論黃河下游河道的生態(tài)安全屏障作用

張金良 劉生云 李超群

摘要：黃河下游近800km河道是舉世聞名的“地上懸河”，是淮河水系和海河水系的分水嶺。人民治黃70a來，黃河下游治理取得了舉世矚目的成就，由下游標準化堤防、河道、中游水庫群、分滯洪工程、非工程措施等所構(gòu)成的防洪體系已成為黃淮海平原的生態(tài)安全屏障。但是，由于黃河水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，因此泥沙問題長期以來并沒有得到根本解決，威脅下游防洪安全的“二級懸河”不利形態(tài)依然存在。依靠自然力量和現(xiàn)有水沙調(diào)控體系無法消除“二級懸河”，治理“二級懸河”并徹底控制其進一步發(fā)展，必須借助于人工干預(yù)。本文提出結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，完善水沙調(diào)控體系，有效進行調(diào)水調(diào)沙，恢復下游合理的行洪滯洪處理泥沙的河道形態(tài)，以確保黃淮海平原生態(tài)安全屏障的安全。同時，結(jié)合沿黃城市發(fā)展，打造集灘區(qū)居民脫貧與持續(xù)發(fā)展、“二級懸河”治理、沿黃城市生態(tài)空間等為一體的生態(tài)帶。

關(guān)鍵詞：黃河下游；灘區(qū)；二級懸河；水沙調(diào)控；生態(tài)治理

中圖分類號：TV147；TV882.1 文獻標志碼：A doi ：10.3969/j.issn.1000-1379.2018.02.005

1 研究背景

1.1 黃河下游河道

黃河下游干流河道總長786km。由于黃河水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，因此進入下游的泥沙大量淤積，下游河床已高出兩岸地面4～6m，局部河段達10m以上，成為淮河和海河流域的天然分水嶺。

黃河下游河道經(jīng)歷了多次改道，歷史上有“三年兩決口，百年一改道”之說，決溢范圍北抵天津，南達江淮，縱橫25萬km2，包括冀、魯、豫、皖、蘇五省的黃淮海平原[1-2]。據(jù)不完全統(tǒng)計，從公元前602年至1938年的2540a間，下游決口泛濫的年份有543a，決口達1590次，經(jīng)歷了5次重大改道和遷徙。1855年黃河在銅瓦廂決口改道后奪大清河入渤海，形成了黃河下游現(xiàn)行河道。

黃河下游河道形態(tài)上寬下窄（最寬處達24km，最窄處275m），河道比降上陡下緩（河南河段約為0.02%，山東河段約為0.01%），排洪能力上高下低（花園口設(shè)防流量22000m3/s，孫口設(shè)防流量17500m3/s，艾山設(shè)防流量11000m3/s）。河道內(nèi)分布著廣闊的灘地，總面積約3154km2，約占河道總面積的65%，涉及河南、山東兩省15個地（市）43個縣（區(qū)），灘內(nèi)有耕地面積22.7萬hm2，人口180余萬。

1.2 黃河下游河道的生態(tài)安全屏障地位

黃河下游是舉世聞名的“地上懸河”，洪水災(zāi)害歷來為世人所矚目，歷史上被稱為中國之憂患。根據(jù)歷史洪泛情況，按照現(xiàn)在的地形地物分析，現(xiàn)行河道向北決溢，洪水泥沙災(zāi)害影響范圍包括漳河、衛(wèi)運河及漳衛(wèi)新河以南的廣大平原地區(qū)；現(xiàn)行河道向南決溢，洪災(zāi)影響范圍包括淮河以北、穎河以東的廣大平原地區(qū)。黃河洪水泥沙災(zāi)害影響范圍涉及冀、魯、豫、皖、蘇五省的24個地區(qū)（市）所屬的110個縣（市），總土地面積約12萬km2，耕地0.093億hm2，人口約1.3億。就一次決溢而言，向北最大影響范圍為3.3萬km2，向南最大影響范圍為2.8萬km2。

