中国社会科学院经济文化研究中心《调查研究通讯》No.2007-6
2007年4月9日
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治黄新视野
柯 堤
2004年4月12日至25日,课题组邓英淘、薛玉炜、罗峪平、苏丁赴河南省调研。本次考察的主要目的是实地了解黄河中下游的情势。课题组先后到壶口、禹门口(龙门)、小北干流、渭河入黄段、渭北高原、三门峡、小浪底、西霞院、花园口、开封黑岗口、三义寨引黄闸、东坝头、东平湖、位山枢纽、艾山等地,沿黄行程约千余公里,主要考察黄河中游的下段和下游的上段。途中还经过伊河、洛河、沁河、渭河、北洛河等黄河重要支流;并与黄委会有关单位的工程技术人员、管理人员广泛座谈,学到了很多知识。回京后,又向我国水利界泰斗林一山前辈请教。2006年10月23日至11月2日,课题组一行七人赴宁夏调研,其间到固原市西吉县、彭阳县,实地考察宁南山区黄土高原小流域综合治理,并与当地水保、水利、林业、农业等部门的干部、技术人员和农户广泛座谈,回京后又查阅了相关资料,遂成此文。
一、如何认识黄河
在河南的时候,我们听到最多的一句话是:黄委的职责就是维持黄河的健康生命。那么什么是黄河的健康生命呢?据说有四条标志,即:堤防不决口,河道不断流,水质不超标,河床不抬高。初闻此话,也觉有理;但细思之后,其实前者与“三不”互相矛盾。为什么这么说呢?从黄河的发育史上可知,早在有人类之前的许多年,那时的黄河分为四段,互相之间并不连通,最下面的一段也为三门峡所阻隔而未能入海,这时它是一条典型的内陆河,而此时黄河的生命非常健康,正处于它的蓬勃发育时期。在有了人类之后(数千年前至近代),黄河更是三年两决口,百年一改道。因此,若舍掉人类存续与黄河的相互关系,单讲黄河本身而言,那么我们只好说黄河健康生命的主要表现形式就是"三善",即:"善淤、善决、善徙",这是一个为几千年历史所反复证明的基本事实。严格地说,如果不涉及人类的存续,则"维持黄河的健康生命"就是一个没有明确意义的语句或命题,因为在这种条件下,黄河本无所谓生命的健康与否,多少年来它就是自自然然的那个样子,这个样子就是黄河原有的河流规律。
黄河的河流规律
所谓"三善",恰是黄河原有河流规律的基本外在表现形成。这是一个本质与现象的相互关系的问题。
已有的河流学研究表明[1]:在我国不同自然带的河流如黄河、长江等,河床宽深比(或以水利半径R度量)与洪峰变差系数有一种正相关的关系,而宽深比除了随着洪峰变差系数的增大而增大外,还随相对流量变幅的增大而增大。在流量相同的情况下,半干旱地区的河宽最大,半湿润地区的河宽次之,湿润地区的河流宽深比最小。
来沙条件是河床宽深比形成的重要因子,在某种条件下,年均悬移质含沙量越大,则河床宽深比越大。就同一条平原冲积河流而言,由于沿程淤积的发生,随着含沙量的沿程变小,河床断面也有变得窄深的趋势。我国北方的河流大多为多泥沙河流,南方河流的含沙量则要小得多;因此,南方河流的河床形态一般比北方河流要窄深得多。一般而言,相对于悬移质输沙量而言,河流所挟运的推移质较多,则其断面形态将较为宽浅。就悬移质的输沙构成而言,当来自流域的床沙质相对于冲泻质之比变大时,则河床形态愈为宽浅。
对于冲积性河流而言,其河床发育于自身的冲积物质之中,因而其边界物质组成反映了这种沉积物的水流与泥沙条件。河床宽深比取决于河岸与河底物质抗冲性的对比关系。我国北方河流中黄土广布,由于黄土是以粉砂为主(占60%左右)的物质组成,致使这些河流的河床特别是河岸组成物质中粉砂含量极高,而粘土含量相对较低。因此,北方河流的河岸抗冲性差,胶结程度低,其河岸很难塑造成非常窄深型的。
