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      新時期治黃方略初探

      2019-02-16 13:24:55浩,趙
      水利學(xué)報 2019年11期
      關(guān)鍵詞:水沙水循環(huán)調(diào)水

      王 浩,趙 勇

      (中國水利水電科學(xué)研究院 流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室,北京 100038)

      黃河是中華民族的母親河。五千年來,炎黃子孫得益于黃河與黃土的哺育繁衍生息,又受害于黃河與黃土相伴生造成的水患災(zāi)害,中華民族始終在同黃河水旱災(zāi)害作斗爭,治黃方略的選擇甚至關(guān)系著國家興衰。傳說中的大禹治水,采用“疏川導(dǎo)滯”策略平息了水患,改進了共工和鯀“圍堵障水”的方式;西漢賈讓提出“治河三策”,形成系統(tǒng)的治黃方略;東漢王景“寬河行洪”治黃之策得以大規(guī)模實施,黃河安瀾800年;明朝潘季馴提出“束水攻沙”的治河理論與實踐影響至今,實現(xiàn)了由分流到合流、由治水到治沙的轉(zhuǎn)折;新中國成立以來,總結(jié)歷史成敗經(jīng)驗和教訓(xùn),結(jié)合現(xiàn)代科技的進步,治黃進入了新的階段,河道萎縮態(tài)勢初步遏制,水土流失防治成效顯著,防洪減災(zāi)體系基本建成。但是老問題并未徹底解決,新問題不斷出現(xiàn)。水資源過度利用并衍生出一系列生態(tài)環(huán)境問題,“地上懸河”的總體淤積態(tài)勢依然沒有消除,黃河安瀾中隱伏著危機。鑒于此,面向黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大國家戰(zhàn)略[1],在充分吸收前人研究和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上[2-5],結(jié)合黃河流域水沙矛盾變化分析,探索新時期治黃方略。

      1 新時期黃河流域水沙形勢研判

      歷史經(jīng)驗表明,治黃主要矛盾集中于“水少、沙多、水沙調(diào)控能力不足”三大方面[6]。隨著時代的進步和科技的發(fā)展,新時期黃河流域水沙關(guān)系發(fā)生了重大變化,客觀認(rèn)識治黃面臨的主要矛盾和矛盾的主要方面是尋求治理路徑的關(guān)鍵。

      (1)“水少”是黃河流域氣象水文條件及其撫育的黃河文明共同決定的,已經(jīng)演化成為當(dāng)前的主要矛盾。

      黃河流域大部分處于干旱、半干旱和半濕潤氣候區(qū),根據(jù)第二次全國水資源綜合規(guī)劃,1956—2000年流域多年平均降水量447 mm,僅為全國平均水平的70%,在全國十大水資源一級區(qū)中,僅高于西北諸河區(qū)。黃河流域是水資源極為短缺的地區(qū),現(xiàn)狀人均水資源量只有408 m3,遠(yuǎn)低于全國人均2055 m3和世界人均7350 m3,也低于國際公認(rèn)的人均500 m3極度缺水線。近幾十年來,黃河“水少”的形勢向著更加不利的方向演化:一是隨著下游引黃灌區(qū)的建設(shè),黃河還承擔(dān)著向海河、淮河及西北內(nèi)陸河流域供水的任務(wù)。根據(jù)2014—2018年《中國水資源公報》,黃河年均向外流域供水達(dá)到86.3億m3,占同期黃河地表水資源總量的15.4%。二是受到氣候變化和人類活動的影響,流域垂向水循環(huán)通量增加,徑流性水資源減少[7]。根據(jù)黃河流域水資源評價相關(guān)成果,1919—1975年黃河流域多年平均天然徑流量為580億m3,1956—2000年系列下降到535億m3,21世紀(jì)后持續(xù)衰減,根據(jù)《黃河流域水文設(shè)計成果修訂》初步成果,1956—2010年系列天然徑流量下降到482億m3。基于可預(yù)判的水土資源條件變化和水土保持措施實施,未來黃河流域天然徑流量仍會出現(xiàn)小幅下降,初步模擬研究預(yù)計大概率穩(wěn)定在460億m3左右[8-9],將比1919—1975年系列減少120億m3。最近20年來,我國西北地區(qū)出現(xiàn)暖濕化現(xiàn)象,降水偏多、徑流量增加,但這只是西北地區(qū)百年、千年尺度干旱化趨勢的周期性震蕩[10],是一個不可持續(xù)的現(xiàn)象,由于冰川退縮和凍土退化,未來甚至可能會出現(xiàn)斷崖式徑流減少??梢钥闯觯S河“水少”的矛盾不僅沒有緩解,而且還將越來越嚴(yán)重,已經(jīng)成為新時期治黃的主要矛盾。

