黄河流域高质量发展论述(基于流域高质量发展目标的黄河相关问题研究)
黄河流域高质量发展论述(基于流域高质量发展目标的黄河相关问题研究)国家重点研发计划项目(2016YFC0402500);基金:作者简介:张红武(1958—) 男,教授,国务院参事,博士,主要从事黄河治理研究工作。E-mail:zhhw@mail.tsinghua.edu.cn;*侯琳(1995—) 女,博士研究生,主要从事治河防洪研究。E-mail:houl20@mails.tsinghua.edu.cn;
摘 要:
在深入实地开展走访调查和问题研究的基础上,就黄河流域水沙调控与防洪相关问题,提出政策建议。由于现行涉水规划依据的水沙条件和洪水设计成果同实际存在一定差距,需要根据新的边界变化确定符合实际的水沙条件,及时修正洪水设计成果及防洪调度指令等,避免编制黄河防御洪水方案或水沙调控方案时,将整个滩区划为行洪、滞洪、沉沙区,并将北金堤与东平湖滞洪区纳入滞洪区。科学治水方略应提倡“上拦下排、槽滩共治” 前者体现了1946年以来共产党领导的人民治黄的成功经验,后者强调了河道与滩区必须共同治理。应重视和支持黄河开展重点研发工作,进一步研究能够直接促进黄河治理保护和高质量发展战略实施效果的重大或关键性科技问题,如“三门峡工程辅助小浪底水库防洪运用方式研究” 能在来沙大为减少条件下,将水库运用方式调整提升,在秋汛与稀遇洪水来临时,通过三门峡水库限规模短期滞洪,与小浪底水库联合调度进一步控制黄河洪水,降低小浪底大坝和下游防洪安全风险,为下游人民生命财产和高质量发展提供减灾保障;再如“下游窄河段河道工程优化布局对过洪输沙能力提升研究” 可利用钢结构异型板桩技术实现局部扩宽与改造,扩大窄河段过洪能力,在明显改善黄河下游防洪体系运行状况的同时,确保窄河段“束水攻沙”效果。
关键词:
黄河;治理;保护;水沙调控;防洪;高质量发展;
作者简介:
张红武(1958—) 男,教授,国务院参事,博士,主要从事黄河治理研究工作。E-mail:zhhw@mail.tsinghua.edu.cn;
*侯琳(1995—) 女,博士研究生,主要从事治河防洪研究。E-mail:houl20@mails.tsinghua.edu.cn;
基金:
国家重点研发计划项目(2016YFC0402500);
引用:
张红武,李琳琪,彭昊,等. 基于流域高质量发展目标的黄河相关问题研究[J]. 水利水电技术( 中英文) ,2021,52( 12) : 60-68.
ZHANG Hongwu,LI Linqi,PENG Hao,et al. Study on related problems of the Yellow River based on the goal of high-quality development of the basin[J]. Water Resources and Hydropower Engineering,2021,52( 12) : 60-68.
