关于黄河水问题及其对策措施的思考
1 前言
1955年,全国人大一届二次会议批准通过了《关于根治黄河水害和开发黄河水利的综合规划的决议》。经过40多年的大规模治理和开发利用,黄河的面貌发生了根本变化。在防治下游洪水灾害方面,修建了黄河三门峡水库和伊河陆浑水库、洛河故县水库;先后三次加高培厚了黄河大堤,并有计划的开展了河道整治;开辟了北金堤滞洪区,修建了东平湖滞洪水库。初步形成了“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系,取得了连续50年伏秋大汛不决口的伟大成就。在开发黄河水利水电资源方面,先后修建了近170座大中型水库,320余处取水调水工程,650余处万亩以上灌区。黄河水资源在供水、灌溉和发电等方面发挥了巨大效益,黄河流域的社会经济发生了根本变化。
然而,任何大规模的资源开发和利用活动,特别是水资源的开发利用和水害治理,在取得重大社会经济和生态环境效益的同时,也往往会带来一定程度的负面影响,而且这些负面影响往往是潜在的、滞后的和难以逆转的或不可恢复的。为此,及时把握和预测研究黄河治理和开发利用中的新情况、新问题,寻求解决对策和措施,对我国社会经济持续、稳定、高速发展具有重要意义。
2 黄河水问题现状及趋势
2.1 黄河断流日趋严重,严重影响河口三角洲及下游地区的社会经济发展和生态环境保护
黄河断流起始于1972年,在距今(1996年)25年的变化过程中,其断流频数、历时和河长,均不断增加。以距河口最近的利津水文断面(距河口仍有136km)为例,70年代的最长年断流历时为21天,80年代的最长年断流历时为36天,进入90年代后,该断面的断流历时急剧升高。1991年的断流历时为16天,1992、1993、1994年的断流历时分别高达82、61和75天,1995年的断流历时猛增为122天,1996年的断流历时又增为136天。
黄河下游黄、淮、海平原,以黄河为水源的灌溉面积近4000万亩(包括引黄补源面积),是全国最大的灌区和重要的粮棉基地。区域内以黄河为水源的大中城市,河南有新乡、郑州、开封、濮阳;山东有德州、菏泽、济宁、聊城、济南、淄博、惠民、滨州、东营、青岛等。这些城市对黄河水的依赖程度大多在60%左右。其中,位于河口地区的滨州和东营市,生产和生活用水全部依靠黄河;中原油田和胜利油田的生产和生活用水也全部依靠黄河。因而,黄河断流给下游及河口地区的社会经济带来了巨大影响,引起了党和政府的高度重视。
黄河三角洲是我国三大河口三角洲之一,土地广袤,资源丰富,环境优美,地理位置优越,是一块正待开发的宝地。我国已决定集中力量加快环渤海地区的综合开发,黄河三角洲农业开发区已确定为全国新建5大粮仓之首;国务院批准的《中国21世纪议程》已将渤海列为海洋资源综合利用与可持续开发实验区;《中国生物多样性保护计划》已将黄河三角洲自然保护区列为具有国际意义的湿地、水域生态系统重要保护地点,也是海洋海岸生态系统重要保护地,山东垦利县的野大豆也是该计划中具有重要意义的野生物种保护地。然而,黄河河口三角洲平原,地势低平,地下水含盐量、含氟量较高,且经常受到海水侵袭、倒灌,生态系统十分脆弱,没有黄河水资源该区域的社会经济发展就难以为继,生态环境就可能逆向变化。因此,确保黄河具有一定的水量沙量到达河口地区及进入渤海,不仅仅是下游地区工、农业生产和社会生活的需要,也是我国实施可持续发展战略和加强生态环境保护的需要。
2.2 黄河水利工程社会、环境问题突出