      (2)“沙多”是黃河流域自然地理條件和暴雨特征共同作用的結(jié)果,是治黃復(fù)雜性的主要原因,但近幾十年得到了大幅度控制。黃河泥沙主要產(chǎn)自中游黃土高原。暴雨是黃土高原土壤強烈侵蝕以及水土流失的自然動力,使得黃土高原被切割的支離破碎、溝壑縱橫,大量泥沙入河,導(dǎo)致河道不斷淤高決口,同時也造就了黃淮海大平原[11]。侵蝕、搬運、沉積這是大自然的基本規(guī)律,未來也絕不會停止[12]。《左傳》《詩經(jīng)》等古文中有大量黃河水沙記載,表明遠(yuǎn)古時期黃河就是一條多沙河流。自1980年代中期以來,隨著流域水土保持的大面積實施以及氣候變化影響,黃河“沙多”矛盾發(fā)生了重大變化[13]。1919—1959年潼關(guān)站多年平均實測輸沙量為15.9億t,1987—1999年減至8.1億t,2000—2016年進一步降低為2.4億t,與1919—1959年相比減少了84.8%。小浪底水庫投入運用以來,由于水庫攔沙作用,進入下游的沙量大大減少,2000—2016年花園口和利津站沙量僅有0.9億t和1.2億t??梢钥闯觯m然自然地理條件決定黃河流域“沙多”的矛盾無法根本消除,但已經(jīng)得到了大幅度控制。

      (3)“水沙調(diào)控能力不足”是歷史治黃長期面臨的問題,新時期也得到一定程度的緩解。旱災(zāi)、水災(zāi)和水土流失是黃河流域三大自然災(zāi)害。旱災(zāi)是黃河流域發(fā)生頻次最多、影響范圍最廣、對國民經(jīng)濟破壞最大的自然災(zāi)害,據(jù)歷史文獻(xiàn)記述和當(dāng)代氣象資料統(tǒng)計,在公元前1766年至公元1945年的3711年中,有大旱成災(zāi)記載的就有1070多年。史書記載2600多年里黃河泛濫1500次、改道26次,造成“百年一改道、三年二決口”的災(zāi)害規(guī)律。黃土高原地區(qū)(包括鄂爾多斯高原)水土流失面積43.4萬km2,平均每年每平方公里流失土壤3700 t。分析三大災(zāi)害產(chǎn)生原因,除了受到自然地理條件和極端氣象因素影響外,水沙調(diào)控能力不足也是主要因素。新中國成立后,大規(guī)模實施水庫、堤防、水土保持等重大工程建設(shè),建成龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底等干支流骨干水庫以及河道堤防、蓄滯洪區(qū)等工程,累計治理水土流失面積超過23萬km2,建成淤地壩9萬多座,以及大量的小型蓄水保土工程,基本實現(xiàn)了黃河安瀾。可以看出,雖然仍不完善,但黃河水沙調(diào)控能力已經(jīng)得到了大幅度提升。

      2 新時期黃河流域水資源供需矛盾

      治黃矛盾在于“水少、沙多、水沙調(diào)控能力不足”,破解的思路在于“增水、減沙、提高水沙調(diào)控能力”。面向新時期黃河生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展,需要抓住水沙關(guān)系調(diào)節(jié)這個“牛鼻子”,研判戰(zhàn)略舉措,完善水沙調(diào)控動力,帶動解決治黃主要矛盾。

