李文學(xué)
(黃河水利委員會(huì),河南鄭州450003)
黃河是中華民族的母親河,哺育了燦爛輝煌的華夏文明,但又以“善淤、善決、善徙”聞名于世。歷史上黃河特別是黃河下游兩岸以洪水泥沙災(zāi)害嚴(yán)重而著稱,集中表現(xiàn)為頻繁的洪水決口泛濫和河流改道,給兩岸人民帶來(lái)深重災(zāi)難。據(jù)統(tǒng)計(jì),從公元前602年至1938年的2 540 a間,下游河道決口1 590余次、重大改道26次,素有“三年兩決口,百年一改道”之說(shuō),決溢范圍北抵天津、南達(dá)江淮,縱橫面積約25萬(wàn)km2,涉及冀、魯、豫、皖、蘇五?。?]14。 與黃河洪水泥沙災(zāi)害的抗?fàn)庁灤┤A夏文明史,無(wú)數(shù)仁人志士一代接一代不斷地探索和實(shí)踐,留下了許多治黃思想與策略。新中國(guó)成立以來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和科技水平提高,治黃思路不斷豐富完善,防洪工程體系逐步形成,黃河治理進(jìn)入新的歷史時(shí)期。
三門峽水庫(kù)是黃河中游干流上修建的第一座以防洪為主,兼顧防凌、灌溉、發(fā)電、供水等綜合利用的大型水利樞紐工程,是黃河流域控制性骨干水庫(kù)之一。自20世紀(jì)30年代水利專家李儀祉提出在黃河中游干流修建攔洪水庫(kù)開始,黃河水利委員會(huì)主任工程師安立森、水利專家張含英、日本東亞研究所第二調(diào)查委員會(huì)等都調(diào)查提出過(guò)三門峽建庫(kù)方案。新中國(guó)成立初期,江河洪水泛濫頻繁,1950年淮河大洪水和1954年長(zhǎng)江大洪水,受災(zāi)人口眾多;1949年、1953年、1954年黃河花園口發(fā)生流量在10 000 m3/s以上的較大洪水,經(jīng)奮力防守,未發(fā)生決溢災(zāi)情,但下游河床淤積抬高、水位抬升,黃河決溢改道的威脅巨大,防洪態(tài)勢(shì)異常嚴(yán)峻。1952年10月毛澤東主席視察黃河時(shí),站在歷史的維度,提出了“要把黃河的事情辦好”的歷史使命,治黃工作由此開啟了標(biāo)本兼治的新征程。
(1)除害興利理念下的蓄水?dāng)r沙治理方略。新中國(guó)成立后,黃河下游治理實(shí)行“寬河固堤”方針,采取了一系列鞏固堤防的政策和措施,大大改善了河道形勢(shì)和堤防狀況。在保證防洪安全的同時(shí),開展了根治黃河的研究和探索,提出用“蓄水?dāng)r沙”的方法“達(dá)到綜合性開發(fā)目的”的主張[2]80:在短時(shí)期內(nèi)“節(jié)節(jié)攔蓄,分段攔泥”,把洪水和泥沙攔蓄在黃土高原和干支流水庫(kù)里,基本控制黃土高原的水土流失;“綜合開發(fā),除害興利”,基本解除黃河下游水患。
“蓄水?dāng)r沙”治理方略在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,突破了長(zhǎng)期以來(lái)治黃僅限于下游筑堤防洪的被動(dòng)局面,并根據(jù)洪水、泥沙的來(lái)源及除害興利、綜合利用的理念,強(qiáng)調(diào)對(duì)水和泥沙加以控制和利用,在除害的同時(shí)興利。充分認(rèn)識(shí)到:黃河下游水患的根源在于泥沙太多,河床不斷淤高,把洪水問(wèn)題與下游淤積問(wèn)題聯(lián)系起來(lái),要解決下游水患就必須統(tǒng)籌考慮泥沙處理,防止或減輕下游河道的淤積。“蓄水?dāng)r沙”治理方略以及按照此方略編制的治黃綜合規(guī)劃,對(duì)黃河治理來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)重大的發(fā)展。
(2)黃河清與三門峽高壩大庫(kù)。黃河研究組于1953年在北京成立,1954年更名為黃河規(guī)劃委員會(huì),負(fù)責(zé)編制黃河流域規(guī)劃。作為蘇聯(lián)援建的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,蘇聯(lián)專家組力薦三門峽壩址的高壩大庫(kù)方案,否定了庫(kù)容規(guī)模較小的邙山水庫(kù),其提出的“用淹沒換取庫(kù)容”的論點(diǎn),對(duì)三門峽水庫(kù)建設(shè)的決策產(chǎn)生了很大的影響[3]。
1954年編制的《黃河綜合利用規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟(jì)報(bào)告》,選定三門峽水利樞紐為第一期重點(diǎn)工程,認(rèn)為三門峽水庫(kù)可以把黃河陜縣千年一遇的洪峰流量由37 000 m3/s削減至8 000 m3/s,加上下游伊、洛、沁河支流水庫(kù)攔洪,洪水可以通過(guò)山東窄河道安然入海。由于黃河泥沙被三門峽及其以上的干支流水庫(kù)攔截,因此下游河水將變?yōu)榍逅?,河道不斷刷深,河槽日趨穩(wěn)定,下游防洪威脅可以解除。