研究表明:对于我国干旱、半干旱地区的河流而言,随着流量的增加,河宽增加的速率很快,而水深和流速增加得很慢;对于湿润、半湿润地区的河流而言,其河宽增加的速度就慢得多,而水深和流速增加的速率则快得多。这说明具有不同气候背景的河流,其横断面形态关系的调整方式是不同的;当流量增大时,半干旱地区的河流主要是通过增加河宽来满足行洪要求的,而半湿润、湿润地区的河流则主要是通过增加水深和流速来满足行洪要求。
在流量相同时,半干旱地区河流的河床比降(S)要比半湿润、湿润地区的河流大得多。这是因为半干旱地区为我国流域侵蚀产沙的高值区,黄土在这一地区的广泛分布更大大地强化了这一高值区;而这一地区又是我国径流深的低值区,其河流流量远比流域面积相同的湿润、半湿润地区的河流为小,故这一地区的河流相对负载较重,必须塑造成比降较大的河床(纵断面形态),方能达成输沙平衡。
对此,林老这样总结道:从黄河的河流特征和黄河冲积平原而言,黄河河床属于宽浅型的,而不可能是窄深型的,因而它必须以很大的坡降使河口向前延伸,河口越是延伸,河床就必然以很大的速度上升或淤高,在河床上升到一定高度后,河床两侧随时决口、改道以便缩短它到河口的距离;这样不断地改道(迁徙),不断地形成无数的新河道代替淤高的旧河道,也就是黄河冲积扇形成、并不断扩大的发展过程。在这种情况下,要使河床在较长时期里缩小摆动幅度,维持河床的稳定以致于不发生改道的现象,就必须使河道两岸广大地区不断地泛滥而淤高,使之能同河床的淤高相适应。黄河每改道一次就暂时地或在短期内变成了地下河,这时有广阔的地面容纳泥沙,以后再逐渐变成地上河。但其河口延伸与河床淤高上升的相互关系,一般是不会变化的。一条河流如无根本性质的变化,则其河口延伸引起河床上升以保持原来河床坡降的规律是不会改变的[2]。
黄河就是这样一条流经我国干旱、半干旱及黄土高原地区的宽浅河流。因此,其健康生命的基本表现形式就是"善淤、善决、善徙";否则,也就不会有25万平方公里的华北大平原,而这恰是几亿中国人安身立命的根本。
原有治黄方案的困境
"堤防不决口,河道不断流,水质不超标,河床不抬高"的提出,实际上是从人类存续与黄河相互关系的角度来考虑问题了。这比语义含糊不清的"维持黄河健康生命"的命题进了一大步;但其中也蕴含着深刻的矛盾。特别是"堤防不决口"与"河床不抬高"这两不,在黄河原有河流规律的条件下,是不可兼得的。自黄河成为地上河以来,二千多年来,从未有人做到这一点。而我们若要使上述两者兼得,就必须在相当程度上改变黄河原有的河流规律,这能够做得到吗?
自1946年黄委治黄以来,已近60年。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(例如,1954年至1982年黄河口岸线推进速度比前100年的年均0.18km提高了1.4倍,达到0.43km),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;而防汛的压力却越来越大,其最明显的标志就是所谓的"小水大灾"。以往黄河过5000个至10000个流量,下游两岸滩区的一水一麦都能保得住,现在2000多个流量就已经漫滩了。更有甚者,自七十年代中期以来,黄河下游"二级悬河"和主槽淤积的局面日益险峻,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快走到尽头。近几年的调水调沙,似乎给了一些人一点希望,然而小浪底的死库容一旦淤满,这个希望最终还是靠不住的;很明显,在黄河上用几十亿方水送一吨沙子入海,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,不由得使人联想到东汉王景治河,当时动员了几十万军、民工,历时不过一年,使得黄河下游相对安澜800年(参见附录)。抚今追昔,怎不令吾辈汗颜,安敢再笑古人乎?