0 引 言
近70多年来,黄河进入了全面治理、综合开发的新阶段 取得了世人瞩目的成就 下游伏秋大汛岁岁安澜,全流域供水、灌溉、发电等效益巨大。但黄河毕竟是世界上最难治理的河流,而今治黄形势依然严峻:下游与宁蒙河段河道整治工程不完善,河势依然不断变化;黄河中游来沙大幅度减少,下游滩区土地遭水流严重冲刷坍塌后,很难再自然落淤还滩,导致耕地面积不断减少(见图1、图2);宁蒙河段主槽萎缩、河情恶化;黄河中上游的林草植被修复缓慢,土地荒漠化和水土流失问题仍没得到进一步解决。随着黄河流域及相关地区经济社会的不断发展,水资源利用率远超过国际公认的30%~40%的水资源利用警戒线,流域废污水排放量未受到有效控制,全流域近半河段的水体使用功能不达标,与人民群众对良好水环境日益提高的要求存在明显差距。
图1 黄河辛店集控导工程下首对岸农田坍塌
图2 黄河辛店集控导工程弯顶对岸近半年塌滩后退逾200 m
鉴于有高质量发展目标后的黄河水沙调控规划与流域保护等问题更为重要且复杂,本文在深入黄河实地调研基础上,进一步开展如下研究与探讨,以便为实现黄河流域生态保护和高质量发展提供参考。
1 黄河治理与开发规划同洪水泥沙条件关系密切1.1 水沙条件须客观确定
黄河治理与开发等方面的规划编制同其技术基础尤其水沙条件关系很大。三门峡水库60多年前泥沙严重淤积造成的深刻教训就是对水沙条件缺乏清晰认识,从而低估了水土保持的长期性与艰巨性,高估了水土保持的减沙作用 从而对水沙条件缺乏清晰认识。而这些技术条件在规划审查阶段容易被忽视。现有规划也包括确定黄河远期来沙量和输沙需水量 不少学者对不同条件的减沙量研究结果受到广泛关注。依据来沙条件多以潼关站年均沙量为8亿t甚至更大的沙量为基础制订规划 同近20多年的实测资料差距越来越大(见图3) 大部分学者的研究结果或观点也明显少于该值。特别是在2008年的一次黄河项目讨论会上,著名水利专家宁远根据2000—2007年的实测输沙量数据敏锐地推断,黄河来沙量已发生趋势性变少,并认为年均“不过3~4亿t” 甚至后来在古贤工程项目建议书评估会上又讲到“潼关站年均输沙量1亿t左右今后可能会经常出现,我不反对上马古贤水库,但是运用方式以拦沙为主还是调水调沙为主应该认真研究”。2008—2020年潼关站实测资料年均值约为1.7亿t 与今年实测沙量值颇为接近,2014—2017年这4年果真出现了约为0.905亿t的年均值。“十二五”期间,刘晓燕等学者对现状梯田和林草植被在1966—2013年平均降雨情况下的减沙量为10.65亿t 折算至潼关约9.7亿t 加上该团队研究确定的“水库和淤地坝同期实际拦沙量2.87亿t/a”及灌溉引沙量0.44亿t/a 若以1919—1965年潼关资料统计的年均来沙量15.42亿t近似作为潼关天然来沙量,就可以计算出潼关现状每年来沙量为:15.42-9.7-2.87-0.44=2.41亿t 说明2014年已能够预测潼关来沙量为2.41亿t/a了,该结果对后来的研究颇有影响。若再计挖沙的减沙作用,来沙量无疑更少。近两年学者的研究同实际也比较靠近。例如,胡春宏等预计未来50~100年,潼关站年均水量将逐步稳定在210亿m3左右,年均输沙量将逐步稳定在3亿t左右;蔡蓉蓉等预测的潼关站年均径流量为249亿m3、年均沙量为3.1亿t; 王光谦等预测潼关站输沙量2020年左右到达最低点,未来10 a、20 a、50 a平均输沙量分别为2.83亿t、3.13亿t和4.12亿t。“十三五”国家重点研发计划专项“黄河水沙变化研究”项目组预测的结论是:如果植被基本保持正向发展,考虑现状坝库拦沙和灌溉引沙因素,未来25~30 a内黄河中游龙门等五站年均沙量大概率不超过3亿t 2070年后年均沙量为4亿t左右。“十三五”国家重点研发计划专项“黄河下游河道与滩区治理研究”项目组预测潼关站未来30 a内年均沙量为2.2亿t 未来50 a内年均沙量为2.2亿t以下(当时是2017年3月预测值,同此后2017—2020年4 a实测值接近,尽管2018年潼关站沙量3.73亿t高于预测值,但若去掉万家寨水库的排沙1.38亿m3和龙口、天桥水库排沙以及河段冲刷量,天然来沙量仍然不大)。考虑到近几年来流状况,预测的年均径流量为300~350亿m3 比文献[17]预测的年均水量240亿m3大不少,但上限350亿m3仍比今年来水量少几十亿m3。
图3 黄河潼关水文站近25 a径流量与输沙量变化
[17] 胡春宏,刘晓燕,傅旭东,等.黄河水沙变化研究科技报告[R].北京:中国水利水电科学研究院,2021.HU Chunhong LIU Xiaoyan FU Xudong et al.Scientific and technological report on water and sediment change of the Yellow River[R].Beijing:China Institute of Water Resources and Hydropower Research 2021.