1955年7月30日,第一屆全國(guó)人民代表大會(huì)第二次會(huì)議審議通過(guò)了《關(guān)于根治黃河水害和開發(fā)黃河水利的綜合規(guī)劃的決議》,認(rèn)為三門峽水庫(kù)對(duì)防止下游洪水災(zāi)害有決定性作用,要求國(guó)務(wù)院迅速成立三門峽水庫(kù)和水電站建筑工程機(jī)構(gòu),保證工程及時(shí)施工。
(1)三門峽水庫(kù)兩次改建。1960年9月三門峽水庫(kù)建成并開始蓄水?dāng)r沙運(yùn)用,恰遇黃河豐水豐沙期,庫(kù)區(qū)快速淤積,作為渭河下游侵蝕基準(zhǔn)面的潼關(guān)高程(指潼關(guān)斷面流量為1 000 m3/s時(shí)對(duì)應(yīng)的水位)迅速抬升(見圖1),渭河下游淤積上延,危及關(guān)中平原,威脅西安、咸陽(yáng)防洪安全。1962年3月20日,原水電部決定改變?nèi)T峽水庫(kù)運(yùn)用方式,由“蓄水?dāng)r沙”改為“滯洪排沙”,并于1965—1969年和1969—1973年先后兩次對(duì)三門峽水庫(kù)泄洪排沙設(shè)施進(jìn)行增建和改建,以提高泄流能力。
圖1 潼關(guān)高程變化情況
第一次改建情況:“滯洪排沙”運(yùn)用后,庫(kù)區(qū)淤積有所減緩,但庫(kù)尾淤積仍在發(fā)展。經(jīng)1964年12月國(guó)務(wù)院會(huì)議研究,批準(zhǔn)“兩洞四管”改建方案,在大壩左岸增建2條排沙隧洞,改建4根發(fā)電引水鋼管,用于加大泄流排沙能力。
第二次改建情況:第一次改建后,壩前淤積面有所下降,但庫(kù)尾仍繼續(xù)淤積。為進(jìn)一步控制水庫(kù)淤積、避免潼關(guān)高程和渭河下游河床繼續(xù)抬高,1969年國(guó)務(wù)院委托河南省召集晉、陜、豫、魯四省及水電部研究黃河治理和三門峽水庫(kù)進(jìn)一步改建問(wèn)題,經(jīng)過(guò)討論,提出改建的原則是在“確保西安、確保下游”的前提下“合理防洪、排沙放淤、徑流發(fā)電”,改建方案包括打開原8個(gè)導(dǎo)流底孔、下臥5條發(fā)電引水鋼管、安裝5臺(tái)50 MW機(jī)組,改建方案報(bào)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)后實(shí)施。
后續(xù)改建情況:由于改建底孔過(guò)流部分磨損氣蝕嚴(yán)重,影響正常運(yùn)用,因此1984—1988年陸續(xù)進(jìn)行了修復(fù)和改建,1990年又打開了2個(gè)底孔以彌補(bǔ)底孔改建減少的泄量,1991年開始為擴(kuò)裝機(jī)組又將已改建的2個(gè)泄流鋼管用于發(fā)電引水,1998年開始打開最后2個(gè)導(dǎo)流底孔、2000年汛前完成。目前,共有12個(gè)深孔、12個(gè)底孔、2條隧洞、1條泄流鋼管共27個(gè)泄流孔洞投入運(yùn)用。
(2)三門峽水庫(kù)低水位運(yùn)用方式。1960年9月—1962年3月按“蓄水?dāng)r沙”方式運(yùn)用,最高攔洪水位不超過(guò)333.0 m。該時(shí)期壩前運(yùn)用水位高,93%的入庫(kù)泥沙淤積在庫(kù)區(qū)內(nèi),庫(kù)容淤損15.9億m3,潼關(guān)高程最高達(dá)328.70 m(1969年)。
1962年3月—1973年10月,轉(zhuǎn)變?yōu)椤皽榕派场边\(yùn)用方式,汛期閘門全開敞泄,只保留防御特大洪水的任務(wù)。該階段庫(kù)區(qū)淤積速度得以減緩,但由于泄流規(guī)模不足,因此遇大洪水時(shí)水庫(kù)仍以壅水排沙為主,其間累計(jì)淤積泥沙21.2億m3。
1973年10月至今,水庫(kù)運(yùn)用方式調(diào)整為“滯洪排沙、蓄清興利”,也就是“蓄清排渾”,非汛期蓄水興利,汛期控制壩前水位305 m,防洪排沙,當(dāng)入庫(kù)洪水較大時(shí)敞泄排沙。該階段庫(kù)區(qū)基本保持沖淤平衡,潼關(guān)高程最低曾降到326.71 m(1977年),近期基本穩(wěn)定在328 m左右,庫(kù)區(qū)335 m高程以下約58億m3的有效庫(kù)容可長(zhǎng)期穩(wěn)定保持、供綜合利用。
為進(jìn)一步控制潼關(guān)高程,從2002年開始三門峽水庫(kù)汛期控制壩前水位不超過(guò)305 m,當(dāng)入庫(kù)流量大于1 500 m3/s時(shí)敞泄運(yùn)用,非汛期壩前平均運(yùn)用水位基本控制在315 m。
關(guān)于修建三門峽水庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),有很多文章進(jìn)行過(guò)剖析和總結(jié),角度不同認(rèn)識(shí)也不盡相同,但三門峽水庫(kù)的修建和運(yùn)用實(shí)踐極大地促進(jìn)了治黃思想的發(fā)展。