黃河下游兩岸平原人口密集，城市眾多，鐵路、公路縱橫，能源等工業(yè)基地廣布，也是全國重要的商品糧基地。按照洪水風險分析結(jié)果，如果北岸原陽以上或南岸開封附近及其以上堤段發(fā)生決口泛濫，那么影響人口將超過2300萬，耕地面積將超過247萬hm2，直接經(jīng)濟損失將超過1000億元。除直接經(jīng)濟損失外，黃河洪水泥沙災(zāi)害還會造成十分嚴重的后果：大量鐵路、公路及生產(chǎn)生活設(shè)施，治淮、治海工程，引黃灌排渠系都將遭受毀滅性破壞，泥沙淤塞河渠，良田沙化等，對經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境造成的不利影響長期難以恢復。1938年，國民黨政府為阻止日軍西侵扒決花園口黃河大堤，洪水攜帶大量泥沙進入淮河，淤塞河道與湖泊，致使淮河流域連年發(fā)生水災(zāi)；黃水泛濫，豫東大地饑荒連年、餓殍遍野，造成5400km2黃泛區(qū)，形成了“百里不見炊煙起，惟有黃沙撲空城”的凄慘景象。黃河決口勢必打亂我國政治、經(jīng)濟、文化、生態(tài)發(fā)展戰(zhàn)略部署，幾十年的改革開放、生態(tài)文明建設(shè)成就將毀于一旦，是當今中華民族不能承受之重。

黃河下游的懸河河道是淮河水系和海河水系的分水嶺。大洪水時向北決口將打亂海河水系，向南將打亂淮河水系，且由于多泥沙特性，因此洪水泥沙所到之處，淤塞河（湖）渠，良田沙化，將造成巨大的生態(tài)災(zāi)難。下游河道實際上已成為黃淮海平原的生態(tài)安全屏障，其主要包括“上攔下排，兩岸分滯”的防洪工程體系和“攔、調(diào)、排、放、挖”綜合處理泥沙體系及相應(yīng)的非工程措施體系，見圖1。而下游由標準化堤防及保護區(qū)、主河槽和灘區(qū)、分滯洪區(qū)構(gòu)成的近800km河道整體成為生態(tài)安全屏障的主要表現(xiàn)。

2 當前黃河下游作為生態(tài)安全屏障面臨的挑戰(zhàn)

人民治黃以來，特別是新中國成立后，黨和國家對黃河下游治理投入了大量的人力物力，通過多年不懈努力，形成了“上攔下排，兩岸分滯”防洪工程體系，初步形成了“攔、調(diào)、排、放、挖”綜合處理泥沙措施[3-6]，同時還加強了水文測報、通信、防洪指揮系統(tǒng)建設(shè)和人防體系建設(shè)，依靠這些工程措施和沿黃廣大軍民的嚴密防守，取得了70a伏秋大汛不決口的輝煌成就，扭轉(zhuǎn)了歷史上頻繁決口、改道的險惡局面，保護了黃淮海平原安全和全國的經(jīng)濟社會穩(wěn)定發(fā)展，累計產(chǎn)生的防洪效益高達46715億元。但是，黃河又是一條河性特殊、復雜難治的河流。國務(wù)院批復的《黃河流域綜合規(guī)劃》（2012-2030年）以及《黃河流域防洪規(guī)劃》等對下游治理作出了規(guī)劃部署，但由于黃河水沙情勢變化和經(jīng)濟社會快速發(fā)展，因此黃河下游治理仍面臨著重大挑戰(zhàn)。

2.1 “二級懸河”對下游生態(tài)安全屏障的威脅依然嚴重

黃河下游河道不僅是“地上懸河”，而且是槽高、灘低、堤根洼的“二級懸河”。目前，下游“二級懸河”嚴重的東壩頭一陶城鋪河段，灘唇高出大堤臨河地面約3m，最大達5m，灘面橫比降約為河道縱比降的10倍。一旦發(fā)生洪水，將增大主流頂沖堤防產(chǎn)生順堤行洪甚至發(fā)生“滾河”的可能性。同時，下游166km游蕩型河道河勢尚未得到有效控制，“橫河”“斜河”的發(fā)生概率較大，堤防沖決和潰決的危險增大。小浪底水庫運用后，進入下游的稀遇洪水得到有效控制，同時通過水庫攔沙和調(diào)水調(diào)沙遏制了河道淤積，河道最小平灘流量由2002年汛前的1800m3/s恢復到目前的4200m3/s。但是，小浪底水庫攔沙庫容淤滿后，若無后續(xù)控制性骨干工程，則已形成的中水河槽行洪輸沙能力將難以維持，下游河道復將嚴重淤積抬高。同時，“二級懸河”的不利態(tài)勢仍將惡化，對下游生態(tài)安全屏障的威脅依然嚴重。

