瞭望 2017-09-24 17:44:21
近20年來,通過水土保持措施,平均每年攔減入黃泥沙4.35億噸。專家指出,除生態建設工程外,氣候變化、水利工程、經濟社會發展也是導致黃河泥沙銳減的重要原因。初步估算,以上減沙因素大致每年減少入黃泥沙7.6億多噸。此外,自1982年黃河下游發生15300立方米每秒洪水后,黃河已連續34年未發生超過10000立方米每秒量級的洪水,但風平浪靜之中暗藏憂患。
據5月實測數據顯示,黃河含沙量不超過0.8公斤每立方米。
◆在非汛期,黃河80%以上河段是清的
◆生態建設工程、氣候變化、水利工程、經濟社會發展是黃河泥沙銳減的重要原因
◆近期入黃泥沙銳減不能代表今后趨勢,對未來來沙量估計不宜過于樂觀:
水土保持措施作用有局限,若發生超量級降雨,水土流失反而會加大
大洪水幾率增加,一旦決口,可能引發改道
“小水小沙”隱患重重,清水下泄給未來防洪造就一個新險局
◆黃河治理應保持戰略定力,防止受局部和短時期變化影響產生戰略誤判
5月中下旬,《瞭望》新聞周刊記者從內蒙古包頭出發,沿黃河至山東利津入??诓稍L,看到了一條與往昔完全不一樣的黃河。從托克托縣河口鎮到鄭州桃花峪,1200多公里的黃河中游,已然一河清水;直到開封以下,黃河才呈淺黃色。
這意味著,連同基本是清水的上游,在非汛期,黃河80%以上的河段是清的。潼關水文站控制了黃河91%的流域面積、90%的徑流量和幾乎全部泥沙含量數據。據5月實測數據顯示,黃河含沙量不超過0.8公斤每立方米。
黃河自河口鎮急轉南下,將黃土高原劈為兩半,奔流至河南三門峽,一路接納的泥沙占入黃泥沙總量的89%。本刊記者在這一黃河泥沙“主產區”采訪,但見往昔的“一支濁黃”已變一派清流。
“黃河變清已經十多年了,有時候,水甚至是綠的。”山西永和縣農民賈長治自幼生活在黃河岸邊,對著黃河,54歲的他略帶遺憾地說:“現在的黃河沒威力了,以前浪有兩米多高,成天轟轟吼,外面來的人晚上都睡不著。”
本刊記者站在壺口瀑布旁,但見從壺口跌落出的河水浪花如雪,有的白中泛綠。陜西韓城黃河禹門口段,河水清且漣漪。在水流平緩的河灣處,兩岸高山倒影可見。
▲ 5月23日,黃河壺口瀑布飛濺的水霧在陽光下形成美麗的彩虹 (瞭望新聞周刊 詹彥 攝)
從開封直至入???,黃河變黃;但與10多年前相比,色澤偏淺。專家解釋,在非汛期,小浪底水庫下泄的是清水,演進中沖起了河底淤沙,才再現黃河“本色”。據了解,1999年小浪底水庫下閘蓄水后,即進入攔沙運用,2000~2015年,黃河下游年均輸沙量僅為0.64億噸,較1950~1999年均值減少11.39億噸。
小浪底水庫是調控黃河水沙的一張“王牌”,攔沙庫容為75.5億立方米,按原設計,運用14年后攔沙庫容基本淤滿,但目前僅淤積32億立方米。
據地質史專家李鄂榮考證,歷史上有記載可查的“黃河清”共有43次,最長的一次為1727年,黃河澄清2000余里,持續20多天;新世紀以來的“黃河清”,持續時間之長為歷史罕見。
自1919年黃河有水文記錄以來,黃河實測最高含沙量達每立方米911公斤,年度最大輸沙量達39.1億噸。黃土高原上的泥沙去哪里了?內蒙古鄂爾多斯,陜西延安、榆林,是黃河最重要的沙源,《瞭望》新聞周刊記者沿河走訪十多個縣,探尋黃河泥沙銳減之謎。