(1)深化了對(duì)治河與治沙關(guān)系的理解,充分認(rèn)識(shí)到治黃工作的復(fù)雜性和長(zhǎng)期性。黃河水害不同于其他江河,具有特殊性和復(fù)雜性,控制洪水必須妥善處理泥沙。黃河的突出特點(diǎn)是水少沙多、水沙異源、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào),下游河道的沖淤演變與水沙過(guò)程密切相關(guān),局部河段水沙調(diào)節(jié)對(duì)除害興利的全局安排可能產(chǎn)生影響,黃河治理必須“全河統(tǒng)籌安排,上中下游兼顧”。黃河中游黃土高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱、水土流失嚴(yán)重,地域廣闊、情況復(fù)雜,治理難度大,治理必須做長(zhǎng)期打算。解決黃河泥沙問(wèn)題、根治黃河水害,不能單靠水土保持,也不能單靠骨干水庫(kù),必須采取多種途徑和措施,進(jìn)行長(zhǎng)期的綜合治理。
(2)形成了“上攔下排”的治黃主張。在總結(jié)三門峽水庫(kù)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,1963年3月王化云提出了在上中游攔泥蓄水、在下游防洪排沙的“上攔下排”治黃主張。三門峽水庫(kù)建設(shè)時(shí)期由于對(duì)黃河洪水、泥沙特性以及水土保持的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性等認(rèn)識(shí)不足,因此未能按照預(yù)期解決好黃河下游防洪問(wèn)題。三門峽水庫(kù)攔沙運(yùn)用中止后,下游河道恢復(fù)淤積抬升狀態(tài),洪水威脅再次與日俱增,黃河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)僅約60 a一遇,防御大洪水、保障下游防洪安全成為20世紀(jì)70—80年代治黃的重要戰(zhàn)略任務(wù)。從三門峽水庫(kù)運(yùn)用的挫折中認(rèn)識(shí)到“黃河治本不再只是上中游的事,而是上中下游整體的一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)”“下游也有治本任務(wù)”[4]?!吧蠑r下排”的主張是治黃指導(dǎo)思想上的又一次重要發(fā)展,在這一思想指導(dǎo)下,黃河中游進(jìn)行了“上攔”工程試驗(yàn)和探索,下游加強(qiáng)“下排”措施建設(shè),大力恢復(fù)下游河道行洪防御能力。
(3)探索了多泥沙河流水庫(kù)水沙調(diào)度。自1973年汛后開始三門峽水庫(kù)按“蓄清排渾”方式運(yùn)用:非汛期蓄水,承擔(dān)防凌、發(fā)電、灌溉、供水等任務(wù);汛期壩前平水期按控制水位305 m發(fā)電,洪水期降低水位泄洪排沙。按“蓄清排渾”方式運(yùn)用以來(lái),庫(kù)區(qū)呈現(xiàn)非汛期淤積、汛期沖刷的特點(diǎn),沖淤變化主要發(fā)生在主槽內(nèi),一般洪水很少漫灘淤積。1973年11月—2016年10月,潼關(guān)以下庫(kù)區(qū)累計(jì)淤積泥沙1.5億m3,庫(kù)容淤損不大,基本維持庫(kù)區(qū)沖淤平衡。
三門峽水庫(kù)建設(shè)運(yùn)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明:在峽谷河段建庫(kù),可以集中控制洪水、有效調(diào)節(jié)水沙;采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)用方式及泄洪排沙設(shè)施,可以長(zhǎng)期保持有效庫(kù)容,滿足綜合利用要求;利用水庫(kù)攔減泥沙和調(diào)節(jié)水沙,可以有效減輕下游河道淤積。
(1)淮河“75·8”特大暴雨洪水后黃河“上攔下排,兩岸分滯”洪水處理方針的形成。1975年8月淮河流域發(fā)生了罕見的特大暴雨洪水,給區(qū)域經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。與“75·8”特大暴雨類似的暴雨1963年8月在海河流域也曾出現(xiàn),考慮到黃河介于淮河、海河水系之間,這樣的特大暴雨完全有可能降落在三門峽以下的黃河流域,這一嚴(yán)重威脅引起大家對(duì)黃河洪水的重新認(rèn)識(shí)。
遵照國(guó)務(wù)院關(guān)于“要嚴(yán)肅對(duì)待特大洪水”的批示,原水利電力部1975年12月在鄭州召開了“黃河下游防洪座談會(huì)”,會(huì)議認(rèn)為:黃河下游花園口站有可能發(fā)生流量為46 000 m3/s的洪水,建議采取重大工程措施,逐步提高下游防洪能力,努力保障黃淮海大平原的安全。會(huì)后,原水利電力部和豫魯兩省向國(guó)務(wù)院報(bào)送了《關(guān)于防御黃河下游特大洪水意見的報(bào)告》,該報(bào)告提出:當(dāng)前黃河下游防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,河道逐年淤高,遠(yuǎn)不能適應(yīng)防御特大洪水的需要,擬采取“上攔下排、兩岸分滯”的方針,即在三門峽以下干支流興建水庫(kù),攔蓄洪水;改建現(xiàn)有滯洪設(shè)施,提高分滯能力;加大下游河道泄量排洪入?!保?]161。