对于原有治黄方案的困境之成因,林老这样总结道:黄河二千多年的经验证明,在洪水威胁最大的河段,两岸大堤间的堤距相对地说是越大越好。黄河在郑州附近到山东境内的位山,北岸有遥堤,南岸有东平湖黄泛区,都远离黄河主流。在这个地区内经常发生洪水漫滩,在农业上采取一水一麦;在解放前这里多年都是农业丰收区,南岸东平湖泛滥区也是如此。但从郑州到东平湖之间的南岸其他地区及某些河段只有临黄堤,没有遥堤,洪水的威胁就比有遥堤的河段大得多,生产条件也远不如有遥堤的地区或泛滥区。由于过去受技术条件的限制,在黄河运用遥堤的办法,不仅是正确的,而且是一种了不起的发明和创举。历史上有的治黄专家主张束水攻沙,事实上从未成功过,对黄河来说也是不正确的。这不只是由于黄河泥沙多,含沙量特别大;还由于黄河下游两岸土壤松散,河岸胶结程度差,不能抵御大流速水流的冲刷,如果用束水攻沙的办法,必须做大量的护岸工程。这种做法在封建王朝时期作不到,就是在今天也是没必要的。
他还指出:如果设想一下,解放初期或更早一些,我们不是要求大规模地以所谓的现代化方式治黄,而是按照黄河曾有过的实例,例如在沿黄下游两岸退建数十公里的大堤,且在大堤之间只修建临黄小堤,仅仅防御普通洪水,而让较大洪水在两岸大堤之内有计划地泛滥。更简单地说,我们在两岸大堤之内只保护一季麦收,或叫一水一麦;那么,在黄河泛滥区内的农业效益也相当于富饶的尼罗河泛滥区,或者说不会比河套地区的产量低。至于我们利用近代科学、现代建筑条件,把这个经验变成设计方案,轮流分洪放淤灌溉,在广大淤灌区实行一种新的农业体制,两年一水三熟或四年一水七熟;那么黄河是条宝河而不是害河的性质就更加明显了。应该看到,黄河最伟大的一个原因,是因为它是流径干旱区、半干旱区的河流,因此其水沙资源就尤其显得重要。所以,黄河的水沙资源利用应该是黄河治理开发规划的关键问题。黄河更重要的一点,是其水量的近60%来自上游的雪水区,这对我国西北高原的价值就更大了。然而,现在的治黄方针是不允许沿黄干流扩大灌溉,尤其是不准河套扩大灌溉,而主要是花巨资做工程把宝贵的水沙资源送入大海,这显然是错误的。黄河流域的降水量越是往下游雨量就越大,这个特点说明黄河流域最缺水的地区是龙门以上,尤其是内蒙古高原。因此,黄河流域的治理开发应根据以上特点作为规划的依据[3]。
二、治黄新视野
当前,在黄河流域存在着一个矛盾现象,这就是从农业上说黄河流域干旱少水,限制了农业和牧业的发展;而在水利上又说,黄河洪灾严重,每年都要花费巨资把上百亿方的水流送到大海里去。这一对矛盾能不能在客观上统一起来?实际上,黄河的主要矛盾是黄河的水沙资源不足以满足流域内农业和工业发展的需要;或者说,黄河流域的根本问题是个农牧业和经济发展的问题,而不是什么洪水问题。发展农牧业和经济的关键是水沙少了,而不是水沙多了。因而所谓黄河的性质,即它是宝河还是害河的问题就被提出来了。由于人们以往没有尽量利用水沙资源作为发展农牧业和工业的重要条件,因而就反映出水沙多了,简言之,就是洪水灾害,水沙不是财富,而是祸害;于是千方百计、想方设法地用大量投资将水沙送入大海,致使黄河在人民的印像中由宝河变成了害河[4]。
要想使上述基本矛盾在客观上统一起来,必须有一个正确的指导思想,即对黄河水沙资源是采取积极利用、还是消极排斥,这是治黄方针的根本问题。黄河含沙量大又流经我国最缺水的地区,因此它的水沙资源是我国最有开发价值的宝贵资源之一。所以黄河流域的治理开发计划必须是水与泥沙的统一利用计划,黄河水沙资源充分高效的综合利用是其规划的关键。对黄河水沙资源利用可分成两步:第一步,先尽量在黄河下游的华北平原将水沙资源吃光喝净;第二步,在三门峡以上的大西北将其吃光喝净,这时下游的用水将通过东中线南水北调来解决。如此,原来渲泄洪水的黄河河床,在引黄兴利的过程中,将最后变成一个渲泄弃水(如上游灌溉的回归水)的溢流河道;于是花园口以下的河道治理问题最终将不复存在[5]。当然,这个过程是复杂的,其中有若干关键问题和矛盾需要解决,下文将对此进行讨论。
在中游吃尽水沙资源