近年来,当上中游出现较大径流量(如2020年潼关径流量达470亿m3)时,来沙量仍体现不出同水量的正比关系,反而有些呈反比关系(回归输沙量Ws与径流量W的关系为Ws=100W-0.65) 未来即使再有10~20 a的实测来沙资料加进去,也很难改变其定性趋势。笔者分析认为,黄河年均沙量预测差异如此之大的原因,主要在于复杂的水沙方程求解过程出了毛病,不同学者求解来沙量时没有采用相同的定解条件。若将研究时段1919—2020年分为三个阶段,求解来沙量对应的定解条件相应为水保水利工程减沙作用明显前(1919—1960年,可作为“自然状态”)、水保水利工程减沙作用明显后至退耕还林前(1961—1999年,可简称为“退耕还林前”)及水保、水利工程减沙作用明显且退耕还林后(2000—2020年,可简称为“现状” 已建成近6万座淤地坝及大量小型保土蓄水工程,使黄土高原地区生态环境总体得到改善,甚至被认为已迈进山川秀美的新时代)。如果判定今后黄河流域水保、水利工程及退耕还林(草)措施依然加大力度实施,且在社会硬需求下,不管以什么名义,未来采砂对减砂的贡献不会少于1.5亿t/a 求解来沙量的定解条件应为“现状” 依据本世纪的数据无疑给出来沙量不会呈增加的趋势;在更长的时间尺度上看,如果忽视定解条件的明显差异,就会给出“所取时间尺度越大预测的年均沙量越大”的不合理结果。再者,每年来水量有的以伏汛为主,有的以秋汛为主,对应的定解条件也不应相同,秋草叶更厚实坚韧,在疾风中摇曳低伏,根系固土抗蚀能力较大,一般情况下秋汛径流量W跟输沙量Ws的相关性不大,这就是上述近几年两者显示不出正比关系却有些呈反比关系的原因所在。另外,气候变化引起降雨量与来水量呈周期性变化,受治沙工程影响较大的来沙量未必随之呈周期性变化,如果按以前资料回归的沙量随水量增加而增加的趋势,势必无法推断出合理预测结果。目前看,分析局限性较大的资料易夸大坡面植被改善以及产流能力降低对减沙的贡献率,对淤地坝拦沙量的分析发现沟道工程减沙作用呈递减趋势,又易产生工程减沙难以持久的误解。从该趋势跟来沙量减小的趋势相一致的情况,即不难发现这实际都跟水保措施致使产沙能力降低有关,灌溉“少来少引”泥沙,淤地坝与水库同样“少来少拦”。无论如何,在植被生物措施抵御旱灾等风险的能力较低的条件下,必须按照以工程措施改变侵蚀地理环境的治理思路 重视淤地坝的减沙作用。因此,应根据新的边界变化确定符合未来实际的水沙条件,及时修正洪水设计成果等基本条件,按照符合黄河水沙实际变化的水沙设计成果,避免以洪峰流量偏大、重现期偏小的现有黄河设计洪水成果为基础(主要受可靠性不强的历史调查洪水资料影响较大所致) 减少设防最大洪水条件下确定的滩区被淹没范围。
1.2 规划须采用合理水沙条件与洪水设计成果
在编制黄河流域相关规划或者编制黄河防御洪水方案、水沙调控方案时,经常习惯采用几十年前的条件和成果制定防洪调度方案 不仅将整个滩区作为所谓的行洪、滞洪、沉沙区,而且还将北金堤与东平湖相关区域纳入滞洪区中,直接影响黄河下游相关地区的规划布局。以涉及河南、山东两省的北金堤滞洪区为例,按小浪底水利枢纽工程初步设计 该工程兴建并与干支流水库联合防洪运用,可将花园口防御标准由60 a一遇提高到近千年一遇,特大洪水可不再使用北金堤滞洪区,并减少黄河下游滩区的淹没损失。前些年有专家认为现有按频率推出的“千年一遇”是不可信的,小浪底至花园口非控制区的洪水估算精度更差,保留这个滞洪区对黄河下游总会更安全些。