参天水利资源工程研考会《工作通报》No.2008-33
2008年10月28日
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治理黄河的关键：在中游吃净水沙资源
柯
堤
自1946年黄委治黄以来，已过一个甲子。在此期间，黄河伏秋大汛没有决口，看起来成绩不小，但代价也很大，其结果是黄河河床不断淤高，这为未来埋下了很大隐患。解放以来，黄河大堤已经四次全面加高培厚，耗资无数，其速度和规模前所未有;而防汛压力却越来越大，其最明显的标志就是所谓的“小水大灾”。更有甚者，自20世纪七十年代中期以来，黄河下游“二级悬河”和主槽淤积的局面日益严峻，这在黄河几千年的历史上是从未有过的。这些事实说明，原有的这条治黄道路已经走到尽头。近几年的调水调沙，似乎给了一些人一点希望，然而当小浪底的死库容一旦淤满，这个希望最终还是靠不住；很明显，在黄河上用几十亿方水送一亿吨沙子入海，这样的路是走不远的；而挖河减淤，更是由于无法遏制下游河道淤高的万般无奈之举。
此时此势，不由得使人想到东汉王景治河，历时不过一年，而后黄河下游安澜八百年。抚今追昔，怎不令吾辈汗颜，安敢再笑古人乎？见贤思齐，改弦易辙，此其时也！
一、王景治河的启示
东汉王景治河，历时仅一年，而后黄河相对安澜800年，有900多年未发生大改道（黄河自周定王五年第一次改道，平均每100年发生一次大改道），这是一项很了不起的成就，至今仍可称得上是空前绝后。其中既有偶然性，也有必然性；很值得我们当代人深思借鉴。笔者不是研究黄河水利史的专家，仅就有已有的材料做了一些整理，归纳如下。
东汉孝明帝永平12年，令水利专家王景治黄，此前黄河已泛滥了几十年。他率几十万军民工，修汴渠治黄河历时一年，用费亿钱。此后，河行新道，维持了900多年未发生大改道；是时，汴渠成为东通江淮的主要水道[1]。王景的主要工作是修建了自荥阳至千乘的黄河的大堤，治理疏浚了东汉漕运主要通道汴渠，而后黄河相对安澜800年；据分析这与王景所选定的东汉故道河身较短，地势较低，因而行河路线较优有关（笔者注：这种作法大大缓解了溯源淤积，从而使黄河下游河道的淤高过程明显延长）；另外“十里立一水门，令更相回注”所描述的可能是一种利用沿河大泽放淤的工程措施，这对于延长行河年限也有一定的作用[2]。这种措施是利用两岸低地放淤沉沙，混水从上游出来在低处沉淀泥沙，清水再从下游回注主槽，从而提高了水流的挾沙能力，可使主河道的沿程淤积明显减轻。
以上所述主要是从工程的角度看问题，但据黄河水文、植保专家的研究，从王景治河至隋代的500多年间，为黄河史上又一阶段。其特点是黄河下游河患相对较少，在此期间，黄河中游地区大暴雨的记录较少，这一时期黄河下游有分支流（笔者注：如汴水），两侧又有较多湖泊洼地（笔者注：可供分洪放淤之用）;但其中更重要的原因就是那时黄河输沙量的减少，否则，王景所开新河道也会很快被淤积，从而使其河床不断淤高，降低其泄洪能力；这一时期黄河输沙量的减少并不是推论，而是有以下诸条事实：即在这一时期黄河水清的记载较多，且有“黄河清复清”的民谣流传；这一时期黄河输沙量的减少主要归因于黄土高原人口的减少，植被得到一定恢复[3]。
但为何在这一时期黄土高原人口减少，且植被得到恢复呢？据任美锷先生的研究：内蒙古高原和黄土高原位于我国北方的草原带和农牧交错带，在历史上每当这里的农牧界线北移南迁，都对当地沙漠南侵与水土流失产生深刻影响，并间接影响黄河下游的安危。从战国到秦汉，此间经过多次移民垦殖，原来完好的草原和森林被当年生载培作物所取代，农牧界线一度移到阴山以北，但因开垦而加强了土壤侵蚀，并造成黄河下游水患频繁；而开垦的耕地最终也因强盛的风沙侵扰而被抛弃。东汉永和五年（公元140年，笔者注：即王景治河后的第69年）以后，移民屯垦停止，农牧界线随之南移，恢复了战国后期的情况，入黄泥沙减少，黄河下游亦长期安澜。安史之乱后，农牧界线又迅速北移至河套以北，大片草原又变为农田，又一次加剧了水土侵蚀，黄河下游灾害增多。五代、两宋至元、明时期，农牧界线一直游移于陕北和内蒙之间。直至清乾隆之后，农田植被更逐渐推移至阴山以北，这时整个草原几乎全部被当年生栽培农作物所取代，水土流失严重，陕北风沙加剧，黄河下游水患频繁〔4〕。另有研究表明：从北宋开始，黄土高原出现了开垦坡地的纪录，这标志着黄土高原土地开垦方式发生了重大变化，水土流失量明显增加；到北宋末年、南宋初年，黄河南决侵淮，历时八百多年。