鄂爾多斯過去每年向黃河輸沙1.6億噸,其中易在河道淤積的粗沙1億噸,占入黃粗沙總量的25%。經過30多年治理,鄂爾多斯水土流失綜合治理度達50%。2016年8月17日,鄂爾多斯出現歷史極值降雨,由于水土保持措施見效,當地十條入黃一級支流沖淤變化不大;暴雨中心西柳溝推算徑流量可達7176立方米每秒,可實際只形成了3000立方米每秒的流量。
近20多年來,黃土高原生態治理成效卓著,正發生著由“局部好轉、整體惡化”向“整體好轉、局部良好發展”的歷史性轉變。1999年至2015年,延安累計退耕還林1070萬畝,覆蓋了當地19.4%的國土面積,植被覆蓋度達67.7%。據試驗,當坡面生態治理后,使徑流不下溝,則溝壑地的徑流、泥沙分別減少58%和78%。榆林市一項調查表明,僅由于淤地壩建設,就減少水土流失量三分之一。
水利部黃河水利委員會(以下簡稱黃委會)提供的數據顯示,近20年來,通過水土保持措施,平均每年攔減入黃泥沙4.35億噸。
專家指出,除生態建設工程外,氣候變化、水利工程、經濟社會發展也是導致黃河泥沙銳減的重要原因。
黃河流域潼關以上地區共有大型水庫26座,中型水庫170座,但大多分布在水土流失輕微地區。黃委會等組織的課題組實地走訪了90%的大中型水庫,分析計算得出近期水庫年攔沙1.734億噸,其中黃河干流水庫攔沙0.81億噸。另外,由于上游水庫大量攔蓄汛期水量,導致黃河內蒙古河段淤積嚴重。目前巴彥高勒至三湖河口已形成268公里長的地上“懸河”,每年淤積泥沙0.52億噸。
與黃河勘測規劃設計公司課題組在黃河中游一路調研中,《瞭望》新聞周刊記者發現晉陜峽谷河段,采沙場星羅棋布。據了解,近十年來,黃河中游地區城鎮化提速,在基建和房地產拉動下,出現了“采沙熱”。
從山西保德縣城出發,順沿黃公路開行40公里,沿河兩岸共32個沙場。馮家川鄉馮家川村聚集著4家沙場,沙場工人馮在連說:“黃河沙是天然水洗沙,是最好的建筑沙。沙場一天可挖沙20多卡車,一車能裝30噸沙。”本刊記者順綏德縣沿黃公路前行30公里,在綏德一側看到31個沙場,對岸的山西柳林縣還有27個。在山西興縣、吉縣、河津等河段,也存在相同量級的沙場。同行的黃河勘測規劃設計公司專家估測,每年沙場約挖走1億噸泥沙。
▲ 黃河山西省保德縣段河邊的采沙場(圖片來源:瞭望新聞周刊)
初步估算,以上減沙因素大致每年減少入黃泥沙7.6億多噸。至于近期氣候變化對入黃泥沙增減的影響,爭議巨大,沒有明晰的成果。
本刊記者采訪中發現,隨著黃土高原產沙區大量農民外出打工或遷居城鎮,導致大量坡耕地撂荒或棄種,從而引發植被自然恢復;但這一因素在測算生態建設產生的攔沙效用時,未被充分考慮。陜西綏德橋溝是一個完全自然修復的小流域,已實現“零耕種”。
20年前,20毫米每小時的降雨就會產沙,如今70毫米每小時以下的降雨都不產沙。山西興縣瓦臺鄉前北會村有2000多畝耕地,現在只種600多畝。山西保德縣馮家川鄉馮家川村有5000畝耕地,耕種的不到1000畝,一些梯田也撂荒了。
黃河天然年均來沙量為15.92億噸,用1919年至2015年實測數據計算,有水文記錄以來黃河實際年均來沙11.58億噸。近年來,相關部門對今后黃河來沙趨勢開展了大量研究,但結論差別巨大。