这种似是而非的态度使北金堤滞洪区一直保留至今。岂不知从技术上给出“可将下游花园口防御标准由60 a一遇提高到近千年一遇” “百年一遇洪水不使用东平湖新湖区滞洪”的结论,采用的花园口流量资料实际已反映了非控制区来流的贡献,又是在引用偏大的调查洪水流量成果条件下并留有较大余地后得出的 不同频率洪水对应的流量较大。例如,洪水设计成果给出利津水文站5 a一遇洪水流量为8 000 m3/s 10 a一遇洪水流量为8 200 m3/s 但自1976年以来已45 a 从来没有接近7 000 m3/s的流量出现) 再加上依据的重要水文资料并非为实测值(1958年洪峰流量是由水位延伸推出的[20] 比实测的最大流量增大约30%) 且资料还原过程也留有一定的余地,水库运用方式还有调整优化的空间,设计花园口流量一般会夸大伊河、洛河洪水的贡献。例如,“82·8”洪水是三门峡水库修建后黄河下游出现的最大洪水 根据伊、洛两河距汇合口较近的龙门与白马寺水文站出现的洪峰流量分别为2 820 m3/s、6 250 m3/s 相应合成流量为9 070 m3/s 从而预报花园口洪峰流量为20 000 m3/s以上,而实际由于夹滩滞蓄洪等方面的影响,伊、洛河汇合后进入黄河之前的黑石关站测得最大流量仅4 110 m3/s 以至于花园口实测洪峰流量只有14 700 m3/s(后来整编为15 300 m3/s)。以上种种原因,洪水设计结果会夸大下游各站洪峰流量值。此外,根据艾山站1958年过洪峰流量12 600 m3/s而并未使窄河段决口的实际状况 且经过此后60多年对堤防大规模加高加固、对河道整治工程大规模布局修建,未来即使更大洪峰流量不启用东平湖,在已能大力推广钢结构异型板桩等系列治河新技术的情况下,仍可以确保山东河段防洪安全。现在下游防洪调度系通过向东平湖分洪来控制艾山下泄流量不超过10 000 m3/s 这样的调度方案显然过于保守。
如果能将北金堤滞洪区与东平湖放弃分洪滞洪使用,通过在北金堤滞洪区局部设置平原水库同时按位山拦河枢纽修建前状况恢复黄河、汶河洪水进出东平湖条件及南四湖洪水入黄功能(相当于纠正1958年开工、1963年破坝的位山拦河枢纽对黄河带来的负面影响) 即能为黄河下游增水并发挥水资源调配与生态修复作用,将给河南、山东两省经济社会发展与生态保护带来的巨大效益。
2 规划可靠程度是合理管控的先决条件2.1 应避免技术依据不成熟带来的问题
鉴于黄河治理与保护问题的复杂性,受专业技术发展水平所限,即便采用同一条件,编制的黄河专业规划也未必相同。现以黄河下游游荡型河段河道整治规划中的治导线规划为例加以说明。尽管目前的治导线规划是在几代黄河专家在已建工程约束下形成的基本流路与逐渐规划的治导线基础上修改而成的 但由于近年来黄河条件改变太大,加上规范条文不成熟 在整治流量随着洪水流量的减小而变小之后,整治河宽有所减小但又不能减的过多(主要是已建的大量河道工程当年依据的整治流量与整治河宽较大) 比高效输沙流量对应的河槽宽度大 再加上本来变幅很大的河湾半径不易随之改变 这样调整过渡段长度和上下左右的弯段位置,河道治导线规划成果同实际就会有差距(见图4)。以大留寺至周营河段为例(见图5) 受架设浮桥的影响,周营控导工程河中形成规模较大的心滩。治导线过渡段长度太长,同不少已建丁坝工程位置不一致(表明治导线没有充分利用现有工程) 其中在周营控导工程上首,治导线避开了实际左侧的主槽流路,而从规模较大的心滩通过,显然是难以实现的。此外,大量耕地在整治线范围内,说明所定整治河宽为1 000 m 比已塌滩展宽20多年的主槽宽度还大不少。