黄河是一条复杂难治的河流,在黄河上修建水利水电工程往往引起复杂的社会和环境问题。
三门峡水库于1957年4月开工建设,1960年6月大坝浇筑到340m高程,水库开始蓄水,1960年11月至1961年6月坝前最高水位曾达332.58m,回水超过潼关,库区淤积泥沙15.3亿t,潼关河底高程平均抬高了4.3m。1961年10月下旬,当库水位332.5m时,渭河口形成“栏门沙”,华县水位达337.84m,比库水位高出5.34m,使渭河下游两岸及黄河朝邑滩区5000人受洪水包围,25万亩良田淹没。为了减轻库区淤积回水影响和移民工作的困难,国务院于1962年3月批准三门峡水库改为“滞洪排沙”运用。此后库区淤积有所减缓,渭河“栏门沙”逐渐被冲出一道深槽,但潼关河底高程并未降低,库区淤积“翘尾巴”现象仍在继续向上游发展,回水影响直避古城西安。1966~1968年第一期改建工程完成后,库区淤积有所减缓,潼关以下库区由淤积转为冲刷,但潼关以上库区及渭河下游仍继续淤积。1971年10月,三门峡水库第二次改建工程完成后,泄流排沙能力有了较大提高,基本上解决了水库淤积问题。1973年水库改为“蓄清排浑”运用以来,库区淤积大为减缓,潼关以下峡谷段的库容可以长期使用,淤积上延已基本得到控制,但仍有不时上升的趋势,且移民问题至今尚未完全解决。
2.3 大型工程群体的社会经济和生态环境负效应问题尚未引起重视
黄河上游龙羊峡~青铜峡河段,河谷川峡相间,水量丰沛,落差集中,黄河规划在该河段布设了15个梯级开发工程,总库容459亿m3,已建的龙羊峡、刘家峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡等梯级工程总库容,可以实现上游水资源的多年调节。黄河青铜峡~河口镇河段,流经宁蒙平原,两岸分布着大面积的引黄灌区和待开发的干旱高地,目前已发展灌溉面积约1500万亩,是下游引黄灌区之外,黄河上最大的连片灌区。河口镇~桃花峪河段为中游,河段长1206km,水面落差890m,汇入的主要支流有30条,是黄河洪水和泥沙的主要来源。黄河规划在该河段共布设有10座梯级电站和水利枢纽,规划总库容为542亿m3;黄河桃花峪以下河长786km,河床普遍高出地面,对两岸平原地区的安全构成了严重威胁,除南岸东平湖~济南区间为低山丘陵外,其余全靠堤防挡水,堤线长1400余km,但随着社会经济发展对水资源需求的增加,黄河下游河道成了黄淮海平原的输水供水总干渠,已建引黄灌溉和城市供水取水工程100多处,设计引水取水能力4000多m3/s。
在黄河支流上,大通河为例。大通河年径流水资源总量约25.5亿m3,甘肃省在建和拟建的“引大(大通河)”工程有:引大入秦(秦王川)、引大济西(石羊河支流西大河),引大济黑(黑河);青海省拟建的有:引大济湖(青海湖),引大济湟(湟水河)。这些工程实施后,每年将从大通河调往其它流域的水量为24.96~28.31亿m3,几乎等于甚至大于大通河的多年平均径流量。
目前,黄河上游龙、刘两库的调度运用,已经大大改变了黄河径流面貌,对黄河中下游的水沙径流匹配带来许多不利影响;宁蒙地区引水取水工程的运用,使河口镇断面枯水季节流量有时仅有几十个m3/s;近年来黄河下游年年断流,而且愈演愈烈。所有这些新情况和新问题,都与黄河的治理开发紧密相连。黄河治理开发规划的大中型工程项目全部实施后,其工程群体的共同存在和联合运用,将会产生何种程度的社会经济和生态环境影响,是一个应该及早研究和回答的问题。
2.4 水资源浪费引起的环境问题依然存在,且有扩展的可能