此后,在小浪底水庫(kù)工程規(guī)劃工作中,進(jìn)行了小浪底水庫(kù)與桃花峪水庫(kù)、龍門水庫(kù)的比選論證,與歷史上規(guī)劃確定的小浪底水庫(kù)以發(fā)電為主的開發(fā)任務(wù)相比,第一次從下游防洪減淤角度出發(fā),將小浪底水庫(kù)的開發(fā)任務(wù)擬定為防洪、防凌、減淤、灌溉、發(fā)電等綜合利用。
(2)“攔、用、調(diào)、排”防洪減淤基本思路的演變。1986年,在研究和總結(jié)人民治黃40 a實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)特別是三門峽水庫(kù)運(yùn)用實(shí)踐的基礎(chǔ)上,王化云提出了“攔、用、調(diào)、排”的治黃思想,他主張運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法,通過(guò)“攔”(攔水?dāng)r沙)、“用”(用洪用沙)、“調(diào)”(調(diào)水調(diào)沙)、“排”(排洪排沙)等多種途徑和綜合措施治理黃河[4],他認(rèn)為黃河治理主要依靠干流上對(duì)水沙有重要調(diào)節(jié)作用的7座骨干水庫(kù)工程,加上伊、洛、沁河支流水庫(kù),全河即可形成比較完整的、綜合利用的工程體系,實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度,充分利用黃河水沙資源,發(fā)揮最大綜合效益。
1990年,黃委組織編制了《黃河治理開發(fā)規(guī)劃》,提出:黃河治理開發(fā)應(yīng)采取“攔、排、調(diào)、放、挖,綜合治理”的方略,全面規(guī)劃、標(biāo)本兼治、遠(yuǎn)近結(jié)合,妥善解決泥沙問(wèn)題;采取“上攔下排,兩岸分滯”的方針,有效控制洪水。將二者結(jié)合起來(lái),逐漸形成一個(gè)防洪減淤體系,實(shí)現(xiàn)黃河長(zhǎng)治久安。
(3)黃河水資源供需矛盾加劇與黃河下游斷流。新中國(guó)成立后,黃河流域耗水量隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展迅速增加,20世紀(jì)50年代年均耗水122億m3,到了90年代年均耗用水量已達(dá)307億m3,水資源供需矛盾日益凸顯,特別是農(nóng)業(yè)灌溉用水主要集中在3—6月,正是黃河的枯水季節(jié),加上中游調(diào)節(jié)能力不足,以及黃河水資源沒有統(tǒng)一調(diào)度等,黃河在枯水季節(jié)經(jīng)常發(fā)生斷流。據(jù)統(tǒng)計(jì),1972—1998年的27 a中,下游有21 a出現(xiàn)斷流,累計(jì)斷流時(shí)間達(dá)1 050 d。1990—1998年,黃河下游幾乎年年斷流,且歷時(shí)增加、河段延長(zhǎng),其中1997年斷流情況最為嚴(yán)重,黃河利津站年內(nèi)斷流226 d,斷流河段一度上延至河南開封附近,長(zhǎng)達(dá)704 km[5]。水資源供需失衡及造成的河道斷流、黃河生態(tài)環(huán)境惡化、水體污染加重等,成為黃河治理的新的突出問(wèn)題。
(1)調(diào)水調(diào)沙實(shí)踐與主要成效。小浪底水庫(kù)建成前,針對(duì)調(diào)水調(diào)沙已開展了深入的研究并有大量的技術(shù)儲(chǔ)備。小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用,使得開展大規(guī)模調(diào)水調(diào)沙、進(jìn)一步檢驗(yàn)前期研究成果、豐富調(diào)水調(diào)沙理論等成為可能。2002年7月開展首次調(diào)水調(diào)沙試驗(yàn),2005年起調(diào)水調(diào)沙轉(zhuǎn)入正常的生產(chǎn)運(yùn)行,至2018年已開展了19次調(diào)水調(diào)沙,形成了攔沙初期三種不同類型的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用模式[6]。
自1999年10月小浪底水庫(kù)下閘運(yùn)用至2018年4月,小浪底庫(kù)區(qū)累計(jì)攔沙33.3億m3,黃河下游河道累計(jì)沖刷泥沙29.8億t,河道行洪排沙能力顯著提高。至2018年汛初,黃河下游河道平灘流量增加了1 650~4 300 m3/s,其中高村以上平均增加4 000 m3/s,達(dá)到6 100~7 200 m3/s(見圖 2),3 000 m3/s流量所對(duì)應(yīng)的水位與 1999年相比下降了 1.4~3.2 m(見圖 3),10 000 m3/s流量所對(duì)應(yīng)的水位下降了0.08~0.78 m,防凌問(wèn)題基本解決,防洪形勢(shì)得到極大改善。