图4 东大坝至双井河段2021年汛前河势与规划治导线
图5 大留寺至周营河段对原治导线(黑线)的修正(单位:m)
以“充分利用现有工程”“尽量贴近实际流路”为调整优化条件,李琳琪与笔者通过曲率半径、中心角、圆心位置的优化,初步修正了治导线(见图5中绿线) 利用了较多的现有工程,同实际流路更为接近,减少了过渡段长度,显然按此进行整治工程布局,河势控导效果要提高得多。此外,笔者在确定黄河宁夏段治导线时发现 主流线符合连续弯道深泓线的变化规律 即在过渡段往往按对角线行走,在弯曲段大多贴近工程,为适应主流线的实际变化,设计绘制治导线的两条平行线,过渡段按照平行四边形比传统的矩形更合理。因此,如果以现有同实际偏离较大的治导线规划成果为依据,对河湖岸线管控相关内容进行执法管控时,难免会出现较多矛盾,因此,除需对明显存在问题的治导线进行优化修正外,应强调科学划定河湖管理范围,以便逐渐使河湖管理范围的划定具有科学性而减少人为性。
2.2 对黄河流域生态环境保护与修复的建议
黄河流域生态环境保护与修复涉及科学规划与管控问题。鉴于黄土高原水土流失一直被视为黄河流域的重要生态环境问题 应继续实施退耕还林(草)与防沙治沙。18年前,笔者不仅提出了黄河下游宽河段治理的“两道防线”方案,而且考虑到黄土高原千沟万壑是泥沙的主产区,在这里治理解决“沙多”问题后,“水少”对黄河下游防洪就不再是不利因素,故建议通过机构改革,将下游富余的1万多修防人员和可能堆放在下游的巨量石料调整到黄土高原,全力治理千沟万壑及修筑“石埂堤田”。尽管典型沟壑区沟谷面积只占总面积的少部分,但产沙量却占产沙总量的大部分,充分说明在这些主产沙区修建治沟工程,对于黄河减沙是最易生效的。为避免出现淤地坝抗水毁能力低而产生的“零存整取”现象,尤其更要避免暴雨期垮塌而导致人员伤亡,需要运用清华大学“钢筋混凝土预制板组合坝”专利技术,对淤地坝工程结构与除险加固技术进行提升,确保中游显著拦减入黄泥沙量的成果得到巩固。笔者到延安等中游地区调研了解到,当地群众种植苹果等经济作物积极性很高,在目前生产力水平已今非昔比的条件下,利用施工设备与修建挡土墙的方式 很容易将20°~30°的坡地改造成20°以下,客观上起到了水土保持作用。国家禁止新划入基本农田的类型之一即“坡度大于25度且未采取水土保持措施的耕地” 由于“开垦种植农作物”不应该比新划入基本农田的要求高,还应按照该标准将限制条件进一步放宽。
野生动植物保护、水生生物保护等方面工作,相当程度上决定了黄河流域生态保护的成效。根据笔者实地调研了解到,目前在野生动植物及水生生物保护和水污染防治等方面仍存在一定不足,这两方面的保护工作以及水污染防治方面相关工作,都应充分发挥黄河流域管理机构与当地政府的作用。
2.3 未来黄河下游治理方略
治理影响百万人生产生活的滩区绝不可简单化,也不能像以往那样走弯路。例如,十几年前花费巨大财力物力建成的上亿平方米房台、村台、避水台(人均达50 m2以上) 近几年大部分被拆,又以同样的理由重建“大村台”。目前当务之急是在遭水流冲刷不断坍塌后退的滩沿大力实施护滩治滩工程,还能维持河道稳定,由此达到槽滩共治的效果。再将滩区现存的道路加固提升成格提,否则,黄河下游宽河段治理将永远处于被动局面。