2.2 防洪與生態(tài)經(jīng)濟建設(shè)之間的矛盾突出

黃河下游灘區(qū)不僅是行洪滯洪沉沙的區(qū)域，也是180多萬灘區(qū)群眾賴以生存的家園。長期以來，受國家經(jīng)濟實力和治黃科技水平的限制，灘區(qū)生態(tài)建設(shè)和沿黃經(jīng)濟發(fā)展的投入相對不足。按照國家批復的灘區(qū)居民搬遷規(guī)劃，2020年后灘區(qū)居住群眾仍高達140萬人，特別是河南灘區(qū)仍有近80萬人面臨洪水威脅。洪水災(zāi)害頻繁，安全設(shè)施嚴重不足，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，加之許多惠農(nóng)政策和項目不適用于灘區(qū)，導致灘區(qū)經(jīng)濟發(fā)展落后，群眾生產(chǎn)生活條件差，收入水平低，形成了沿黃貧困帶。以河南省臺前縣為例，2015年該縣灘區(qū)農(nóng)民人均純收入4705元，約為同期該縣農(nóng)民人均純收入（7434元）的63%，不及本省農(nóng)民人均純收入（10853元）的一半。為保安全求發(fā)展，地方政府及灘區(qū)群眾修建了生產(chǎn)堤。生產(chǎn)堤雖然可以減輕小水時局部灘區(qū)的淹沒損失，但阻礙了灘槽水沙交換，加速了“二級懸河”的發(fā)展，如下游主槽發(fā)生淤積的比例由1950-1985年的11%增大到1986-1999年小浪底水庫運用前的72%，“二級懸河”發(fā)展迅速。2014年以來，河南、山東兩省加大灘區(qū)精準扶貧的力度，地方政府引進的一些建設(shè)項目如產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、光伏電站等，進一步加劇了對黃河防洪的影響。下游日益突出的人水矛盾與生態(tài)治理措施的不完善，已成為黃河下游治理的瓶頸。

2.3 下游河道生態(tài)功能下降，生態(tài)服務(wù)能力不足

黃河下游兩岸分布有鄭州、開封、濟南等30余座大中城市，涉及人口5000多萬，是河南、山東兩省經(jīng)濟發(fā)展的中心地帶。特別是近年來國家批準興建中原城市群，打造包括鄭州、焦作、新鄉(xiāng)、開封、許昌為一體的鄭州大都市區(qū)，規(guī)劃2030年總?cè)丝谶_到2200萬人左右。隨著城市規(guī)模擴張，生產(chǎn)、生活空間不斷擴大，城市發(fā)展面臨水土資源和生態(tài)空間的瓶頸制約。黃河下游河道寬闊，灘區(qū)耕地面積達22.7萬hm2，土地資源和生態(tài)空間資源十分寶貴。但是，下游灘區(qū)土地至今仍然是一家一戶耕作，勞動效率低下，化肥、農(nóng)藥不當施用產(chǎn)生的污染加劇，耕作粗放導致水土流失，土壤沙化、鹽堿化現(xiàn)象嚴重。同時，“二級懸河”得不到有效治理，灘面雨水沖溝近170條、總長840多km，堤根汛期積水受淹，植被破壞嚴重。下游河道生態(tài)功能下降，為沿黃城市提供生態(tài)服務(wù)的能力嚴重不足。

3 構(gòu)建黃河下游生態(tài)安全屏障的措施

大量泥沙淤積在下游河道，使河道日益高懸，沖淤變化異常復雜，是黃河下游水患威脅嚴重又難以治理的根本原因。1986年龍羊峽水庫投入運用以來，把汛期大量的水蓄起來到枯水期泄放利用，保障了經(jīng)濟社會發(fā)展用水需求，但使得黃河下游一般洪水洪峰流量大幅減小，加上生產(chǎn)堤約束，導致下游河道主槽淤積加重，“二級懸河”迅速發(fā)育，使河道橫比降遠大于縱比降，一般洪水頂沖大堤平工段的概率增大，重大險情時有發(fā)生，極有可能釀成大災(zāi)。因此，迫切需要消除“二級懸河”的不利形態(tài)，構(gòu)建黃河下游生態(tài)屏障，確保兩岸生態(tài)安全。然而，在當前和今后的水沙條件下，靠自然力量“淤灘刷槽”的概率大大減?。豢空{(diào)水調(diào)沙塑造洪水“淤灘刷槽”，將人為造成灘區(qū)淹沒損失，實施難度很大。解決“二級懸河”橫比降問題，必須借助于其他人為干預(yù)，消除“二級懸河”不利形態(tài)并徹底控制其進一步發(fā)展。本文提出新形勢下的生態(tài)安全屏障構(gòu)建措施，即：結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，完善水沙調(diào)控體系，有效進行調(diào)水調(diào)沙，同時結(jié)合沿黃城市發(fā)展和灘區(qū)脫貧致富，開展灘區(qū)生態(tài)再造。