圖2 小浪底水庫(kù)運(yùn)用后下游河道平灘流量變化情況
圖3 1999—2018年3 000 m3/s同流量水位變化情況
(2)水資源、水生態(tài)、水環(huán)境問(wèn)題顯著改觀。黃河下游頻繁斷流引起國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注,可謂舉世震驚,海內(nèi)外迅速發(fā)起“拯救母親河行動(dòng)”,有163位院士簽名呼吁拯救黃河。面對(duì)斷流問(wèn)題,1999年國(guó)家授權(quán)黃河水利委員會(huì)對(duì)黃河全河水量實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度,同年小浪底水庫(kù)下閘蓄水,其后的近20 a,依靠龍羊峽、小浪底等大型水庫(kù)調(diào)蓄和流域機(jī)構(gòu)精細(xì)調(diào)度、流域各省(區(qū))配合,黃河下游再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)斷流現(xiàn)象,年均入海水量(利津站徑流量)較前期有很大的增加(見圖4),河口三角洲濕地自然保護(hù)區(qū)過(guò)水面積和水面面積增加,淡水濕地地下水位抬升,濕地生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)和改善,眾多動(dòng)物和鳥類回歸,維持了生物多樣性。
圖4 利津水文站年徑流量變化情況
小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用后,還提高了黃河下游沿線供水保證率,兩岸灌區(qū)多年平均引水量為90億m3左右,累計(jì)7次引黃濟(jì)津、15次引黃入冀補(bǔ)淀,共計(jì)補(bǔ)水約118.6億m3。
(1)下游河道治理方略與灘區(qū)綜合治理。小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用后,為謀求今后一個(gè)時(shí)期黃河下游河道治理方略,2004年黃河水利委員會(huì)分別在北京、開封組織召開了專家研討會(huì),專家們基于對(duì)未來(lái)進(jìn)入黃河下游河道水沙條件的不同預(yù)測(cè)和判斷,提出了不同的黃河下游河道治理方略,經(jīng)過(guò)研討和專題論證,大多數(shù)專家認(rèn)為:在小浪底水庫(kù)調(diào)度之下,未來(lái)進(jìn)入黃河下游的洪水將呈兩極分化的趨勢(shì),以中常洪水為主,但大洪水仍將存在;泥沙雖會(huì)減少,但減幅不大,黃河仍將是一條高含沙河流;同時(shí),經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求仍將剛性增長(zhǎng),水沙關(guān)系可能進(jìn)一步惡化。據(jù)此,形成了“穩(wěn)定主槽、調(diào)水調(diào)沙,寬河固堤、政策補(bǔ)償”的下游河道治理方略:下游河道維持中水河槽,中小洪水不漫灘,灘區(qū)群眾安居樂(lè)業(yè);大洪水在兩岸標(biāo)準(zhǔn)化堤防約束下演進(jìn),淤灘刷槽,灘區(qū)群眾依靠村臺(tái)或撤離保安全,灘區(qū)洪災(zāi)由國(guó)家給予政策性補(bǔ)償。
(2)維持黃河健康生命與水沙調(diào)控體系的提出。根據(jù)小浪底水庫(kù)運(yùn)用實(shí)踐,2004年李國(guó)英在《科學(xué)》雜志發(fā)表文章《維持黃河健康生命》,通過(guò)對(duì)河流生命理念的論述,確立了河流的價(jià)值主體,提出了河流治理的終極目標(biāo)就是維持河流健康生命,將治河提升到構(gòu)建人類和河流間和諧關(guān)系的新高度。隨著人水和諧、生態(tài)文明等理念的逐步發(fā)展,治河思想又進(jìn)一步延伸到“治河為民、人水和諧”。2017年,黃河水利委員會(huì)提出“維護(hù)黃河健康生命,促進(jìn)流域人水和諧”,旗幟鮮明地把維護(hù)黃河健康生命作為治黃的首要目標(biāo),夯實(shí)河流健康基礎(chǔ);把促進(jìn)人與黃河和諧共生作為治黃的最高境界,成為治黃的目的與歸宿,支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展,讓黃河永續(xù)造福中華民族。
2013年國(guó)務(wù)院批復(fù)《黃河流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》,基于黃河“水少、沙多,水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)”的特點(diǎn),提出要努力增水、減沙,調(diào)控水沙,構(gòu)建和完善治黃六大體系。其中:黃河水沙調(diào)控體系是六大體系的核心,以干流的龍羊峽、劉家峽、黑山峽(待建)、磧口(待建)、古賢(待建)、三門峽、小浪底等骨干水利樞紐為主體,以海勃灣、萬(wàn)家寨水庫(kù)為補(bǔ)充,由這些干流水庫(kù)與陸渾、故縣、河口村等控制性支流水庫(kù)共同構(gòu)成[1]59-61。