1958年大跃进期间,黄河下游引黄灌区由于大规模的大引大灌、有灌无排,使大片土地发生次生盐碱化,农业产量降至最低水平。1962年3月,当时的国务院副总理谭震林在山东范县研究引黄的会议上指出:“三年引黄造成了一灌、二堵、三淤、四涝、五碱化的结果”、“在冀、鲁、豫三省范围内,占地一千万亩,碱地二千万亩,造成严重灾害”。黄河上游宁蒙灌区,因过量引水灌溉导致的土壤盐碱化问题普遍存在。以黄河三盛公灌区1978年的土壤普查资料为例,全区90%的土地面积为程度不等的盐碱地。其中耕地面积的74.8%为盐碱地,非耕地绝大部分为盐碱地。
黄河是一条多泥沙河流,黄河水资源浪费引起的问题除土壤盐碱化外,还有排水河道淤塞和渠首地区风沙化等生态环境问题。然而,在黄河断流日趋严重的今天,各地引黄水量不但没有减少,而且还有显著增加的趋势。黄河断流告诫人们的不是节约用水,而是大修平原水库及一系列的抢水拦水工程。这种趋势如若持续发展下去,黄河的后果不堪设想,平原水库及抢水拦水工程对社会经济和生态环境的负面影响也将显现,而且还可能会成为一个棘手的、难以解决的问题。
2.5 下游洪水问题尚未根本解决,堤防工程的负面效应应当重视
黄河下游的水患历来为世人所瞩目。从公元前602年到1938年花园口扒口的2540多年中,有记载的决口泛滥年份为543年,决堤次数为1590余次,经历了五次大改道和迁徙。洪水波及范围北达天津,南抵江淮,包括冀、鲁、豫、皖、苏五省的黄淮海平原,纵横25万km2。洪水不但直接造成社会经济巨大灾难,还严重影响社会人文和自然生态环境的发展、演化。
新中国建立以来,国家投入了大量的人力、财力和物力,加强黄河防洪工程建设,取得了连续50年伏秋大汛不决口的伟大成就。然而,黄河的防洪问题并没有根本解决,黄河河道仍在淤积抬高;防洪能力虽然有了较大增加,但却很不稳定;洪水水位及其影响范围和灾害程度,仍然不能很好预测和避免。50年代黄河能防22000、80年代黄河能过15000、1996年7600m3/s的洪水却造成重大经济损失和人员伤亡,就是例证。
黄河下游堤防工程体系对防御洪水灾害起到了十分重要的关键作用,但随着社会经济的发展,其弊端诸多也是十分易见的。其中主要表现在:①由于两岸大堤的制约,黄河河床升高迅速,从某种意义上来讲,洪水对社会经济和生态环境的威胁不但没有减轻,而且还有加重的趋势;②两岸大堤和河道滩区占地面积过大,这与我国人多地少,耕地更少的国情很不适应,也严重影响日益发达的社会交通和物质文化交流;③黄河滩区大面积的黄沙裸露,对生态环境十分不利。尤其是在河道断流日趋严重的情况下,干燥的黄沙不但会使滩区耕地沙化,还会使周围地区的风沙日数增多,生态环境恶化;④黄河滞洪区的社会经济发展和生态环境改善受到制约。为此研究制定防治黄河洪水泥沙问题的对策和措施,使其能够与社会经济发展和科学技术进步相适应、相协调,仍然是一个尚未解决的重大课题。
2.6 水质污染日趋严重
在河道水量不断减少和城镇工业、生活废污水排放量不断增加的情况下,黄河流域的水质污染呈迅速加重趋势。根据1993年流域内187个水质监测断面(河段)的监测结果评价,在黄河干支流10530.4km评价河长中,Ⅰ、Ⅱ类水质(Ⅰ类相当于河流源头水质,Ⅱ类为城市生活水源水质)的河长为1867.3km,仅占评价河长的17.7%;Ⅲ类水质(基本可作城市生活水源)的河长为2972.6km,占28.2%;Ⅳ类水质(可作一般工业用水水源)的河长2586.1km,占评价河长的24.6%;Ⅴ类水质(适合于作农田灌溉水源及一般景观用水)的河长1278.5km,占12.1%;劣于Ⅴ类水质(不适合于作各类用途)的河长达1825.9km,占17.3%。