      (1)控制水資源開發(fā)利用強度是黃河流域生態(tài)保護的首要任務(wù),但又會在一定程度上加劇經(jīng)濟社會水資源供需矛盾。黃河流域水資源開發(fā)利用率已經(jīng)接近80%,是我國十大一級流域片區(qū)中水資源開發(fā)利用程度最高的河流,遠(yuǎn)超一般流域的40%生態(tài)警戒線,導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題。河流生態(tài)水量嚴(yán)重衰減,黃河干流利津站1919—1959年多年平均實測徑流量為463.6億m3,2000—2016年僅有156.6億m3,減少了66.2%。渭河、汾河、延河、無定河、窟野河和石川河等主要支流生態(tài)水量嚴(yán)重不足,渭河華縣站和汾河河津站2000年以來入黃水量較1919—1959年減少了38%和69%。部分地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,1980年代黃河流域年均地下水開采量約為90億m3,2000年增加到145億m3,近年來維持在120億m3左右,仍較1980年代增加了近30億m3。黃河流域濕地萎縮明顯,根據(jù)1980—2016年的衛(wèi)星遙感信息分析,黃河流域湖泊面積由1980年2702 km2減少到2016年2364 km2,降幅達(dá)到了13%。這些問題產(chǎn)生的根本原因在于過度取水,加強黃河流域生態(tài)保護,首要任務(wù)是降低地表和地下水資源開發(fā)利用強度,減緩社會水循環(huán)對自然水循環(huán)的干擾,但不可避免的影響經(jīng)濟社會用水,加劇已經(jīng)十分緊張的水資源供需矛盾。

      (2)需要堅持不懈地鞏固和實施水土保持和溝壑治理工程,有助于控制入黃泥沙,緩解黃河“沙多”的矛盾,但也會導(dǎo)致“減水”的效果。坡面攔截、減少入黃泥沙可以從根本上解決“沙多”問題,必開展水土流失治理。未來需要以多沙粗沙區(qū)為重點、小流域為單元,采取工程、生物和耕作等綜合措施,有條件的地方要大力建設(shè)旱作梯田、淤地壩等,把進入黃河的泥沙量降到最低限度[14]。水土保持減少入黃泥沙的同時,也在減少徑流量,如何量化評價水土保持帶來的減水減沙作用,一直是科學(xué)研究的熱點與難點問題?!饵S河流域綜合規(guī)劃》估計認(rèn)為,水土保持治理造成河川徑流量減少約10~30億m3。從現(xiàn)有研究結(jié)果來看,雖然在減水減沙作用機理、定量程度等學(xué)術(shù)問題上觀點不統(tǒng)一,但水土保持導(dǎo)致黃河徑流量減少是客觀存在的。水土保持把泥沙留在岸上,會損失一部分徑流量,如果把入河泥沙沖到海里,要付出10倍左右沖沙水量的代價,所以水土保持從根子上是節(jié)水的。

      (3)深度節(jié)水是緩解當(dāng)前黃河流域水資源供需矛盾最優(yōu)先的途徑,但難以從根本上改變流域缺水的基本格局。黃河流域是我國最早最全面開展節(jié)水型社會試點建設(shè)的區(qū)域,近20年來,用水效率大幅提升,各項經(jīng)濟社會用水指標(biāo)均處于持續(xù)提高的趨勢,水資源利用效率在國內(nèi)整體僅次于京津冀地區(qū)。2018年,黃河流域萬元工業(yè)增加值用水量為21.9 m3,約為當(dāng)年全國平均值的1/2;黃河流域畝均灌溉用水量314 m3,低于全國平均值。在考量未來可實施的技術(shù)水平,保持現(xiàn)狀灌溉面積,保障生態(tài)系統(tǒng)安全情景下,預(yù)測黃河流域資源節(jié)水潛力約為17億m3,占現(xiàn)狀流域可耗用水量的7.7%??梢钥闯觯词钩浞滞诰虿崿F(xiàn)流域節(jié)水潛力,也遠(yuǎn)改變不了流域缺水的基本格局[15]。

      (4)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展仍然需要穩(wěn)固的水資源支撐,經(jīng)濟社會用水需求強烈。由于在我國社會經(jīng)濟中占有極其重要的戰(zhàn)略地位,黃河流域的發(fā)展不僅關(guān)系到本流域的長治久安,還事關(guān)國家的糧食安全、能源安全和生態(tài)安全,綜合各方面因素研判,未來一個時期黃河流域用水需求依然十分強烈。一是城市化發(fā)展用水需求。2016年黃河流域整體城鎮(zhèn)化率為53.4%,低于57.4%的全國平均水平,人均生活用水量不足全國平均的70%。近年來,以蘭州-西寧、寧夏沿黃經(jīng)濟區(qū)、關(guān)中-天水、呼包鄂榆、關(guān)中平原城市群、太原城市群和中原經(jīng)濟區(qū)等城市群發(fā)展為特征,新的增長極正在形成,隨著城鎮(zhèn)人口增加,生活水平提升,生活需水仍將保持增長態(tài)勢。二是工業(yè)化用水需求。黃河流域工業(yè)化進程遠(yuǎn)未完成,預(yù)計到2035年左右,整體進入工業(yè)化后期,工業(yè)用水需求將逐步達(dá)到峰值,而在此期間,能源產(chǎn)業(yè)需水將保持較快增長。三是糧食安全用水需求。我國糧食自給率僅有80%左右,全國糧食生產(chǎn)重心不斷北移,形成了“北糧南運”貿(mào)易格局。黃河流域在保障國家糧食安全中的作用逐漸凸顯,灌溉面積和相應(yīng)的灌溉水量難以大幅壓縮。