上所述，王景一年治河而后黄河安澜800年的主要原因有以下几条：第一，在黄河中游的黄土高原上牧进农退，多年生植被普遍恢复，大暴雨较少，致使入黄泥沙明显减少（这是非工程措施——实际上是一次大规模长历时的自然的源头治理，它与王景无关;由此可见王景的运气实在太好了）。第二，另开新河，缓解主河道的溯源淤积。第三，整修黄河大堤，疏通主河道，提高行洪能力。第四，利用沿河洼地引浑放淤回注清水，明显缓解了主河道的沿程淤积。极而言之，这四条已尽含治黄之扼要，如此，方能一年治河而收八百年安澜之宏效。反观现代治黄，历时六十余年，费尽无穷财力，而黄河下游竟出现了从未有过的二级悬河，可谓每况愈下，能不令人汗颜！
现在还有一个问题要提出来：即在王景治河后的五、六百年间，为什么大暴雨较少？众所周知，在黄土高原的若干个流域内，一、两场大暴雨（24小时降雨100mm以上）就能完成整个流域全年入黄泥沙输移量的60%至80%，这被称之为超渗产流、汛期集中输沙。而只要降雨较为均匀，即使土壤没有多少植被复盖，也产生了不了很大的水土流失量；因为干涸的黄土来得及吸收均匀的降水，地表径流较少，形成不了超渗产流，泥沙也就失去了搬运它们的主要动力。
古气候的研究表明，从两汉（温暖时期）、三国（寒冷时期）、两晋（温暖时期）、南北朝（寒冷时期）、至隋唐中期（温暖时期），我国气候历经多次冷暖周期交替[5]；因此，上述大暴雨频次较少的持续现象，应与大气候循环变动的关系不密切。由于一时难以作详细的考证，我们提出一个合理的推断：即该时期大暴雨较少这一持续现象主要应为同期植被的普遍恢复所致，其道理如下。
人类活动影响局部气候的方式主要是改变下垫面，这种变化对于气候的反馈可能加快或减缓气候的变化。植被面积的增加降低了地表反射率，增加地表对辐射的吸收，使辐射平衡性增大，温度变化趋于缓和（反则反之）。最直观的例子如：有大面积草林复盖的区域较之邻近裸地的昼夜温差明显变小。如此，强对流天气出现频次降低，而强对流天气正是局地暴雨形成的必要条件之一（当然，其时还要有足够的可降水量）。
也就是说，植被的普遍恢复具有双重效应：一是其本身就能在很大程度上减少水土流失量；通常由草灌林复盖的地面较之裸地的水土流失量要减少60%至80%。二是它通过改善气候下垫面这一反馈环节，削弱了强对流天气生成的条件，从而降低了大暴雨发生的频次。这些影响因素的作用恐为王景治河初时始料所未及。
然而，胜利者是不受裁判的，见贤思齐，此其时也；固执误见，遗患后世。
二、让历史展示未来
根据1920年—1995年黄河75年的水文系列，其多年平均来水量为580亿方，来沙量为16亿吨。其中上游（内蒙托克托县河口镇以上）来水量为307亿方，占全河水量的53%，来沙量1.44亿吨，占全河沙量的9%；河口镇至潼关间来水量215亿方，占比37%，来沙量14.24亿吨，占比89%；潼关以下来水量58亿方，占比10%，来沙量0.32亿吨，占比2%[6]。这个序列在本世纪初经过延伸后，全河水量变为540亿方，来沙量变为13亿吨。
林老在文献[7]中提出：治黄的关键是在三门峡以上吃光喝净黄河的水沙资源，其标准是在平水年（即在三门峡断面经过还原的水量为480—500亿方），使三门峡断面来沙量降至1.6亿吨以下（以往的均值是15.7亿吨），来水量120亿方左右。
对此，有些人表示了强烈的怀疑态度，认为这是不可能做到的，其主要的一个论据是在黄土高原植被相当好的阶段，多年平均来沙量也在8亿吨左右（潼关或三门峡断面）。水利部曾在2004年前后提出，在黄河中游，通过大规模的淤地坝建设和小流域治理等措施，在2020年前后，力争使入黄泥沙降至8亿吨上下，恐怕也是以此为依据。