黃河水沙調(diào)控體系中:上游調(diào)控子體系由龍羊峽、劉家峽、黑山峽等骨干水利樞紐構(gòu)成,以調(diào)節(jié)水量為主,主要任務(wù)是對(duì)黃河水資源和南水北調(diào)西線入黃水量進(jìn)行合理配置,為保障流域供水安全創(chuàng)造條件,協(xié)調(diào)進(jìn)入寧蒙河段的水沙關(guān)系,長(zhǎng)期維持寧蒙河段中水河槽,保障寧蒙河段的防凌、防洪安全及上游沿河城鎮(zhèn)的防洪安全,為上游城市、工業(yè)、能源基地和農(nóng)業(yè)發(fā)展供水,提高上游梯級(jí)發(fā)電效益,并配合中游骨干水庫(kù)調(diào)控水沙;中游調(diào)控子體系由磧口、古賢、三門峽、小浪底等骨干水利樞紐構(gòu)成,以調(diào)控洪水泥沙為主,主要任務(wù)是科學(xué)管理洪水,攔沙和聯(lián)調(diào)水沙,減少黃河下游淤積,長(zhǎng)期維持中水河槽的行洪輸沙功能,為保障黃河下游防洪防凌安全創(chuàng)造條件,調(diào)節(jié)徑流,為中游能源基地和中下游城市、工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展供水,合理利用水力資源。
(3)洪水、泥沙綜合處理和利用思路的豐富完善。2008年修訂黃河流域綜合規(guī)劃時(shí),仍采用“上攔下排、兩岸分滯”調(diào)控洪水、“攔、調(diào)、排、放、挖”綜合處理和利用泥沙的治黃方略,但是根據(jù)小浪底水庫(kù)運(yùn)用以來(lái)調(diào)水調(diào)沙的實(shí)際效果,將泥沙處理和利用5項(xiàng)措施中的“調(diào)”放置在了第二位,凸顯“調(diào)”的重要性和作用。結(jié)合小浪底水庫(kù)調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用,李國(guó)英提出了控制、利用和塑造洪水的思想[7]203-245,由過(guò)去單一控制洪水轉(zhuǎn)向全面管理洪水。利用洪水,一是把洪水轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢岳玫乃Y源,即洪水資源化;二是利用洪水的能量沖刷水庫(kù)和河道,輸沙入海,減少河道淤積,防止河道萎縮。塑造洪水,則是在汛前水庫(kù)騰空庫(kù)容之際,塑造洪水過(guò)程,沖刷下游河道,保持河槽不萎縮,盡可能減少水庫(kù)與下游河道淤積。
基于減少下游河道淤積應(yīng)主要控制粒徑大于0.05 mm的粗顆粒泥沙的認(rèn)識(shí),李國(guó)英認(rèn)為水土保持和骨干水庫(kù)攔沙、中游兩岸灘區(qū)放淤要以解決粗泥沙為主要目標(biāo),并提出構(gòu)建黃河粗泥沙的三道防線[7]247-279,重點(diǎn)解決粗泥沙對(duì)下游河道的淤積問(wèn)題。
水利部以習(xí)近平總書記治水重要講話精神為統(tǒng)領(lǐng),立足我國(guó)治水主要矛盾變化,圍繞加快破解水利發(fā)展不平衡不充分問(wèn)題、更好滿足人民群眾對(duì)水資源水環(huán)境水生態(tài)的需要,確立了“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”治水總基調(diào),這是水利行業(yè)學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記“十六字”治水思路的理論成果和行動(dòng)指南。
人民治黃70多a來(lái),特別是改革開放40 a來(lái),黃河治理取得了舉世矚目的成就,但應(yīng)該清醒地看到,水災(zāi)害的老問(wèn)題雖然有所緩解,水資源短缺、水生態(tài)損害、水環(huán)境污染等新問(wèn)題相對(duì)凸顯,新老問(wèn)題交織,治黃重大水庫(kù)工程的短板和缺位是問(wèn)題的重要根源之一,完善水沙調(diào)控體系勢(shì)在必行,建設(shè)古賢水利樞紐工程迫在眉睫。
(1)下游防洪安全問(wèn)題。小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用后,一定時(shí)期內(nèi)黃河下游堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)有很大的提高,河道狀況也有明顯改善,但黃河泥沙問(wèn)題遠(yuǎn)未根治,單靠小浪底水庫(kù)攔沙和協(xié)調(diào)水沙無(wú)法實(shí)現(xiàn)黃河下游較長(zhǎng)時(shí)期的安瀾,主要原因有三點(diǎn):一是小浪底水庫(kù)攔沙庫(kù)容有限,攔沙庫(kù)容淤滿后上游來(lái)沙仍將進(jìn)入下游,造成河道淤積抬高、堤防防御標(biāo)準(zhǔn)下降。