      (5)面向黃河生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo),未來一個時期水資源供需矛盾依然十分嚴(yán)峻。近20年來,黃河流域用水總量基本沒有增加,并不是沒有發(fā)展需求,而是由于水資源開發(fā)利用已經(jīng)達(dá)到80%,遇到了水資源供給的“天花板”。面向黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo),在天然徑流量衰減和用水需求增量強烈的雙重壓力下,黃河流域水資源供需缺口勢必呈擴大趨勢。在供給側(cè),按照《黃河流域水文設(shè)計成果修訂》推薦的1956—2010年利津站徑流量482.4億m3計算,充分利用各種非常規(guī)水源,退換超采的地下水和過度利用的地表水[16-17],并考慮流域極限節(jié)水潛力,保障經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展用水需求。供需分析表明:黃河流域在維持現(xiàn)有實灌面積478.7萬hm2的情景下,2035年缺水約67.4億m3,2050年缺水約77.6億m3;如要實現(xiàn)規(guī)劃灌溉面積613.3萬hm2,2035年、2050年缺水將超過150億m3。如果考慮下游海河和淮河流域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟社會補水需求,以及未來地表徑流量可能進一步衰減的問題,估計缺水量將達(dá)到200億m3。

      3 西部調(diào)水補黃增源的戰(zhàn)略意義

      控制水資源開發(fā)利用強度能夠增加自然水循環(huán)動力,但不可避免的影響經(jīng)濟社會用水;實施水土保持工程有助于減沙,但會降低水動力條件;節(jié)水和流域水資源統(tǒng)一調(diào)度有助于增加水動力,但也無法從根本上解決水動力不足的問題。新時期應(yīng)對黃河流域水沙不平衡和水沙調(diào)控能力不足的矛盾,需要開源節(jié)流綜合施策,在充分節(jié)水的基礎(chǔ)上,實施西部調(diào)水不僅可以從根本上解決水少沙多、水沙不平衡和水沙調(diào)控能力不足的問題,還可從更高維度上打開黃河流域發(fā)展的想象空間。新時期、新目標(biāo)、新要求,實施西部調(diào)水也要突破歷史局限,突破原有南水北調(diào)西線賈曲入黃方案(入黃高程約3442 m),避免引水高程太高、調(diào)水比例太大、生態(tài)環(huán)境影響等問題。面向生態(tài)文明建設(shè)和國家水土資源平衡戰(zhàn)略需求,需要大格局思考、大戰(zhàn)略謀劃、大創(chuàng)意設(shè)計,充分考慮西南地區(qū)主要河流水資源開發(fā)利用潛力,將黃河流域納入北方國土水資源安全的整體系統(tǒng)之中考量,構(gòu)建新的可徹底解決黃河流域和我國北方地區(qū)水資源危機的西部調(diào)水方案。根據(jù)我國自然地理格局、西南地區(qū)主要河流水資源開發(fā)利用潛力以及北方地區(qū)經(jīng)濟社會布局,最佳路線是充分利用我國一二級階梯過渡帶的有利條件,盡可能減低引水工程高程,并經(jīng)劉家峽水庫入黃河。工程實施建議分期分段、由近及遠(yuǎn)、先易后難,先從長江上游支流引水,后延伸到瀾滄江、怒江和雅魯藏布江水系。新時代新的使命,我們應(yīng)有責(zé)任感和使命感,制訂一個統(tǒng)攬全局的系統(tǒng)方案,對保障黃河長治久安和全面提升黃淮海平原生態(tài)環(huán)境質(zhì)量都具有極其重大的戰(zhàn)略意義,必將像都江堰和京杭運河歷史作用一樣,成為黃河永固的千秋之計,讓黃河成為造福人民的幸福河。