一方面是1.6亿吨，一方面是8亿吨（均为多年平均的概念，潼关或三门峡断面），前者仅为后者的20%，或说后者相当于前者的五倍，二者之间差距甚大，难以调和。有比较才有鉴别，有鉴别才有认识。下面我们还是用事实来说话，通过对几个时段黄河来水来沙特征的比较和鉴别，来认识其水沙运动趋势发生了怎样的变化。
为了便于比较，我们仍采用1920年—1995年系列的两个标准数值：在潼关或三门峡断面，多年平均来水量498亿方，多年平均来沙量15.7亿吨。
在上世纪八十年代以前，黄河流域有两次连续5年以上的枯水段，即1922年—1932年连续11年的枯水段和1969年—1974年连续6年枯水段。上述连续11年枯水段，从国内资料看，该时段内长江、淮河和东南沿海地区基本上也是枯水期；即这个时期我国基本上是大范围的干旱。从国外资料看，这一时期青藏高原夏季季风活动较弱，从而导致黄河上游降水偏少；此期南极积雪量处于高值期，从而使太平洋副高中心位置偏东南，致使黄河流域降水偏少[8]。它的重现期为200年以上[9]。
在1922年—1932年这一时段，平均年来水量为320亿方（陕县站），占498亿方的64.3%；平均年来沙量11.6亿吨，占15.68亿吨的74%；其中1928年来水量最少，约200亿方；来沙量也最少，只有4.9亿吨。相比较而言，此段减沙的幅度小于减水的幅度。
到了近二十年，黄河来水来沙的情况，发生了明显的改变，如下面的表1、表2所示。
表1：1987年—1996年潼关断面水沙情况
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87 |
88 |
89 |
90 |
91 |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
平均值 |
| 水量（亿方） |
200 |
310 |
385 |
334 |
241 |
261 |
293 |
297 |
240 |
251 |
281 |
| 沙量（亿吨） |
4.5 |
16.5 |
7.5 |
7.5 |
6.2 |
9.9 |
5.9 |
12.4 |
8.5 |
11.4 |
9 |
表2：1997年—2006年潼关断面水沙情况
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97 |
98 |
99 |
00 |
01 |
02 |
03 |
04 |
05 |
06 |
平均值 |
| 水量（亿方） |
150 |
200 |
223 |
186 |
159 |
175 |
262 |
197 |
231 |
233 |
202 |
| 沙量（亿吨） |
5.2 |
6.6 |
5.3 |
3.4 |
3.4 |
4.5 |
6.2 |
3.0 |
3.3 |
2.5 |
4.3 |
注：数据来源见[10]。
在1987年—1996年，平均来水量281亿方，还原水量约458亿方[11]，占498亿方的92%，与平水年相比，略显偏估；平均来沙量9亿吨，还原沙量14.9亿吨[12]，占15.7亿吨的95%。减水177亿方占还原水量458亿主的38.6%，减沙量5.9吨占还原沙量14.9亿吨的39.6%，二者的减幅大体相当。从还原水量看，这十年的产流比前述特枯阶段高出43%，但潼关断面的来沙量比前述阶段减少了22.4%，这主要是人为减水及减沙因素所致。
在1997年—2006年，年均来水量202亿方，还原水量约为380亿方[13]，占498亿方的76%，与平水年相比，明显偏估；年均来沙量4.3亿吨，还原沙量10.2亿吨[14]，占15.7亿吨的65%；减沙的幅度明显大于减水的幅度。从还原水量看，这十年的产流比前述特枯阶段高出近20%，但来沙量比前述特枯阶段减少了63%，亦主要是人为减水及減沙因素所致。
现在我们对相邻两个十年的情况作些比较。从来水量看，后十年来水202亿方，比前10年的281亿方减少了28%；来沙量由前十年的9亿吨降至后十年的4.3亿吨，减少了52%，减沙的幅度明显大于减水的幅度。已知两个阶段的人为减水量大体相当，那么后十年与前十年相比，来沙量的减小估计约有一半左右是由自然减水因素（降水减少）所致，另一半由下文将要分析的人为因素所致。