二是小浪底水庫(kù)獨(dú)自調(diào)水調(diào)沙很困難,水庫(kù)高水位泄水造峰時(shí)處于水庫(kù)低層的泥沙無(wú)法排出,水庫(kù)低水位排沙時(shí)無(wú)足夠的后續(xù)水量沖沙,造成協(xié)調(diào)水沙困難。以往的調(diào)水調(diào)沙曾調(diào)度萬(wàn)家寨、三門峽水庫(kù)提供后續(xù)水源,但這2座水庫(kù)水量有限,參與調(diào)水調(diào)沙只能作為一種試驗(yàn)探索。三是小浪底水庫(kù)2018年汛期長(zhǎng)時(shí)間大水排沙效果證明,如果后續(xù)水量充足,不僅可以排沙出庫(kù),而且可以輸沙入海。但2018年黃河上中游降水偏豐較多、河道流量大,是個(gè)特例。小浪底水庫(kù)攔沙庫(kù)容淤滿后僅有10億m3的調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容,如果河道內(nèi)沒有持續(xù)較大的流量,要協(xié)調(diào)水沙必須有其他水庫(kù)配合。上述三點(diǎn)表明,要實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)黃河下游安瀾,除水土保持減沙和其他防洪工程措施外,必須有一個(gè)完善的水沙調(diào)控體系。另外,黃河下游灘區(qū)居住的群眾還有180多萬(wàn)人,灘區(qū)防洪功能的發(fā)揮與居民的生活生產(chǎn)長(zhǎng)期存在矛盾,唯有防洪和泥沙問(wèn)題得到妥善解決,方可實(shí)現(xiàn)灘區(qū)180多萬(wàn)人的長(zhǎng)遠(yuǎn)安全與高水平發(fā)展。
(2)水資源緊缺問(wèn)題。在黃河天然來(lái)水量呈遞減趨勢(shì)的同時(shí),經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的剛性需求仍在持續(xù)增長(zhǎng),未來(lái)供需矛盾會(huì)更加尖銳、缺水問(wèn)題會(huì)更加突出。與嚴(yán)峻的水資源供需形勢(shì)相比,2018年黃河來(lái)水較豐,流域內(nèi)八大水庫(kù)增蓄水量106億m3,利津站實(shí)測(cè)徑流量334億m3,大量棄水入海,寶貴的水資源未能充分利用。目前,對(duì)黃河上游的來(lái)水主要靠龍羊峽和劉家峽水庫(kù)進(jìn)行調(diào)節(jié),中下游來(lái)水基本靠小浪底水庫(kù)調(diào)節(jié),防洪和蓄水很難兼顧。根據(jù)防洪需要,對(duì)前汛期的來(lái)水不敢蓄,只能蓄后汛期的來(lái)水,如果后汛期不來(lái)水、水庫(kù)蓄不了足夠的水,那么來(lái)年春天水資源供需矛盾會(huì)特別突出,枯水年份甚至難以保證河道生態(tài)需水量。鑒于此,黃河上游和中游都需要增加大型水庫(kù),形成全流域完善的水沙調(diào)控體系。
(3)水生態(tài)及水環(huán)境問(wèn)題。黃河流域大部分地區(qū)生態(tài)脆弱、水生態(tài)問(wèn)題突出,20世紀(jì)90年代后期年均入河污水量達(dá)到80年代初期的2倍,且遭遇90年代的枯水系列,水質(zhì)急劇惡化,干流近一半河段水質(zhì)為Ⅳ類或劣于Ⅳ類,支流狀況更糟。1999年以后,水環(huán)境治理、全河水量統(tǒng)一調(diào)度、來(lái)水條件向好等,使黃河干流水質(zhì)逐步得到改善,2015年干流Ⅲ類和優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)的河段達(dá)到99%,支流Ⅲ類和優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)的河段約占50%,同時(shí)期河口濕地生態(tài)及濱海水生態(tài)也在逐步改善。目前黃河生態(tài)狀況仍不容樂(lè)觀,入河污水與20世紀(jì)90年代末相比并未減少,大部分支流生態(tài)水量無(wú)法保證,河流生態(tài)良性維持的基礎(chǔ)很脆弱,若遇20世紀(jì)90年代的枯水系列,河道生態(tài)水量仍很難保證,水質(zhì)有進(jìn)一步惡化的可能。解決黃河水生態(tài)水環(huán)境問(wèn)題,除現(xiàn)有的措施外,還需要向黃河流域增水并增大水庫(kù)調(diào)蓄能力。
古賢水庫(kù)位于晉陜峽谷末端,是控制黃河北干流洪水泥沙的關(guān)鍵性工程,開發(fā)任務(wù)以防洪減淤為主,兼顧發(fā)電、供水和灌溉等綜合利用,與小浪底水庫(kù)聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙具有天然的地理位置優(yōu)勢(shì),在黃河水沙調(diào)控體系中具有承上啟下的戰(zhàn)略地位,建議加快建設(shè)。