“十二五”國家科技支撐項目——“黃河水沙調控技術研究與應用”課題組對2007年至2014年黃河水沙狀況研究后認為,黃河中上游主要下墊面因素年均實際減沙15.6億~17.3億噸,其中林草梯田等因素年均減沙12.54億~14.11億噸,水庫淤地壩及灌溉引水增量攔沙3.2億噸。
課題組對1956年以來黃河主要產沙區年均雨量和雨強研究后發現,研究時段均值基本相當,甚至偏豐,不僅沒有減沙,大部分時間還有增沙作用。課題組測算,在多年平均降雨條件下,未來黃河潼關站來沙約在4.5億~5億噸。
“黃河水沙變化研究”課題組主要研究時段為2000年至2012年,認為降雨對泥沙減少貢獻率為20%,生態、水利工程對泥沙減少貢獻率為80%,減沙量為年均11.06億噸。
《黃河流域綜合規劃》認為,目前的水利水保措施年均減沙4億噸左右,到2030年適宜治理水土流失區得到初步治理后,每年可減少入黃泥沙6億~6.5億噸。屆時,入黃泥沙可減少至9.5億~10億噸,遠期可減少至8億噸。
黃河勘測規劃設計公司董事長張金良發表論文指出,人類短期有限的人工干預,不會對來水來沙這種自然事件產生長遠影響,未來黃河年度來沙量大致為8億~17.5億噸,多年平均來沙量不少于10億噸。
歷史上黃河來沙是否出現過類似變化?一些研究成果表明,黃土高原土地利用和植被的變化對黃河輸沙有決定性的影響。歷史上在植被較好的情況下,入黃泥沙量年均在6億~11億噸。也有專家認為在北宋以前人類活動影響較小,黃河年輸沙量為2億噸。
值得注意的是,觀測河流泥沙的一個重要指標——來沙系數卻在發出和現狀不一致的反向信號。來沙系數是含沙量與流量的比值,是水沙搭配關系的一種量化表示。選取1919~1959年、1960~1986年、1987~2015年系列長度超過20年的時段對比發現,潼關水文站來沙系數分別為0.028、0.024、0.027,呈現先減小后增大的變化特點。
▲ 4月30日,游客在黃河壺口瀑布景區游覽 (瞭望新聞周刊 饒北成 攝)
一些專家指出,近期入黃泥沙銳減只能反映一個特定時期內降雨和水利水保措施作用,不能用以代表今后一個較長時期內入黃泥沙的變化趨勢,對未來來沙量估計不宜過于樂觀。
1922~1932年,黃河曾經歷過一個枯水枯沙時段,1928年徑流量僅199億立方米,輸沙量只有4.83億噸。大旱之后必有大澇,1933年,黃河出現特大暴雨洪水,輸沙量高達39億噸,造成黃河下游決口50余處,洪水席卷冀魯豫蘇4省67個縣,導致300多萬人受災。
《瞭望》新聞周刊記者在陜北采訪,但見昔日像一籠籠蒸熟的黃饃的山丘,被一片片油松、刺槐、林果蓋得嚴嚴實實,“高土高坡”的印象已被綠色所顛覆。在驚嘆這一巨變的同時,專家提醒,對減少黃河來沙而言,生態水保措施并不是萬能的,要警惕被綠色掩藏的風險。
流經南泥灣的汾川河,流域植被覆蓋率達85%。2013年7月,汾川河發生超過多年均值3.9倍的高強度降雨,徑流量和輸沙量分別為多年均值的17倍和15.5倍。流域內建于1958年的勝利水庫,之前55年淤積了300多萬立方米泥沙,可暴雨后淤沙陡增200多萬立方米。據了解,汾川河流域當時共發生6次降雨,由于植被條件好,前4次沒產流,大部分雨水下滲;第5次降雨產生小洪峰,證明下墊面飽和;到第6次降雨,生態“綠網”被撕開,出現大產流、大產沙情況。