      (1)西部調(diào)水可為黃河流域高質(zhì)量發(fā)展提供充足的水源保障。隨著黃河水量統(tǒng)一調(diào)度管理和2000年小浪底水庫建成運行,“黃河斷流”這樣刺激性缺水現(xiàn)象得到根治,但卻把缺水矛盾從干流轉(zhuǎn)移到支流、從河道轉(zhuǎn)移到陸面、從地表轉(zhuǎn)移到地下、從集中性破壞轉(zhuǎn)移到流域均勻破壞。實施西部調(diào)水可為黃河流域經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展提供水資源保障,支撐1.2億人擺脫經(jīng)濟社會發(fā)展相對滯后的局面,支撐上中游地區(qū)和下游灘區(qū)貧困人口脫貧致富,支撐煤炭、石油、天然氣和有色金屬資源等稀缺資源的有序開發(fā),支撐黃淮海平原、汾渭平原、河套灌區(qū)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè),支撐蘭州-西寧、寧夏沿黃經(jīng)濟區(qū)、關(guān)中-天水、呼包鄂榆、關(guān)中平原城市群、太原城市群和中原經(jīng)濟區(qū)等城市群發(fā)展。

      (2)西部調(diào)水可為水沙協(xié)調(diào)和調(diào)水調(diào)沙提供有效的動力支撐。西部調(diào)水工程從上游劉家峽水庫補水,自上而下流經(jīng)劉家峽、萬家寨、三門峽和小浪底等干流水沙調(diào)控工程體系,可顯著提高全河調(diào)水調(diào)沙能力。實施調(diào)水調(diào)沙需要三大條件,一是要有庫容,可由干流骨干樞紐提供,目前已經(jīng)建設(shè)有小浪底、萬家寨和三門峽等,需要盡快論證和啟動修建古賢、磧口和大柳樹等骨干樞紐工程,完善流域水沙調(diào)控體系,而且越早越有利,可以實現(xiàn)多庫聯(lián)合調(diào)度,效果要優(yōu)于接續(xù)修建單座水庫,發(fā)揮最大效益。同時,要充分利用當(dāng)前流域來沙較少的有利條件,切實延長小浪底等水庫的防洪減淤壽命,高效用好大型水庫攔沙空間。二是要有水量,當(dāng)前黃河水量極其有限,上下游、左右岸、各行業(yè)發(fā)展都要用水,有限的水資源既要保證生產(chǎn)生活高質(zhì)量發(fā)展,又要維持黃河流域生態(tài)健康,西部調(diào)水工程向黃河補水,即可以向河道外供水,又可以參與調(diào)水調(diào)沙。三是要科學(xué)調(diào)度,針對黃河水沙不協(xié)調(diào)的特點,通過科學(xué)改變水沙過程,最大限度提高沖沙效率[18],減緩水庫淤積,加大下游河道輸沙能力。

      (3)西部調(diào)水可有效控制人為因素導(dǎo)致的中上游河道淤積隱患。黃土高原的水土特性決定入黃泥沙難以完全根治,只有盡可能消減入河泥沙并將河道泥沙排走,延緩或控制河床升高,塑造穩(wěn)定的河床,才能保障河流安瀾[19]。西部調(diào)水大規(guī)模增加黃河水量,緩解河道內(nèi)缺水,結(jié)合大柳樹等重大樞紐工程調(diào)控,塑造協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系,逐步遏制和改善寧蒙河段、禹潼河段淤積抬升。首先可以促進改變寧蒙河段的二懸河,減少河道的游蕩性。隨著龍羊峽和劉家峽水庫建成攔蓄洪水,降低了汛期水量和輸沙能力,寧蒙河段主河道嚴(yán)重萎縮,部分河段成為地上懸河,使河道的水沙輸送能力大幅度下降,平灘流量由1985年以前的5000 m3/s普遍降低到1500 m3/s左右。隨著河槽的急劇萎縮和河床的不斷淤積,寧蒙河段排冰能力明顯下降,小流量高水位時常發(fā)生,凌汛期險情不斷。其次是結(jié)合中游水土保持綜合治理,并通過未來古賢、磧口等建設(shè)和聯(lián)合調(diào)度,刷深潼關(guān)高程4 m以上,目標(biāo)恢復(fù)到三門峽修建以前的自然狀態(tài)[20],還可以促進三門峽水庫起死回生,重新煥發(fā)生機。