黄河流域的水质污染状况与80年代初相比,已经显著地恶化了。根据黄河干流和主要支流入黄口断面的监测数据分析,主要污染物COD和氨氮浓度平均值,1991~1993年与1981~1983年相比,支流入黄口断面的上升幅度一般为2~4倍,有的断面上升幅度高达5~10倍;黄河干流污各断面上升幅度一般为1~3倍,有的高达3~4倍。
3 解决黄河水问题的对策和措施
3.1 解决黄河水资源紧缺和河道断流问题的对策和措施
依照传统的说法,解决水资源紧缺和河道断流问题的对策和措施,不外乎两条:一是开源,二是节流。除此之外,从水资源紧缺和河道断流对社会经济和生态环境影响的角度来说,还有水资源的高效合理利用和生态环境保护等措施。
就黄河本身来讲,开源措施已经没有什么潜力可挖。对此,有些人有不同的看法,认为黄河径流年内、年际变化大,当前的情况是“弃水”与断流并存,解决断流及水资源紧缺问题的首要措施是加快修建干流水库,调节河川径流。这种把黄河入海流视为“弃水”,对黄河入海流的社会文化意义和环境生态作用认识不足的观点,是社会所不能接受的。另外,近年来黄河的入海水量仅剩170亿m3左右,已经小于国家计委批复的黄河入海水量210亿m3。
开源措施的另一项工作是建设跨流域调水工程,对此,我国政府早在50年代初期就提出了从长江源头调水到黄河和从长江支流汉江调水穿过黄河到北京、天津的西线、中线南水北调战略设想,以后又提出了从长江下游调水穿过黄河到天津的方案。从理论上来讲,这三条线路都可以接济黄河水资源不足,或者直接顶替黄河供水,或者退水可补充到黄河供水区,从而起到缓解黄河水资源紧缺问题。然而,建设特大型的跨流域调水工程,投资巨大,建设周期长,运行费用高昂;对何时调水,调多少水,调来的水量补充到那些行业、那些地区等等问题,有的还仅仅处于研究阶段。因而,依靠南水北调工程解决现已十分严重的黄河断流和水资源紧缺问题是不现实的。
节水措施和水资源高效、合理利用是解决黄河乃至我国及世界各国水资源紧缺问题的一项根本措施。在黄河流域,一方面是河道断流、水资源供需矛盾尖锐,并由此危及河口地区社会经济持续发展和生态环境、生物多样性保护;另一方面是水资源浪费严重,以及与此有关的水质污染、土地盐碱化,下游引黄灌区的渠首沙化和排水河道淤塞等问题。因而,节约用水和高效、合理地开发利用水资源,在黄河流域具有双重的经济、社会和生态环境效益,是一项极为紧迫而又具有深远意义的巨大工程,必须下大力气抓紧抓好。
实施水资源的节约利用和高效、合理利用,需要做的工作是多方面多层次的。从技术层面上来讲,需要研究节水技术、开发节水产品、制造节水设备;从社会经济发展角度来讲,需要发展节水产业和建设节水型社会;从资源管理方面来讲,需要依据水资源的多功能和流动性特征,进行统筹规划和统一管理调度等等。所有这些,都需要有法律法规的保障和社会各阶层节水意识的提高。因而,尽快制定水资源开发、利用和管理、保护法规,加强节水宣传和节水教育,也是摆在我们面前的一项十分紧迫而又艰巨任务。
黄河水资源紧缺和下游断流日趋严重,不但会直接造成经济损失、影响下游社会稳定,而且还会带来一系列的生态环境和生物多样性保护问题。因而,在水资源十分紧缺的情况下,从解决生态环境和生物多样性保护的角度出发,研究制定相应的对策和措施,也是十分必要的。如在河口三角洲修建沿海护岸工程,利用黄河汛期水沙资源淤地改土、防治生态环境恶化和建设高质量城镇生活区;在断流影响严重的灌区实施农田林网工程,防治土壤风沙化和小气候干燥产生不利影响;在主要河流的源头区,建设生态环境保护区及水源涵养林区,加快治理水土流失等等。都可以起到调节水源、保护生态环境及减轻黄河断流危害的作用。