張金良說,汾川河“2013.7”洪水具有非常重要的警示意義。河流輸沙量與流量的高次方成正比,當雨強到一定程度,超過植被承受范圍,徑流就會突然成倍增加,帶走大量泥沙。這也證明,水土保持措施只在一定量級降雨下起作用,一旦發生超量級降雨,水土流失反而會加大。
目前黃土高原已建淤地壩5.84萬座,控制水土流失總面積的16%,成為攔減黃河泥沙的重要防線。骨干壩的淤積年限一般在10~20年,中小型淤地壩一般在5~10年。很多淤地壩建設時間較早,部分壩攔沙庫容已滿,失去攔沙功能;一旦發生超設計標準的暴雨洪水,可能導致淤地壩系“串糖葫蘆”式垮塌,將攔淤的泥沙重新輸送入河。
流經陜西佳縣的佳蘆河是黃河的一級支流,流域內的柳溝淤地壩建于上世紀70年代,經過40年的淤積,基本淤滿。2012年7月,突發暴雨將淤地壩沖垮,僅三天時間,淤沙全部被沖走。流域內的康崖窯淤地壩也被沖毀,僅20個小時,所淤泥沙就全被帶走。
張金良認為,黃河主要產沙區的產沙能力在長時期內不會變化,泥沙供給可以說是無限的。對于特定的產沙區,存在一定的降雨閾值,當降雨條件小于該閾值時,侵蝕產生的沙量不斷滯存于坡面或局部溝道內,入黃沙量很??;當降雨條件滿足該閾值時,長期“零存”的沙量將被大規模“整取”入黃。而淤地壩、梯田等攔沙工程,也存在“零存整取”風險。
在長期枯水枯沙后,1998年7月,內蒙古鄂爾多斯西柳溝流域迎來大暴雨,7月12日,含沙量達1350公斤每立方米的洪水入黃河后,攜帶的泥沙將黃河攔腰截斷,形成一座長10公里、寬1.5公里、厚6.27米,淤積量近1億立方米的巨型沙壩,造成巨大災害。
▲ 工作人員在模型黃河小浪底庫區斷面進行含沙垂直測量 (瞭望新聞周刊 朱祥 攝)
自1982年黃河下游發生15300立方米每秒洪水后,黃河已連續34年未發生超過10000立方米每秒量級的洪水,但風平浪靜之中暗藏憂患。
2016年7月,屬海河流域,但緊鄰黃河的豫北地區出現大暴雨,若這場降雨偏移到黃河流域,花園口水文站洪峰流量將達18900立方米每秒。專家指出,大洪水的發生有周期性特點,同量級大洪水,時間間隔越長,發生的概率就越高。1958年黃河下游發生22300立方米每秒的大洪水,屬于60年一遇洪水,距今已59年;1982年黃河下游發生15300立方米每秒的大洪水,屬于30年一遇洪水,距今已35年。
黃河中游具有暴雨頻繁、強度大的特點。1977年內蒙古烏審旗降特大暴雨,降雨中9小時雨量達1400毫米。黃河下游所在黃淮海地區暴雨也相當剽悍,1975年淮河流域降特大暴雨,暴雨中心24小時雨量達1060毫米,洪水造成包括兩座大型水庫在內的數十座水庫垮壩。如果當時雨區稍偏北,黃河下游將面臨巨大考驗。
黃委會曾測算,黃河下游有發生55000立方米每秒大洪水的可能。專家指出,雖然水土保持對黃河下游減水減沙效果明顯,但從歷史上特大洪水形成過程看,降雨所起的作用處主導地位。
結合現在的地形地物分析,下游大堤一旦決口,洪水泥沙災害影響范圍涉及冀、魯、豫、皖、蘇五省110個縣(市),總土地面積約12萬平方公里,人口超過1億,耕地面積1.12億畝。而且,歷史上黃河大堤汛期決口后,從未有當即堵復的先例。