      (4)西部調(diào)水可為渭河補水并推動渭河下游河道回歸自然侵蝕面。渭河自西向東橫貫關(guān)中平原,但如同黃河全流域一樣,深受缺水和洪澇災(zāi)害影響。據(jù)統(tǒng)計,三門峽水庫淤積達(dá)87億m3,其中運行初期4年就達(dá)45.7億m3,導(dǎo)致渭河侵蝕基面(潼關(guān)高程)抬高5 m[21]。其后經(jīng)過多次改建,降低三門峽運行水位,但潼關(guān)高程仍居高不下,使得渭河變成人造懸河,下游河床平均高出堤外2~4 m,在華縣一帶形成“二華夾槽”凹地,支流泥沙倒灌淤堵、排澇不暢,洪水甚至危及西安。西部調(diào)水可有效消除渭河危機,一方面可從上游向渭河補水,既能夠保障經(jīng)濟社會用水,支撐以國家中心城市西安為核心的關(guān)中平原城市群發(fā)展;又可滿足河湖生態(tài)需水要求,再現(xiàn)“八水繞長安”盛景,全面提升水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。另一方面,通過刷深黃河潼關(guān)高程,改變渭河下游河道演變和河床沖淤現(xiàn)狀,使得渭河回歸自然河流侵蝕面,根除回水倒灌洪澇災(zāi)害之虞。

      (5)西部調(diào)水可為控制黃河下游河道淤積、促進永固安瀾提供水量動力。黃河進入下游,由于地形坡度變緩,引起水動力不足水流變慢,大量泥沙開始在河道內(nèi)淤積,河流逐漸發(fā)育成地上河,不斷上演著“淤積-漫流-改道-淤積”的循環(huán)往復(fù)過程,從而使得淤高、決口、改道成為黃河下游河道發(fā)育的自然規(guī)律[22],成為中華民族的心腹之患。黃河最近一次決口發(fā)生在1855年河南銅瓦廂附近,迄今為止,已經(jīng)保持160多年相對穩(wěn)定態(tài)勢。但現(xiàn)行河道灘面高出背河地面4~6 m,局部河段高出20 m以上。黃河一旦改道,將占用800多公里長、數(shù)公里寬的糧田耕地,同時伴隨巨大的移民人口、超千萬畝農(nóng)田灌溉系統(tǒng)和幾十個城市供水系統(tǒng)的破壞,加上新黃河大堤的修建,其投資必然是一個天文數(shù)字,甚至可能帶來社會穩(wěn)定的問題,難以承受黃河改道所需要的社會成本。在黃河中游水土流失綜合治理、水庫攔沙、河道調(diào)水調(diào)沙等作用下,西部調(diào)水工程向黃河補水,預(yù)留出必要的河道輸沙和生態(tài)用水,大規(guī)模提升調(diào)水調(diào)沙潛力,大幅度刷深下游河道主河槽,增加中水河槽的平灘流量,目標(biāo)提高到8000 m3/s,相當(dāng)于從根本上加高堤防3~4 m。同時,實施綜合治理措施,確保下游河道安瀾。

      一是鑒于黃河流域尤其在“三花區(qū)間”發(fā)生特大暴雨的可能性,黃河一旦潰口甚至改道,后果不堪設(shè)想。應(yīng)充分考慮防御特大洪水,堅持寬河固堤,保證主槽過水面積,同時要施以控導(dǎo)工程,塑造主槽穩(wěn)定的下游河道[23]。

      二是要充分利用疏浚手段解決泥沙問題。未來黃河下游河道泥沙治理需要充分考慮主動疏浚的因素,尋找最優(yōu)的天然沖刷加人工疏浚的配合模式,并在水庫庫尾、駝峰部位、畸形河段和黃河河口部位等一些關(guān)鍵部位挖深拓寬,影響沖沙格局,泥沙則可以用來固堤、造地或者作為建筑材料。

      三是在保持下游河道“寬河固堤”格局的基礎(chǔ)上,大規(guī)模改造河南山東段黃河灘區(qū),實施三灘治理[24],“嫩灘”建設(shè)濕地公園,與河槽一起承擔(dān)行洪輸沙功能;“二灘”發(fā)展高效生態(tài)農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)等,承擔(dān)滯洪沉沙功能;“高灘”作為居民安置區(qū),提高防洪標(biāo)準(zhǔn),保障灘區(qū)現(xiàn)有22.7萬hm2耕地、189萬人的高質(zhì)量發(fā)展。