3.2 解决黄河水利工程负效应问题的对策和措施
水利工程负效应问题,概括的来说包括两个方面,一是单项工程的负效应问题,二是不同类型工程群体的负效应问题。在黄河上比较特殊的负效应问题有:①水库工程蓄水、调节带来的库区泥沙淤积、翘尾和下游河道水沙径流变化、比例失调,以及由此而产生的一系列社会经济和生态环境问题。如前面所说的三门峡水库工程问题和龙、刘两库拦蓄上游“清水”带来的下游河道水沙径流比例失调等问题;②取水、调水工程规划布局不当,产生的上下游左右岸规模发展失调、工程效益搬家,及由此带来的下游河道长时间、大尺度断流和受影响地区社会经济发展难以持续、生态环境趋向恶化等等;③灌区工程干、支、斗、农、毛及退水、排水设施不齐全、不配套,而造成的灌区土壤不断积盐及沙化等生态环境问题。
解决水库工程淤积、翘尾及径流调节、水沙比例失调的对策和措施,过去的研究已经做了不少工作,但目前还很不成熟,还有待于进一步深入探索或开拓新的研究思路,对此,本文将在下面予以述及;解决取水、调水工程及灌区工程负效应问题的对策和措施,主要是应通过统筹规划和推广、开发节水技术、节水产品及节水设备,加强已有灌区工程配套和合理利用地表、地下水资源,强化水资源的统一管理和调度等措施加以解决。除此之外,依据《中国21世纪议程》和已有法规政策要求,对已有的或正在制定的流域、区域及大中型水利水电工程的规划设计方案进行可持续发展影响评价,也是非常重要的。
3.3 解决黄河下游洪水泥沙问题的对策和措施
黄河含沙量居世界大江大河首位。黄河下游为“悬河”,河床由松散的沙质土壤组成,是游荡性河流;黄河上游龙、刘两库控制的“清水”约占全河的60%,可以多年调节利用;黄河中游为泥沙来源区,水库运用只能“蓄清排浑”,为季节性水库;黄河水资源利用率已经高达60%左右;黄河下游700多km长的河道两岸布设有100多处引黄取水工程,引水能力高达4000多个m3/s。所有这些因素综合交叉作用,就是导致黄河下游河床时冲时淤、时宽时窄、时深时浅,纵横断面形态、比降变化不定的主要原因。也是50年代黄河能防22000、80年黄河能过15000、90年代黄河7600m3/s洪水即造成很大经济损失和人员伤亡的重要因素。为此,稳定黄河下游河道,确保黄河具有稳定的行洪过水能力,是黄河下游安澜的关键。
在建的黄河小浪底水利枢纽,是一座总库容126亿m3的大型水库,它的运用,加上支流陆浑、故县水库的作用,可以使黄河天然洪峰流量大大缩小,如若考虑上中游地区其它100多座大中型水库及取水工程、水土保持、雨水利用、地下水开发等因素对黄河径流的调节、利用和产流条件的影响,预计同种雨量、雨情条件下的黄河洪峰流量将比过去小得多。小浪底枢纽建成后,黄河下游的洪峰流量及中、常水量都将得到相当程度的有效控制,加之下游100多座取水口门的合理利用和近年来黄河断流历时已经高达4个多月的实际,使得彻底改造黄河下游河道,稳定其行洪输沙能力成为可能。为此,我们提出将黄河下游河道改建为两堤一“渠”或两堤二“渠”、三“渠”的对策设想。
渠化黄河下游河道的作用、效益和重要意义主要在以下几个方面:
⑴小浪底水利枢纽建成后,汛期(7至10月)水流更“浑”,非汛期(11月至次年6月)水流更“清”。这一“清”一“浑”两极分化的趋势,在一个松散的沙质河床上流动,加之下游100多个大型取水口的分水和断流影响,将可能使得河道纵横断面形态更加变化无常,行洪能力更加捉摸不定;同时,长达8个多月的下泄“清水”,也将变为“浑水”,给供水、灌溉增加本已不必要的泥沙处理问题。黄河下游河道渠化成为高质量的行洪、输沙和供水、灌溉渠道后,配合相应的输沙、清淤等措施,这些问题便可迎刃而解。
⑵渠化的黄河下游河道对清淤和输沙十分有利。
黄河下游河道泥沙淤积是黄河治理的关键所在。历史的经验和大量的科学实验证明,要使黄河下游河道具有稳定的行洪输沙能力,即保证河道不淤积抬高,单纯依靠天然水流及水库的调节调度是携带不走每年巨量泥沙的。为此,合理运用当今人类先进的技术和手段,与黄河天然水流特性相结合,治理黄河洪水泥沙危害,是非常必要的。如,利用挖泥船、吸泥泵等先进动力设备,清除黄河泥沙等。然而,所有这些工作的展开,只有在下游河道“硬化”之后,才有可能事半工倍,效益显著。渠化的下游河道不但可以大大增加自然输沙能力,还十分有利于吸泥船、泵的工作和运行,如若实施“二渠”或“三渠”方案,在“渠道”之间布设调节、控制设施,并结合下游取水和分水工程,还有可能调节不同河段的泥沙含量,减少泥沙淤积,为更好的开发利用和配置、输送黄河水沙资源打下基础。
⑶渠化的黄河下游河道对洪水预测预报和水沙资源合理配置、调度十分有利。
国家对黄河下游的洪水预测预报系统十分重视。建国以来,投入了大量的人、财、物,引进了国内外先进的仪器设备,建立了比较完善的有线、无线通讯网络和预测预报系统。然而,1996年7600m3/s洪峰流量所造成的灾害,是这些先进的仪器设备及预测预报系统所未能预料到的。究其原因,黄河下游河道纵横断面形态的瞬时性和多变性是主要因素。因而,渠化黄河下游河道对迅速、准确预测预报黄河洪水危害,具有重要意义。
黄河下游水资源紧缺,黄河断流日趋严重,对社会经济持续发展十分不利。渠化黄河下游河道可以大大减轻非汛期水资源含沙量,有利于水资源的高效利用和合理配置、调度;也是开发利用黄河汛期水沙资源,使其有利于社会经济可持续发展和生态环境保护的基础。
⑷渠化黄河下游河道是日益增长的社会交通、交流和市场经济的需要。
黄河下游两岸大堤、河道及河滩地占地面积很大,据估计约有4000多km2。这不但与我国人多地少的国情不相适应,也对下游地区日益增长的社会交通和物质、文化交流制造了巨大障碍。渠化河道与两岸大堤改建相结合,不但可以大大缩小黄河占地面积,同时,稳定、窄深的黄河河道也有利于跨河设施和航运设施建设,对下游两岸及上中下游地区形成日益发达的社会主义市场经济十分有利。且有可能彻底改变黄河下游不能航运的历史。
3.4 解决黄河水质污染问题的对策和措施
黄河流域的水质污染主要源于城镇工业和生活废污水的无节制和未经处理的大量排放。另外,近年来的农田化肥、农药污染和灌区“洗盐”退水对水环境的影响也不可忽视。解决水质污染问题的出路也必须从节约水资源做起,实施源头控制和清洁的工业生产工艺,将单位产品、产量废污水及污染物排放量降下来;与此同时,也必须建设相当规模的污水处理、回用和资源化工程,使有限的水资源得到合理、高效使用。对此,我国政府已经制定了一系列的法规和政策,问题是在落实上还有待于进一步加强,在法规系统的完整性上,还有待于与水资源的开发利用和保护法规相协调。
作者单位:黄河水资源保护科学研究所
一九九七年四月
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