這些東西還沒備齊,壺里就沒水了。

        流域節水空間有限

        《瞭望》新聞周刊記者調研獲悉,黃河目前總用水量中農業用水占74%,工業及三產用水占18%,生活用水占7%,生態用水占1%(主要為黃河入??谏鷳B用水)。

        近20多年來,黃河流域節水水平大大提高。與1980年相比,每萬元工業增加值用水量由877立方米減少到46立方米,農業實際灌溉定額由542立方米減少到385立方米?!饵S河流域水資源綜合規劃》認為,理論上,黃河流域總體節水潛力為83.6億立方米,其中農業節水潛力為59.3億立方米,工業為22.3億立方米,生活節水為2億立方米。

        農業是黃河上的用水大戶,目前黃河上中游地區占全流域農業用水量85%,節水潛力最大?!饵S河流域水資源綜合規劃》認為,中上游農業節水潛力在51.6億立方米。但近期的一些研究成果表明,黃河中上游農業節水空間并沒有這么大。

        黃河寧蒙河套灌區目前已發展成為灌溉規模達1400萬畝的大型自流灌區,成為國家重要的農產品主產區,但這里長期采用大水漫灌,農業實際灌溉定額分別高達885立方米和508立方米。

        據黃河勘測規劃設計公司課題組研究發現,河套灌區周邊沙漠環繞,土壤中風沙土占半數以上,農業灌溉具有明顯的生態用水功能;不僅保證農作物生長需要,還可以補足地下水,滿足周邊植被與湖泊濕地用水需要。灌區一些水利工作者也向本刊記者表示:“如果沒有幾千年的大水漫灌,河套地區早變成沙漠了。”

        內蒙古河套灌區處于庫布其沙漠和烏蘭布和沙漠夾擊之下,多年平均地下水總補給量為30.7億立方米,其中渠系與土壤補給占95%,如此才得以維持灌區平均地下水埋深為1.5至2米的綠洲存在條件。如果將農田渠系利用系數由目前的接近0.5提高到0.58,地下水埋深將接近2.5米紅線,可能引發生態系統性變化。

        黃河勘測規劃設計公司課題組認為,黃河上中游六省區農業灌溉工程毛節水潛力為34.5億立方米,而且每節約一立方米單方水投資高達25.5元。一些專家指出,黃河目前沒有發生供水危機,主要是靠大量擠占河道生態用水支撐的,但日積月累后,會產生量變到質變的河流生態危機;僅靠節水,已難以彌補巨大的用水缺口,需要跨流域調水解黃河之渴。

        適時啟動南水北調西線工程

        “南方水多,北方水少,如果可能,借一點來也是可以的”。1952年毛澤東主席視察黃河時,聽到當時的黃委會主任王化云介紹已派勘探隊到通天河查勘,希望把通天河水引到黃河里來時,風趣地說:“通天河是豬八戒去過的那個地方。”隨后,便闡發了南北水調的偉大構想。

        根據2002年國務院批復的《南水北調工程總體規劃》,南水北調西線工程通過在長江上游通天河、支流雅礱江和大渡河上游筑壩建庫,開鑿輸水隧洞,穿越黃河長江分水嶺巴顏喀拉山,分三路(三期)每年共調170億立方米的水進入黃河上游。2006年,水利部要求將第一二期工程(第一第二條線路)水源合并,作為南水北調西線一期工程。根據項目建議書,一期工程將從雅礱江上游、大渡河上游通過320公里隧洞直接調水到黃河干流,年平均可調水量約80億立方米。

        專家向《瞭望》新聞周刊記者指出,從大格局上,南水北調西線建成,將形成聯系長江、淮河、黃河、海河的“四橫三縱”巨大水網?;靖采w缺水的黃淮海流域、膠東地區及西北部分地區,有利于實現我國水資源南北調配、東西互濟的合理配置格局。

      對于黃河流域而言,由于調水入黃位置高,可以完全覆蓋黃河上中下游缺水區。另外,由于黃河干流巨大的調節庫容存在,可以較方便協調黃河來水過程、西線入黃水量過程與河道輸沙用水、生態用水、工農業用水過程不一致問題,實現水資源優化配置。

        據測算,一期工程的80億立方米水可為城鄉生活、工業增加配置42億立方米水,確保到2030年重點城市、重要能源基地用水需求;還可向黃河干流河道內補水25億立方米,進一步協調水沙關系,促進寧蒙及黃河下游河道形態的改善;向黃河黑山峽生態灌區和石羊河流域分別供水9億和4億立方米,確保這一重要生態屏障地區生態系統的恢復發展。

        也有一些專家指出,跨流域調水是水資源配置的重要手段,但不是唯一手段,只有替代方案都用完了,才應采用這個手段。一些專家認為,只有到了“三個盡頭”時,才應啟動這一方案:

        一是技術盡頭。當用盡所有節水措施和增水技術,還不能解決缺水問題時;二是經濟盡頭。當解決西北缺水問題成本高過南水北調西線工程時;三是承受力盡頭。當黃河受水區水資源供應達到極限,受水區社會承受力達到極限時。

        “黃河之水天上來”。與此同時,近年來,中國科學院院士王光謙組織相關課題組,對黃河源區空中水資源進行研究,提出了“空中調水”的設想。課題組發現,黃河源區每年空中水汽輸入量約8700億立方米,其中3700億立方米為空中水資源,區域降水量為680億立方米,降水轉化率為16.3%。

        科研人員從1997年就開始在龍羊峽以上開展人工增雨試驗,到2011年15年間共為黃河增加了38億立方米的徑流,平均每年增加2.53億立方米。而人工增雨技術存在重大突破的可能,應加速研究并開展相關試驗。

       ?。ㄔ瓨祟}為《黃河變清調查》,《瞭望》新聞周刊林嵬、丁銘、張軍)

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