蘭考東壩頭被稱為黃河“最后一彎”,風平浪靜的黃河舒緩流過,不見一絲桀驁與狂暴???855年,黃河就在此處決口改道,形成現在流路。此前600多年間,黃河長期侵奪淮河流路,自江蘇大豐入黃海。從公元前602年至1855年,黃河共大改道5次,在黃淮海平原上完成了由北向南、幅度達25萬平方公里的扇形擺動。專家指出,依照黃河當前流路特征,一旦決口,可能引發改道,其災禍難以承受。
近十多年來,由于入黃泥沙銳減和小浪底水庫攔沙運用,黃河下游大部分時間處于“小水小沙”過程中。但黃河并未安然無事,部分河段河勢變化較大,防洪又出現新問題,又添新隱患。
《瞭望》新聞周刊記者在河南省濮陽縣青莊險工看到,雖然只有700立方米每秒的流量,但黃河依然形成了斜河,水頭頂沖險工。青莊險工原有15道挑流丁壩,2013年前都靠河,畸形河勢形成后,大溜下挫,8號壩以上都不靠河了,只好在下游新修了三道壩。
濮陽市黃河河務局防汛辦主任陳寶國說:“近年來濮陽段出現過三次畸形河勢,如果不及時搶險,會引發下游河勢連環變化,橫河、斜河一旦直沖大堤,就有決口風險。”
黃委會防汛專家指出,過去,黃河下游的險工及控導工程是按4000立方米每秒流量的中水河槽情況布局的,現在水少沙少,條件變了。出現的新情況是:老的工程不靠水了,新工程還沒修起來;不該沖的地方沖了,該淤的地方不淤了;游蕩性河段擺動加劇,河勢幾乎一年一變。
在山東省鄄城縣蘇泗莊上延工程,《瞭望》新聞周刊記者看到,由于下泄清水能量小,在直河道出現“坐彎”。河勢上提后,主溜猛力切割沒有防護措施的灘面,導致700米長、300米寬的耕地掉入河中。菏澤市黃河河務局總工程師付幫勤說:“目前繼續發展的險情,可能導致大溜直抄蘇泗莊工程的后路,淹沒灘區1.6萬畝耕地,并直沖黃河大堤。”
山東東明縣老君堂控導工程共有50多道丁壩,近年來河勢不斷下挫,以前1到6號壩不靠水,8到15號壩靠主溜,目前主溜已下挫到26至29號壩。導致1500多畝灘地掉入河中。河務部門又加修了三道壩,溜勢得到局部控制。
專家指出,泥沙銳減后,清水下泄給未來防洪造就一個新險局。過去高含沙洪水沖左岸就淤右岸,沖一邊淤一邊,形成較穩定的河道;清水則兩邊沖刷,引發河道變化;當大洪水來時,極可能順清水流路行洪;70年苦心修建的各種工程,將有相當一部分發揮不了作用,部分河段功能將受影響。
鑒于目前的河勢河情,一些專家建議放棄下游“寬河固堤”方針,沿黃河河槽新修兩條大堤,將黃河變為3至5公里的“窄河”,束水攻沙,以改變目前一方面“背著石頭攆河”,一方面又有大量工程不靠水、曬太陽的背動局面。專家還指出,修建“窄河”后,黃河下游灘區將得到解放,190萬人也無需搬遷,一舉兩得。
持反對意見的專家認為,雖然目前黃河下游不淤積,但小浪底水庫攔沙庫容淤滿后,將重回淤積狀態。“窄河”雖然輸沙效率高,但河道淤積抬升速度快,最終難以走出“懸河之中有懸河”的困局;且對目前下游的防洪體系改變過大,不宜輕言實施。
一些專家指出,水少沙多的黃河是世界上最復雜難治的河流,黃河治理應保持戰略定力,防止受局部和短時期變化影響產生戰略誤判。如果能堅定推進國務院2013年批復的《黃河流域綜合規劃》,進一步完善黃河水沙調控體系,基本可實現現行河道繼續行河150年以上的目標。
文圖來源:《瞭望》新聞周刊
記者:林嵬 丁銘 張軍
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