进入21世纪以来，在7个年份中，除了2003年的来沙量为6.2亿吨（该年黄河片的降水量、地表水资源量分别比多年平均值高出24.6%和11%
[15]），其它6年均在5亿吨以下，有5年是在2.5亿吨至3.5亿吨之间，这在黄河有水文纪录以来的历史上是绝无仅有的（在1920年—1996年的77年间，只有4年的来沙量是在4至5亿吨间，其它年份均在5亿吨以上，最高年份曾达39.2亿吨）。
如果说2000年、2001年和2006年这三年是黄河片的枯水年份，
那么2004年和2005年则是该片的平水年份，其来沙量年均为3.15亿吨，仅相当于多年平均值15.7亿吨的20%。这与上文所说的平水年潼关断面来沙降至1.6亿吨已相去不远；因此，这个目标不仅可望而且可及。为什么会如此呢？且看下文。
自1999年8月5月以后，我国从黄土高原开始了全国范围内的退耕还草还林，停止了坡地开荒，至2007年底，全国累计退耕面积约3.2亿亩；我们估计黄土高原要占到一半左右。这在治黄史上是一个历史性的大事件。前文已说过，在北宋年间，黄土高原上出现了开垦坡地的纪录，以后此况曾愈演愈烈；而在约一千年之后的今天，其上坡地开垦终获停止，这无疑是一次惊天的大逆转。
在如此大的范围里实施退耕还草还林、封山禁牧、舍饲圈养，称得上是一次前所未有的大规模坡面生态治理工程。这与黄土高原上已建的10万余座淤地坝（面积约38万多公顷，1995年数据）互补匹配，相得益彰，从而也就从根本上消除了当地老百姓所说的——光治沟不治坡，到头来是个烂窝窝——这一软肋，可谓1+1远大于2。沟壑川台化（淤地坝）、丘坡梯地化（水平梯田、水平沟）、植被林草化，三化归一，土不下山，水不出沟，就地吃光喝净黄土高原的水沙资源；此之谓也。
这种效应不仅是一种理论推理，而是有事实作基础的：在1997年—1999年这三年（大规模实施退耕还林还草之前），每年的来水量均小于2006年的来水量（参见表2），三年年均为191亿方，比2006年少18%；每年的来沙量却均大于2006年的来沙量，三年年均为5.7亿吨，比2006年来沙量2.5亿吨多出近130%，即其明证。显然，这种巨大的反差应主要归因于前文所述的草灌林多年生植被体系恢复的双重效应，而淤地坝系可以有效防御已被多年生植被降低频次的大暴雨和特大暴雨的水土冲刷作用（详见[16]）。
我们确信，当退耕还林草、封山禁牧、舍饲圈养、打坝淤地、坡改梯等等这些措施坚持得愈久、布设范围愈合理，其减沙效果就会愈加明显；很可能用不了十年、八年，我们就会看到在潼关断面的来沙量降至1.6亿吨以下。如此，以往治黄的大困局将由此而全盘皆活。
引文和注释
[1]：《中国水利百科全书》，中国水利水电出版社。
[2]：赵文林主编：《黄河泥沙》，黄河水利出版社，1997年。
[3]：孟庆枚主编：《黄土高原水土保持》，黄河水利出版社1997。
[4]：任美锷：《中国自然区域及开发整治》，科学出版社，1992年7月。
[5]：刘睿：“谭明在深藏洞底的石笋中发现历史”，《中国国家地理》2007.6。
[6]：《中国水利百科全书》（第二卷），中国水利水电出版社。
[7]：《林一山纵论治水兴国》，中国社会科学院经济文化研究中心主编，长江出版社，2007年12月。
[8]：席家治主编《黄河水资源》，黄河水利出版社，1997年。
[9]：陈先德主编《黄河水文》，黄河水利出版社，1997年。
[10]：潼关水文站资料和《中国河流泥沙公报》。
[11]：黄委水科院提供的资料表明：在上世纪八十年代龙河状泾咸以上减水量年均为189亿方，1990—1996年为164亿方，二者相加除2得数为177亿方。
[12]：出处同[11]：在上世纪八十年代龙河状泾咸以上拦沙量年均5.7亿吨，1990年—1996年为6.1亿吨，二者相加除2得数为5.9亿吨。
[13]：1997年—2006年龙华状泾咸五站以上减水量没有数据，故取值同上。
[14]：与[13]同理。
[15]：《中国水资源公报（2006）》
[16]：柯堤：“治黄新视野”，《调查研究通讯》NO.2007—6（2007年4月9日），www.ecrcass.com。