      四是需要搞好河口地區(qū)的治理,實現(xiàn)順暢的排洪通道和排沙通道,通過人工控制,形成溯源沖刷的局面,確保黃河安瀾。

      (6)為黃淮海平原生態(tài)環(huán)境全面提升和高質(zhì)量發(fā)展提供水源保障。黃淮海平原人口稠密、城市集中、經(jīng)濟發(fā)達(dá),是我國政治、經(jīng)濟、文化的中心。但水資源極其短缺,尤其是海河流域,經(jīng)濟社會發(fā)展長期依靠超采地下水和擠占河道內(nèi)生態(tài)環(huán)境用水來滿足。1980年以來地下水累計超采1800億m3,形成了3.3萬km2淺層和4.8萬km2深層地下水超采區(qū)。黃河河南山東供水區(qū)有66個大型灌區(qū),配套有完善的供水系統(tǒng),通過黃河河道,西部調(diào)水工程可向海河和淮河流域自流供水。南水北調(diào)東線工程覆蓋范圍有限,南水北調(diào)中線工程主要保障城市生活和工業(yè)用水,而西部調(diào)水工程補水可實現(xiàn)全區(qū)域覆蓋全要素供給,充分發(fā)揮東中西三線聯(lián)合保障作用,能夠徹底扭轉(zhuǎn)黃淮海平原水資源承載能力不足的問題,保障經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展,彌補過去40年地下水超采的歷史欠賬,維護河湖生態(tài)健康。

      4 新時期五大治黃方略構(gòu)想

      基于黃河流域水沙形勢研判、治黃主要矛盾及其發(fā)展變化分析,提出新時期治黃五大方略。

      一是生態(tài)優(yōu)先的高質(zhì)量發(fā)展方略。過去一個時期,黃河流域過分強調(diào)以人為本,對生態(tài)保護注重不夠;當(dāng)前及未來一個時期,應(yīng)更加強調(diào)生態(tài)優(yōu)先,穩(wěn)固生態(tài)屏障。關(guān)鍵是保護好黃河源頭區(qū)、上中游地區(qū)的祁連山、秦嶺、六盤山、賀蘭山和河口三角洲等關(guān)鍵生態(tài)區(qū)塊,實施好黃土高原水土保持系統(tǒng)工程,同時充分考慮有重要生態(tài)功能兼顧保障糧食安全的三大灌區(qū),分別是上游的寧蒙灌區(qū)、中游的汾渭灌區(qū)和下游的豫魯灌區(qū)。在生態(tài)保護的基礎(chǔ)上,探索高質(zhì)量發(fā)展路徑,優(yōu)先發(fā)展上中游的清潔能源,實現(xiàn)風(fēng)光水互補,適度控制甚至逐步替代火電。高質(zhì)量推動蘭州-西寧、寧夏沿黃經(jīng)濟區(qū)、關(guān)中-天水、呼包鄂榆、關(guān)中平原城市群、太原城市群、中原經(jīng)濟區(qū)等城市群建設(shè),并把流域生態(tài)資源轉(zhuǎn)換為旅游、醫(yī)藥、綠色食品、特色工業(yè)等生態(tài)資本和產(chǎn)品,借助新一輪技術(shù)革命的推進,實現(xiàn)既要綠水青山、又要金山銀山的目標(biāo)。

      二是以水為脈的系統(tǒng)治理保護方略。山水林田湖草是一個生命共同體,黃河流域治理保護還應(yīng)充分考慮經(jīng)濟社會發(fā)展的需求及其作用影響,實施山水林田湖草城綜合治理、系統(tǒng)治理和源頭治理。山是水的主要產(chǎn)流地,林與草是水的重要涵養(yǎng)地,湖是水的聚集調(diào)蓄地,田與城是社會水循環(huán)的兩大關(guān)鍵單元,因此必須以水為脈,統(tǒng)籌山、林、田、湖、草、城。生態(tài)保護和治理涉及到左右岸和上下游,必須把流域看成一個整體系統(tǒng),謀劃布局生態(tài)保護和修復(fù)措施,不僅要重視源頭預(yù)防,也應(yīng)重視用水過程管控,還應(yīng)重視末端治理[25]。流域生態(tài)保護也需要水資源保障,保護與發(fā)展中的水資源供需矛盾可通過節(jié)水開源系統(tǒng)解決。