黄河泥沙多年平均16亿吨,绝大部份来自于黄土高原,其中14.4亿吨(即90%)来自于中游起点河口镇至潼关区间,而该区间的来水只有214亿方(占全河水量的37%)。要想使水沙资源变成财富,最根本的一条就是要在黄河中游一带吃光喝净这14.4亿吨沙子和214亿方水。如此,也就在一定程度上改变了黄河原有的河流规律(或说来水来沙条件)。
近年的调研表明[6],在陕北靖边、定边等地的天然墹地(实际上是山间封闭的盆地),四周山坡产生的洪水泥沙,几千年全部淤在墹地内,这使墹地面积年年增长,农作物年年高产稳产。墹地面积与流域面积之比多在1/5至1/10之间,当年洪水泥沙反而不够用了,只好一年或二、三年轮淤一次。另外,在黄河中游的一些支流上,由于地下水和地震等原因沟坡发生大体积的滑坡和滑塌,把沟道堵塞,形成天然的坝库,当地群众称之为"聚湫"。它们有的已形成几百年以上,长期拦蓄洪水泥沙,且无人工的排水设施,在这些已种植庄稼的天然坝地上,作物年年保丰收,可以说已进入了相对稳定的阶段。聚湫的坝地面积之比约在1/30至1/7之间,若坡面治理程度提高,来水来沙将会减少,其相对稳定的比值还会减少。许多天然聚湫,几十年或几百年以来,其坝地淤高增大,洪水泥沙全部拦蓄。年代久的种地已有多年,农作物年年丰收,如陕北的干湫子,黄土洼等。
在黄河流域的多沙粗沙区,淤地坝具有久远的历史。长期以来,当地群众在与自然灾害的斗争中,总结出沟里打坝、拦泥淤地的好经验。据历史记载,山西汾西一带在400多年前的明万历年间就开始打坝,到清代在晋西北和陕北开始发展,民国时期有人将淤地坝作为治黄方略设想的组成部份。新中国建立以来,逐渐把发展淤地坝作为小流域治理的一项重要措施,到了70年代淤地坝在陕北得到迅速发展。
汾西县中部的康和沟小流域属于汾河的二级支流,其流域面积约49k㎡,主沟长度17公里,沟壑密度4.4km/k㎡。这里的群众早就开始打坝,现已形成沟沟有坝、坝坝成地的典型小流域。至1992年底,已有坝地434.7公顷,其面积与流域面积之比为1/11。这里的坝地平均每公顷淤泥3.6万吨(至1992年),总拦泥量为治理前年输沙量42.46万吨的37倍,至1992年坝地总拦泥1565万吨;在其坝系完善后的近几十年来,流域来沙量几乎全部被拦蓄;频率0.5%和1%的暴雨径流在坝地的平均水深只有0.44m和0.36m,已小于允许淹水深度0.6-0.8m的保收标准,农作物年年保丰收。康和沟小流域的坝系已达到防洪、保收、拦泥、增产相对稳定的新阶段。所以当地群众说:打坝如修仓,拦泥如存粮。
康和沟小流域创造了人工建设的"沟壑川台化"。这里的农业不怕淹,不怕涝,不怕旱,坝地产量占到总产量的2/3。现在该地已不用再建新坝,主要是每隔一段时间对一些坝进行加高、调整、合并就行了。该流域已做到了洪水泥沙基本不出沟。从它的历史过程看,坡沟必须兼治。沟道治理在拦泥、淤地方面有重大作用;坡面治理(梯田、水平沟、种树种草)除发展生产外,可逐步减少入沟泥沙和径流,因而可促使坝地提前进入相对稳定阶段,还可降低坝系的造价,这样坝高的规模将会降低、形成过程将会缩短,其比值也将减少,对保坝、保收将会更加有利。
一般说来,从建坝开始,坝地年年淤高,面积年年增加,当其面积比值到1/30-1/20之后,年淤积0.2m至0.3m,坝加高3m即可维持十几年;当其比值达1/10左右时,则坝加高1m,即可维持十几年或二十几年。以后继续淤积,其比值达到1/5左右时,就与目前陕北的墹地相似,几十年才能淤高1米,这时反而感到洪水泥沙不够用了,只好采取隔1年或2年轮淤一次,完全成了引洪漫地和浑灌的性质,坝的加高也完全成了岁修性质的工作。这样,坝系便可长期运用,永续使用。
一般坝系的建设4至7年可基本布完,2至3年坝地可开始利用;20至30年间,坝地比值可达1/20,进入相对稳定阶段,坝高约在30m左右;比值到达1/20以后,建坝任务就不艰巨了;比值达到1/15至1/10,基本上变成了岁修性工程。一般说来,淤成一公顷坝地平均需要4.5万方至7.5万方泥沙。以1k㎡面积来说,在全拦的情况下,平均每年能淤0.17公顷(以年侵蚀模数1.4万t/k㎡计),则要达到比值1/20(即5公顷/k㎡),需30年时间。如果是坝系分散淤地,争取能做到全拦,20年至30年也是可行的。