3.1 堅持不懈地維持下游河道中水河槽

隨著下游輸沙水量減少，特別是輸沙和造床作用較強的中常洪水和大洪水出現(xiàn)概率大幅度減小，下游河道淤積萎縮，平灘流量減小，作為排洪輸沙主體的主槽的行洪和排沙能力將顯著降低，從而加重“二級懸河”的不利河勢。維持河道中水河槽，增強主槽對河勢的控制能力，對減少洪水期灘區(qū)淹沒損失和水流順堤行洪具有重要作用。因此，要繼續(xù)開展調(diào)水調(diào)沙，加快古賢水利樞紐建設(shè)步伐，長期維持下游河道中水河槽。

（1）繼續(xù)開展調(diào)水調(diào)沙。2002年以來，利用小浪底水庫與萬家寨、三門峽水庫聯(lián)合調(diào)度，黃委組織開展了19次黃河調(diào)水調(diào)沙，黃河下游河道得到全線沖刷。調(diào)水調(diào)沙期間，小浪底水庫出庫泥沙6.6億t，下游河道沖刷4.3億t，入海水量640億m3，入海泥沙9.66億t。通過小浪底水庫攔沙和調(diào)水調(diào)沙，下游河道主河槽平均下切2.59m，最小過流能力由1800m3/s恢復到4200m3/s，調(diào)水調(diào)沙效果十分顯著。今后應(yīng)進一步加強水庫調(diào)度，不斷優(yōu)化調(diào)水調(diào)沙方案，維持主槽排洪輸沙能力。

（2）加快古賢水利樞紐建設(shè)步伐。協(xié)調(diào)黃河水沙關(guān)系必須建設(shè)完善的水沙調(diào)控體系，迫切需要在中游建設(shè)骨干控制性工程。古賢水利樞紐是黃河水沙調(diào)控體系的重要組成部分，該工程可控制黃河80%的水量、66%的泥沙和80%的粗泥沙，且距小浪底水庫較近，在與小浪底水庫聯(lián)合攔沙和調(diào)水調(diào)沙、協(xié)調(diào)黃河下游水沙關(guān)系等方面具有獨特的地理優(yōu)勢，在黃河水沙調(diào)控體系中具有承上啟下的戰(zhàn)略地位。目前小浪底水庫已進入攔沙運用后期，考慮到古賢水庫在處理黃河洪水、泥沙方面的重要作用和小浪底水庫攔沙運用的時間限制以及陜西、山西兩省的一致意見，結(jié)合古賢水利樞紐前期工作及工程建設(shè)周期，應(yīng)盡快力推其在“十三五”期間開工建設(shè)。

3.2 實施灘區(qū)再造與生態(tài)治理

在黃河下游河道“寬河固堤”的格局下，按照“洪水分級設(shè)防，泥沙分區(qū)落淤，灘槽水沙自由交換”的理念，通過改造黃河下游灘區(qū)，配合生態(tài)治理措施，形成不同功能區(qū)域，實現(xiàn)黃河下游和灘區(qū)防洪安全，支撐下游兩岸經(jīng)濟快速發(fā)展，打造黃河下游生態(tài)廊道，連接沿黃城市群、構(gòu)建黃河下游生態(tài)經(jīng)濟帶[3，6]。

根據(jù)黃河下游水沙特性、河道地形條件、人口分布、區(qū)位條件等，針對性地進行河道整治，穩(wěn)定主槽，其主要措施為：①結(jié)合“二級懸河”治理及低洼地整治，利用疏浚主槽泥沙對灘區(qū)進行再造；②由黃河大堤向主槽的灘地依次分區(qū)改造為“高灘”“二灘”“嫩灘”，各類灘地設(shè)定不同的洪水上灘設(shè)防標準，不足部分通過改造治理達標；③將灘區(qū)劃分為生態(tài)移民安置區(qū)、高效生態(tài)農(nóng)業(yè)（旅游觀光）區(qū)、生態(tài)濕地三個功能區(qū)，實施分區(qū)治理，見圖2。