(1)古賢水庫(kù)有利于保障黃河下游河道生態(tài)屏障安全。古賢水庫(kù)可基本控制河口鎮(zhèn)至龍門區(qū)間的洪水和泥沙,水庫(kù)攔沙可有效減少進(jìn)入下游河道的泥沙、減輕下游河道淤積,水庫(kù)攔沙庫(kù)容淤滿后,仍然可以利用其20億m3調(diào)水調(diào)沙庫(kù)容和小浪底水庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙,繼續(xù)減少下游河道泥沙淤積。古賢水庫(kù)和小浪底水庫(kù)聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙,可對(duì)小洪水過(guò)程進(jìn)行重新塑造,較長(zhǎng)時(shí)期協(xié)調(diào)進(jìn)入黃河下游的水沙關(guān)系,與小浪底水庫(kù)聯(lián)合泄放適合下游塑槽的流量過(guò)程,維持中水河槽行洪輸沙能力。因此,建設(shè)古賢水庫(kù)是處理黃河泥沙、減輕黃河下游河道淤積、保障黃淮海平原生態(tài)屏障安全的重大戰(zhàn)略措施,是長(zhǎng)期協(xié)調(diào)黃河水沙關(guān)系的首選工程。
(2)古賢水庫(kù)可顯著降低潼關(guān)高程、提高渭河下游防洪能力。古賢水庫(kù)建成后,通過(guò)水庫(kù)攔沙和調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用,將從根本上改變小北干流和潼關(guān)河段不利的水沙關(guān)系,使小北干流河段顯著沖刷、潼關(guān)高程顯著下降,有效減輕渭河下游的防洪壓力并顯著提升渭河下游的防洪標(biāo)準(zhǔn);其防洪運(yùn)用,可降低三門峽庫(kù)區(qū)大洪水上灘幾率,減少對(duì)灘庫(kù)容的淤損,對(duì)三門峽水庫(kù)長(zhǎng)期發(fā)揮防洪作用具有重要意義。
(3)古賢水庫(kù)是區(qū)域生態(tài)富民工程。禹門口至潼關(guān)河段兩岸地區(qū)均為干旱缺水地區(qū),面臨著加快發(fā)展與保護(hù)(修復(fù))生態(tài)系統(tǒng)的雙重壓力[8]。古賢水庫(kù)建成后將極大改善兩岸供水灌溉條件,提高供水區(qū)的農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力,對(duì)配置區(qū)域水資源、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的作用,并可推進(jìn)生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)修復(fù),提升當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量。古賢水電站可提供優(yōu)質(zhì)的電力、電量和調(diào)峰容量,對(duì)緩解晉陜兩省電網(wǎng)調(diào)峰矛盾非常重要,對(duì)減少環(huán)境污染也有重要意義,同時(shí)古賢水電站位于西北電網(wǎng)和華北電網(wǎng)的交界處,對(duì)實(shí)施“西電東送”具有重要作用。
回顧分析三門峽水庫(kù)、小浪底水庫(kù)治黃骨干工程規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)用等及其背后的治河思想,可以看到治黃重大工程實(shí)踐既有深刻的教訓(xùn)、也有成功的經(jīng)驗(yàn),這些工程實(shí)踐,既讓我們深化了對(duì)治黃工作長(zhǎng)期性、復(fù)雜性的認(rèn)識(shí),也讓我們認(rèn)識(shí)到治河必須治水治沙并重、綜合施策。經(jīng)過(guò)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)、持續(xù)深化治黃科技探索與治黃工程實(shí)踐,治黃工作從早期的“節(jié)節(jié)攔蓄,分段攔泥”,發(fā)展到目前的“上攔下排、兩岸分滯”調(diào)控洪水、“攔、調(diào)、排、放、挖”綜合處理和利用泥沙的系統(tǒng)治理,在治黃思想上也從早期的“蓄水?dāng)r沙、除害興利、綜合利用”,逐步發(fā)展為“維護(hù)黃河健康生命、促進(jìn)流域人水和諧”,治黃方略不斷發(fā)展完善。
從生態(tài)文明視角審視當(dāng)前的黃河重大水庫(kù)工程布局,發(fā)現(xiàn)還存在明顯的短板和不足。古賢水庫(kù)工程有利于黃河下游河道防洪減淤和保障黃淮海平原生態(tài)安全,有利于塑造長(zhǎng)期協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系、維持下游中水河槽過(guò)流能力,有利于降低潼關(guān)高程、減輕渭河防洪壓力,有利于改善區(qū)域供水條件、提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力、推動(dòng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境修復(fù),是黃河水沙調(diào)控體系的又一關(guān)鍵性工程,建議加快建設(shè)。