从侵蚀机理上看,淤地坝对抬高侵蚀基面,稳定沟床,制止侵蚀沟继续发展有着重大作用;淤地坝不仅对拦泥、淤地、发展生产具有显著作用,而且把支离破碎的沟壑淤成平地,改造地形,抬高侵蚀基面,可在相当范围内把侵蚀沟转变为非侵蚀沟,这就是它的减蚀机理。"沟壑川台化"的设想在上世纪40-50年代开始萌发,在近五十多年的实践和研究中,有不少已基本变成了现实。为此,淤地坝系这个措施,在治理和开发黄河及其多沙粗沙区的重大现实意义和深远的历史意义及其特殊地位,已逐渐被人们所认识。
有关的调研表明:当坝地比值达到1/30至1/20,坡面治理程度达到60%以上时,小流域治理便可做到土不下山,水不出沟。目前,在黄土高原上已有的数百条重点试点小流域的减水(洪)减沙效益都在90%以上,基本上都实现了洪水泥沙不出沟(其中有的小流域在一次降雨100mm的情况下,每平方公里产泥沙仅200多吨,减沙效益达99%以上)[7]。
根据上述资料,我们可做如下分析:黄河泥沙多年平均16亿吨(70年代降为13亿吨,90年代至今约为8至10亿吨[8]),其中90%来自黄河中游10多万平公里的黄土高原多沙粗沙区,如以1/15的比值推算,应建坝地7000k㎡,合70万公顷。至1995年底,黄土高原已建淤地坝10余万座,面积约38万多公顷,其大多位于河龙区间;若再建10万座,面积为32万公顷;如果在这十几万平方公里的粗沙多沙区使坡面的治理程度达到60%至70%,则黄河中游便可基本吃光喝净这里的水沙资源。具体地讲,就是在平水年,使三门峡断面的来水降至80亿方至100亿方,来沙量降至1.6亿吨以下。这个过程大致需要二十至三十年时间。 一旦实现这个过程,治黄大局便全盘皆活了,其他的问题便可迎刃而解,若下游出现水源不足的情况。可另想办法予以解决。
在此,还有一点须特别提及。在一些相关的治黄文献中,曾有这样一种说法:即在黄土高原植被最好的年代里,多年平均水土流失量也要达到8亿吨。即无论怎样治理,这是其平水年水土流失量的下限。这次在宁南山区的考察,使我们彻底抛弃了这个教条。其中的道理在于:人工对地形的改造程度和范围可使墹地普遍化,即山坡梯地化、沟壑川台化;再以林草复坡面,则所谓的8亿吨这个下限将不复存在。
三花区间的洪水处置
黄河的洪水分为两种,一种是上大型洪水,这以1843年洪水为代表,其最大洪峰流量为36000个(花园口,下同)为一千多年一遇;上溯至2400年左右,还有一次更大的上大型洪水,其最大洪峰流量为38000个,时间尺度提高了1倍,但洪峰流量仅提高了5.5%。目前这类洪水已基本得到了控制,这是由于黄河上中游已建多座大型水利枢纽,如三门峡、小浪底等,如果龙门或古贤枢纽一旦兴建,则其将得到完全的控制。另一种是下大型洪水,以1761年洪水为代表,其洪峰流量为32000个,其重现期为400年以上;这就是黄委所说的需要防御的千年一遇乃至万年一遇的洪水类型。由于在小花区间(小浪底至花园口)没有控制性的工程,以及花园口以下的黄河干流是地上河这两个理由,黄委的工作中心就是在下游花巨资搞堤防建设和河道治理,以把黄河的宝贵水沙资源送到大海里去。
这种所谓的下大型洪水真是这么可怕吗?答案是否定的。黄河流域的暴雨中心主要在中游一带,它是上述两种洪水的成因。它可分为三种类型:一种是纬向类暴雨,其出现几率为63%;一种是斜向类暴雨,出现几率为23%;一种是经向类暴雨,出现几率最低,仅为14%。这种经向类暴雨主要分布在三花区间(三门峡至花园口)。1843年的洪水主要是由纬向类暴雨形成的,而1761年洪水主要是由经向类暴雨形成的;由此观之,三花区间千年一遇的洪峰流量大约也就比1761年洪峰流量(400多年以上一遇)多2000至3000个流量。因此,我们只需对1761年的洪水稍做分析即可。