（1）建設(shè)灘區(qū)居民生態(tài)宜居區(qū)。在黃河下游居民外遷規(guī)劃實施后，灘區(qū)剩余人口140余萬，主要分布在河南省的焦作灘、原陽灘、封丘灘、長垣灘、濮陽灘、中牟灘和開封灘。根據(jù)居民安置需要，結(jié)合灘區(qū)地形，在臨堤2000m以內(nèi)按照20～50a一遇防洪標準和集中安置原則，采用淤筑高灘、局部圍堤的安置方式建設(shè)特色小鎮(zhèn)，適度建設(shè)生態(tài)水系和生態(tài)景觀，以適應(yīng)沿黃城市帶居民旅游、休閑需求，為灘區(qū)群眾脫貧、發(fā)展創(chuàng)造空間。

（2）二灘塑造與生態(tài)治理。“二灘”為高灘與控導工程之間的區(qū)域，結(jié)合“二級懸河”治理按5～10a一遇防洪標準塑造，發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)和觀光農(nóng)業(yè)，加快灘區(qū)群眾脫貧致富，實現(xiàn)灘區(qū)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)狀“二灘”地勢較低，洪水淹沒概率較高，影響灘區(qū)土地開發(fā)利用。因此，需結(jié)合挖河疏浚，利用疏浚土方淤高“二灘”，為“二灘”生態(tài)治理創(chuàng)造條件。

（3）生態(tài)濕地建設(shè)。“嫩灘”主要為“二灘”以內(nèi)的臨河灘地，與主槽一起承擔行洪輸沙功能。對于面積較大的嫩灘，可建設(shè)生態(tài)濕地公園，在“自然、生態(tài)、野趣”的基礎(chǔ)上，為城市居民提供舒適寧靜的自然景觀。

4 效果展望

通過一系列措施的實施，黃河下游的生態(tài)治理將呈現(xiàn)較為理想的效果：

（1）形成下游生態(tài)安全屏障。塑造協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系，長期維持中水河槽，改變“二級懸河”的不利形態(tài)，實現(xiàn)“洪水分級設(shè)防，泥沙分區(qū)落淤，灘槽水沙自由交換”，實施灘區(qū)再造與生態(tài)治理，形成黃河下游生態(tài)安全屏障。

（2）實現(xiàn)下游人水和諧共生。開展灘區(qū)再造與生態(tài)治理，使高灘防洪標準提高到50a一遇，解決灘區(qū)群眾的洪水威脅；改變?yōu)﹨^(qū)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，使“二灘”防洪標準提高并維持5～10a一遇，大大降低洪水漫灘淹沒概率，發(fā)展高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)下游人水和諧共生。

（3）打造黃河下游生態(tài)經(jīng)濟帶。統(tǒng)籌灘區(qū)生態(tài)治理與沿黃及灘區(qū)居民脫貧與持續(xù)發(fā)展，建設(shè)灘區(qū)生態(tài)農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、生態(tài)濕地，打造黃河下游生態(tài)休閑旅游、黃河特色旅游、濕地保育區(qū)、濱河景觀風貌等，形成800多km生態(tài)長廊，為沿黃城市提供生態(tài)空間，助推沿黃城市群崛起。

參考文獻：

[1]黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司.黃河下游灘區(qū)綜合治理規(guī)劃[R].鄭州：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，2009：3-8.

[2]黃河水利委員會.黃河流域綜合規(guī)劃（2012-2030年）[M].鄭州：黃河水利出版社，2013：26-35.

[3]張金良.黃河下游灘區(qū)再造與生態(tài)治理[J].人民黃河，2017，39（6）：26-30.

[4]水利部黃河水利委員會.黃河下游治理方略專家論壇[M].鄭州：黃河水利出版社，2004：1-148.

[5]河南黃河河務(wù)局.黃河下游灘區(qū)生產(chǎn)堤利弊分析研究[R].鄭州：河南黃河河務(wù)局，2004：145-170.

[6]黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司.黃河下游灘區(qū)治理模式研究[R].鄭州：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，2007：18-87.