      三是應(yīng)對極端災(zāi)害風(fēng)險的綜合預(yù)防方略。歷史上,黃河流域洪旱災(zāi)害頻發(fā),黃河治理必須立足應(yīng)對極端干旱和特大暴雨洪水,實施預(yù)防為主的方略。充分考慮氣候變化影響,瞄準(zhǔn)歷史上極端洪旱事件和可能發(fā)生的極端氣象條件,查找可能發(fā)生重大災(zāi)害的風(fēng)險源,通過深度節(jié)水、水土保持、重大水工程建設(shè)、河道整治、河勢控制等措施,抓好大保護、實施大治理、采取大措施。通過生態(tài)屏障建設(shè)坦化洪峰,海綿城市農(nóng)田蓄滯洪水,修建水庫調(diào)蓄洪峰洪量,全河調(diào)度緩解洪峰,寬河固堤蓄滯洪水。對付特大連續(xù)干旱,正常情況多用地表水,把地下水作為總的戰(zhàn)略后備水源,從根本上控制極端災(zāi)害發(fā)生風(fēng)險。

      四是流域自然-社會水循環(huán)協(xié)同管控方略。在黃河流域水資源開發(fā)利用率高達(dá)80%左右的背景下,必須實施自然-社會水循環(huán)協(xié)同管控方略。自然水循環(huán)是主過程,社會水循環(huán)是人工側(cè)枝過程,需要控制和協(xié)調(diào)好兩者間的互動關(guān)系[26]。在自然水循環(huán)側(cè),需要維持水資源的可再生性,加強水源地涵養(yǎng),控制產(chǎn)水量銳減態(tài)勢,保持河勢穩(wěn)定,坦化各種水文極值。針對黃河水少的主要矛盾,通過西部調(diào)水等人工水循環(huán)措施,增強自然水循環(huán)動力。在社會水循環(huán)側(cè),需要盡可能減少從自然水循環(huán)取水,大幅度降低農(nóng)藥、化肥等施用量,全面推進城鄉(xiāng)生活和工業(yè)污水資源化利用,盡可能少的向自然水循環(huán)排污,保護河湖和地下水體環(huán)境質(zhì)量。

      五是流域和區(qū)域統(tǒng)籌的五大平衡控制方略。黃河的問題,表象在黃河,根子在流域,必須點、線、面結(jié)合,實施流域和區(qū)域統(tǒng)籌治理方略。流域負(fù)責(zé)統(tǒng)一規(guī)劃、監(jiān)測、標(biāo)準(zhǔn)、立法和調(diào)度管理,區(qū)域要守土有責(zé)、分區(qū)施策,遵循五大平衡準(zhǔn)則,水資源供給與需求相平衡準(zhǔn)則,水污染產(chǎn)生與消減相平衡準(zhǔn)則,水分與熱量相平衡準(zhǔn)則,水沙產(chǎn)生與排泄相平衡準(zhǔn)則,生產(chǎn)生活與生態(tài)空間相平衡準(zhǔn)則。

      5 結(jié)論與建議

      水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào),是黃河復(fù)雜難治的癥結(jié)所在,本文在黃河流域水沙形勢分析的基礎(chǔ)上,探索提出了新時期治黃方略。

      (1)新時期黃河流域水沙形勢表明,“沙多”得到了大幅度控制,“水沙調(diào)控能力不足”也得到一定程度的緩解,“水少”已經(jīng)演變成為新時期治黃的主要矛盾。破解新時期黃河流域水沙不協(xié)調(diào)的思路在于“增水、減沙、提高水沙調(diào)控能力”。面向生態(tài)文明建設(shè)和國家水土資源平衡戰(zhàn)略需求,實施西部調(diào)水是完善水沙調(diào)控動力、確保黃河健康安瀾、保障流域高質(zhì)量發(fā)展的重大舉措。并且探索提出了治黃五大方略:生態(tài)優(yōu)先的高質(zhì)量發(fā)展方略、以水為脈的系統(tǒng)治理保護方略、應(yīng)對極端災(zāi)害風(fēng)險的綜合預(yù)防方略、流域自然-社會水循環(huán)協(xié)同管控方略、流域和區(qū)域統(tǒng)籌的五大平衡控制方略。

      (2)推進黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展,需要科技創(chuàng)新支持,系統(tǒng)揭示流域水沙變化規(guī)律及其影響,研究水資源節(jié)約集約利用、防洪安全、泥沙調(diào)控和生態(tài)廊道修復(fù)與保護技術(shù),創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展模式,推進西部調(diào)水等重大工程開放、包容、充分的科學(xué)論證與方案優(yōu)化。

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