1761年的洪水在花园口的洪峰流量是32000个,其中三门峡以上洪峰流量是6000个,三花间的洪峰流量是26000个;以12日洪量计算,花园口为120亿方(日均10亿方),其中三门峡以上为50亿方,三花间为70亿方。在现在的条件下,三门峡以上的50亿方洪量可由三门峡和小浪底水库全部拦蓄;由于小浪底水库处在三花区间一半左右处,故有理由推断其大致可拦蓄三花间10亿方左右的来洪量(直接入黄的支流);故县和陆浑水库有20多亿方库容,其防洪库容加起来有12亿左右;如在沁河兴建河口村水库,还可增加近3亿方防洪库容;另外,伊洛河夾滩和沁河的温武滩还可滞洪6-7亿方。这样,小花间12日洪量中不受控制的部份便降为40亿方左右。如以花园口每日通过8000个流量计,则其12日通过的流量总计为83亿方,为前者的一倍以上。这就说明,即使在现有的条件下,所谓的千年一遇或万年一遇洪水并不可怕(有资料表明:花园口万年一遇洪水5日洪量仅比千年洪水5日洪量多出20%左右)。
温善章在一篇文章里这样写到:下大型洪水,在已有小浪底四库控制的情况下,花园口站千年、万年洪水超过8000个流量的洪量只有20至30亿方;为此,桃花峪坝址只要修建20亿方库容的滞洪区,便能将千年一遇洪水22000个流量的洪峰削减为8000个流量。万年洪水历史上未发生过,可能就不存在,一旦发生,可考虑临时由桃花峪滞洪库分入沁黄滞洪区,亦能将其削减为8000个流量;这样,既能取消两岸分滞,又能把设防水位降低1至1.5米,从而将耗资数百亿元的大堤加固加高淤背工程节省下来。
由以上简略地分析可见,黄河治理的关键不是防洪,更不是以此为根据的没完没了的下游河道治理,而是如何充分利用黄河水沙资源去发展沿黄两岸的农业和工业。如从这种角度看,还有一种更有效的办法使黄河洪水资源化,这就是让沁河改道不再进入黄河[9]。
现在沁河是通过修高堤把它逼进黄河干流的。这样,不仅加重了黄河的防汛压力,也使沁河的防洪工作变得复杂了。沁河不进黄河有几大好处:
第一,在伊洛沁三河总水量中,沁河约占1/3左右,其历史上曾出现过14000个流量的洪峰;因此,只要沁河不再进入黄河,花园口所谓的千年一遇、万年一遇的洪水防御问题就基本上不存在了;如此,花园口以下以防洪为中心的没完没了的堤防加高培厚及河道治理巨额投资便可基本结束。
第二,沁河出山口以下至黄河左岸大堤之间,是一大片洼地,即温武滩,这里也是半干旱区。从长远看,沁河水即使用于本地也可能还不够,因此,它不进黄河,在这里搞灌溉和供水,还有一定潜力。
第三,伊洛沁都是清水河,含沙量不高。如果沁河不进黄河,而是先向东再向北走水,可以配济漳、卫运河。如果伊、洛河来了大水,可在沁黄那一带黄河左岸的石头河岸开挖一条沟渠,只需几公里便可把洪水引至北边沁黄之间的那片洼地进行调节,这里比黄河干流河道要低十几米,对黄河的尖瘦洪峰有很大的削减作用;然后运用沁河的新河道做为临时分洪道,沿着郑州以北的原黄河分水岭向华北平原引水,例如,这可为华北的大地下漏斗补水。同时,这条沁河新河道可在黄河以北土壤胶结得较好的基础上选址,做成相对窄深化的河床,也就不会再出现黄河下游主河道南北摆幅过大、很难稳定的问题了。
这个工程现在就可以开始做,以取代现在搞的那些没完没了的下游河道治理工程。实际上,所谓的下大型洪水主要就是伊洛沁河的洪水;如能在沁黄之间分洪、调洪及使洪水资源化,花园口及其下游的防洪问题将不复存在。那时,黄河下游河道就将变成一条灌溉和供水渠道,其两岸约4000平方公里的滩区,将变成高产稳产的农林牧业综合经营的经济区。
下游滩区的治理开发
在黄河流域还有一个十分特殊的矛盾,这就是其下游滩区的治理与开发。这个滩区面积近4000平方公里,有耕地380万亩,人口180多万。原来黄河下游防洪的主要任务是保证黄河大堤的安全;由于滩区居住着180万人,其自身的防洪任务日益加重,有人称这几近到喧宾夺主的地步;滩区本来的功能是行洪滞洪滞沙,因此居住其上的居民的生产发展自然就受到限制,其生命和财产的安全也得不到十分有效的保障。另一方面,由于滩区到处都是居民和农田,要充分发挥滞洪滞沙淤滩刷槽的作用也很困难;当年修生产堤是为了改善当地群众的生产条件,以便在二至三年里多得一季秋季收成,这很难说一点道理都没有,但此不利于滩槽水沙交换,加剧了主槽的淤积;后来要破生产堤也非常困难,因为如果不能较好地解决当地群众生活问题,就是破了生产堤也难以维持长久。然而滩区的经济发展又不能危及大堤的安全,因为黄河大堤是更多人的生命线(据分析,黄河大堤保护面积达12万平方公里和1亿人口)。这种整体与局部的矛盾能不能在客观上统一起来?
目前的作法是准备用几百亿乃至上千亿的投资在黄河大堤上搞加高培厚全线淤背工程,这种不计较成本效益的作法问题很大,是一种单纯的技术观点。如果我们把技术与经济看成一个整体,在新的条件下,从综合利用黄河水沙资源的角度出发,则上述矛盾完全能在客观上统一起来。如此,滩区的治理与开发将不再是竞争性的,而是互补性的。
在我们看来,中国经济正面临着一个大变局,它对滩区的治理与开发前景具有深刻的影响,顺应这个变局,才能事半而功倍;否则,将会劳而无功乃至劳而负功。由于篇幅所限,下面仅勾勒其要点。
首先,在今后三十年,我国城镇化水平将明显提高,全国平均将达70%左右。以此为据来看滩区人口的城乡结构将是这样一种状况:以200万人计,则至2030年该区人口中将有140人成为城镇人口,农业或农村人口将只剩下60万人,这仅为目前滩区人口(绝大部份是农业人口)的1/3。这意味着以往上百年以来滩区农业人口持续增长的格局即将倒转,而呈不断减少之势(如展望50年,那时滩区的农业或农村人口将只有20至30万人)。对于140万城镇人口而言,其生产和生活所需的土地面积不过140平方公里,仅为滩区总面积的3.5%。为此,只需在滩区选择地势较高的地带,改建、扩建已有的城镇体系,便可解决他们的安居乐业问题。当然,这需要把滩区的治理、开发与当地经济的发展联系起来统筹考虑。
今后大部份农村人口将进入城镇,这是大势,滩区人口也不会例外,顺应此势,"移民进镇",将不会为滩区的开发治理增添额外成本,反而会为其提供助力。
其次,我国经济不仅面临着上述城乡关系的大变局,还面临着农业的大变局。在今后三、四十年里,畜牧业将成为我国大农业发展的主导力量,而且上千年来一直沿续的"人畜同粮"格局将为"人畜不同粮"所取代。如顺应这种趋势,在广大滩区引导农民多种多年生优质牧草或优质高产饲用高梁等作物,发展牛羊的规模养殖,不仅有利于增加农民收入,而且将使滩区的治理与开发共生互补,相得益彰。同时,在具有较宽滩地河段,在大堤临河堤脚以外1公里的范围内种植速生丰产用材林或饲纸材兼用林,不仅实现了产业结构调整、农民增收,而且在汛期可以淤填堤沟河(在黄河下游已有成功的实践,如"活柳坝"),防风浪淘刷大堤,有利于增强滩区的稳定性。
黄河下游花园口至高村河段,是强烈的堆积性河道,黄河在这一带的南北摆幅很大;这是因为其河床物质的主要成份是粉砂,粘性物质含量很低,因此其河床土壤结构松散,胶结程度差,抗冲刷能力低。如果能在黄河滩区改种多年生豆科牧草和经济林木,提高植被的复盖度,则可促进有机质以及粘性物质的积累,有利于生物和化学风化作用进行;在长期的过程中,这就会增加河床物质的胶结性能,随着中游来水来沙的不断减少,黄河下游的这段"豆腐腰"也会得到一定程度的强化,其极为宽浅的特性也会受到一定的限制。这就是说,如果我们能顺应经济流向大势的改变,因势利导,则滩区大农业的结构调整、农民增收和滩区的治理便可并行不悖,形成整体与局部共赢的局面。
再次,从解燃眉之急的角度看,为了治理"二级悬河",黄委有的同志提出,对于较大的滩区,应把行洪区改为滞洪区,在这些重点滩区修格堤;它不仅具有防止横河、斜河、堤河冲决大堤的作用,还具有滞洪区削减洪峰的作用,其削峰作用比洪水漫滩走一路淹一路的作用大得多。这个意见值得重视。
最后,可考虑在位山以上的濮阳一带修建长距离输送高含沙水流的渠道,向黑龙港地区引洪放淤改土和改水(在那一带有一南北走向长达300公里以上的大型河间洼地,面积约12000平方公里。其中,万亩以上的洼地就有32个,最为有名的是黑龙港地区,有"七十二连洼"之称。这里每遇暴雨,洼地就积涝成灾,平时地下水位高,水质不良,土壤盐碱化严重)。
三、结语
现在我们用林一山前辈在四十年前说的一段话做为本文的结语:从长期看,黄河干流河口镇以上各引水河段的群众,不会同意把浑水送到下游来,也不可能阻止清水即灌溉回归水的下泄;河口镇到龙门河段的各区间支流,每人淤灌溉1至2亩,所余泥沙就不能满足龙门以下黄河左岸高地淤灌区400万亩的需要;其他洛河、泾河、渭河等流域相关河段内的居民,也按每人淤灌1至2亩地,再满足八百里秦川的淤灌需要,也就不会有剩余的浑水下泄了;同样,这些地区的清水也要回归到三门峡以下。那时,华北平原只能得到少量的清水,而大部份水源将仰赖于"南水北调"和其他水源了。那时,人们将会看到的黄河图景是:河源复盖着林木绿草,沟边山脚、村村门前都有一条条不怕旱涝威胁的高产田。黄河两岸的城乡之间,纵横排列着被堤闸控制着的无数沟渠,顺从地听从着人们的使唤。处处都是田成方、林成网的生机勃勃的景象。
附录:王景治河的启示
东汉王景治河,历时一年,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后,平均每100年发生一次大改道),这是一项了不起的成就。自周定王之后至今,可称得上是空前绝后;其中既有偶然性,也有必然性,很值得深思借鉴。笔者不是研究黄河水利史的专家,仅就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;自王景治河后,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(参见《中国水利百科全书》)。王景的主要工作是修建了自荥阳至千乘的黄河大堤,治理了作为东汉漕运主要通道的汴渠;王景治河后,黄河相对安澜800年,据分析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:这就大大缓解了溯源淤积,使黄河下游河道的淤高过程延长了);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作用(参见赵文林主编《黄河泥沙》,笔者注:利用两岸低地放淤分水分沙,可减轻主河道的沿程淤积)。
以上所述主要是从治黄工程的角度看问题,但据黄河水文、植保专家的研究,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:这可供分水分沙放淤之用);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(如汴水),也会很快被淤积,从而使河床不断淤高,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,即在这一时期有关黄河水清的记载较多,且有"黄河清复清"的民谣;这一时期黄河输沙量的减少主要归因于黄土高原人口减少,植被得到一定恢复(参见孟庆枚主编《黄土高原水土保持》)。但为何这一时期黄土高原人口减少,植被得到一定恢复呢?
据任美锷的研究(参见《中国自然区域及开发整治》),内蒙古高原和黄土高原位于我国北方草原带和农牧交错带,在历史上每当这里的农牧界线南迁或北移,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,经过多次移民垦殖,原来完好的草原和森林被当年生栽培作物所代替,农牧界线一度移至阴山以北,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到河套以北,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(笔者注:有研究表明,从北宋开始,黄土高原出现开垦坡地的记录,这标志着黄土高原土地开垦发生了重大变化),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为当年生栽培作物所取代,水土流失非常严重,陕北风沙加剧,黄河下游水患频繁。
综上所述,王景治河后黄河安澜800年的主要原因有以下几条:第一,在黄河中游牧进农退,植被得到一定恢复,使入黄泥沙减少(这是非工程措施);第二,另开新河,分水分沙;第三,整修黄河大堤;第四,利用沿河洼地引水引沙放淤。
引文与注释
[1]:许炯心:《中国不同自然带的河流过程》,科学出版社,1996年。
[2]:杨世华主编:《林一山治水文选》,新华出版社,1992年。
[3]:同[2]
[4]:同[2]
[5]:同[2]
[6]:陈彰岑、于德广等:《黄河中游多沙粗沙区快速治理模式的实践与理论》,黄河水利出版社,1998年。
[7]:同[6]
[8]:在潼关断面(下同),黄河水沙的多年(长度为75年)平均值为498亿方和16亿吨。在1922年至1932年,这是一次连续11年的特枯水段,其重现期为200年以上;其间年均来水302亿方,如加上河套等地区用水,则还原水量为332亿方,比上述多年平均值分别减少39%和33.3%;同期降雨年均减少25%-30%;来沙年均值为11.58亿吨,比上述多年平均值减少28%。据此可算出:每减少44.3亿方水可减沙1亿吨;显然,在此期间天然降雨减少所致减沙居于主要地位。
在1990年至2002年,潼关断面年均来水212亿方,年均来沙6.95亿吨,分别比上述多年均值减少57.4%和56.5%,据此可算出:每减少31.6亿方水可减沙1亿吨。同期年均降水减少15%左右(相当于年均减少天然径流75亿方),即由于天然降雨量降低减少来沙2.37亿吨,占同期年均减沙量的26.2%;显然,由于人为因素减水(如灌溉引水,水库蓄水拦沙,淤地坝拦沙,林草植被建设、水平梯田等等)所致减沙居于主要地位,此项减沙6.68亿吨,所占比重为73.8%。这比上世纪七十年代减沙3亿吨的水平翻了一翻多。也就是说,在目前的条件下,如是平水年,则潼关断面的来沙年均为9亿吨左右。
[9]:关于沁河不再进黄河以及利用沁河新河道疏导黄河洪水的思想,是我国水利界泰斗林一山前辈提出的。详细的讨论可参见本刊登载的有关的林老访谈。