筑堤是有效的防洪措施,单靠疏导河道很难治服黄河洪水,科学治水方略更不应将“堵”“疏”视为完全对立之举 未来黄河治理方略应进一步突出“上拦下排、槽滩共治”。“上拦下排”体现了1946年以来共产党领导的人民治黄的成功经验,“槽滩共治”强调了黄河下游治理必须遵循河道与滩区的共同治理的原则。实际上,国家重点技研发计划专项“黄河下游河道与滩区治理研究”项目研究论证了“槽滩共治”的必要性。亦即,需要利用钢结构异型板桩技术,在按照“平顺护弯,以弯导流”的原则进行河道整治基础上,按合理规划有计划在存在广大基本农田的滩区实施护滩治滩工程,从而形成槽滩共治的局面,由此形成三堤(大堤、防护堤、格堤)共存的局面。故可称黄河下游宽河段治理方略为:“三堤共存、槽滩共治”。
3 针对黄河流域发展的科研工作应该加强3.1 应该注重重大和关键科技问题攻关
为尽快实现黄河流域高质量发展的宏伟目标,国家需要进一步重视并组织全国科技力量大规模进行黄河治理与保护方面的重点科技研发攻关工作。特别是应大力开展能够直接促进黄河治理保护和高质量发展战略实施效果的重大和关键性科技问题研究。如“黄河长治久安的方略研究、未来水沙条件及设计洪水的科学确定、三门峡工程协助小浪底水库防洪运用方式研究、全河构建水沙调控体系关键工程作用研究、河道和滩区综合提升治理研究(包括防护堤布局与合理的滩区滞洪范围)、宁蒙河段治理对策、上中游生态修复及持续拦减泥沙的技术途径(包括提升淤地坝结构与除险加固技术)、下游窄河段河道工程优化布局对过洪输沙能力提升研究、下游分滞洪区功能改变的条件研究、黄河口三角洲生态修复与稳定流路的技术支撑研究、外流域济黄——‘川水济黄、藏水补川’乃至‘藏水远期济黄’”等亟需攻关的重大课题。
3.2 关键技术攻关课题举例
首先以“三门峡工程协助小浪底水库防洪运用方式研究”为例,说明课题意义重大。在来沙已呈减少趋势下,国家未来将继续重视退耕还林(草)措施及其他水利水保工程拦减泥沙手段,三门峡入库沙量必然越来越少,来水来沙条件大为改观,可将该水库的运用方式调整提升,在来沙较少的秋汛洪水入库时,含沙多寡已不是矛盾的主要方面,应让三门峡水库靠前拦调洪水,提早向非汛期蓄水位过渡,尤其稀遇大洪水来临时,通过限规模短期滞洪,帮小浪底水库在最高允许水位下预留库容,降低小浪底大坝高水位安全风险,将洪水错开下泄,助其进一步控制黄河洪水,完善下游防洪减灾体系,为下游人民生命财产和高质量发展提供防洪安全保障。其作用至少为:(1)提高调水调沙效率 有利于降低下游悬河隐患;(2)提高滩区的防洪标准,保护下游滩区群众生命财产和生产设施;(3)可降低花园口百年一遇以上洪峰流量,减轻下游防洪压力;(4)可在合理洪水设计成果条件下,黄河发生万年一遇洪水时不使用北金堤与东平湖滞洪区;(5)有助于构建黄河中下游地区现代水网体系,对水资源发挥优化配置作用;(6)中游减沙规模若使潼关年均沙量少于1.3亿t呈常态化时,会引起黄河口岸线蚀退等生态问题,可通过三门峡水库排沙设施改造与调控作用,为下游及河口供沙,同时恢复自身库容。
再以“下游窄河段河道工程优化布局对过洪输沙能力提升研究”课题为例进一步说明问题。黄河下游陶城铺至利津河段长307 km 堤距0.45~4 km 平均纵比降约为0.1‰ 常称为“山东窄河段”。这段在1876年才基本筑成的河堤,属于1855年铜瓦厢决口黄河改东北走向在山东境内借大清河入渤海后,清代靳辅、陈潢联手按明代潘季驯“束水攻沙”治黄方略大致沿大清河两岸修建而成的。特别是人民治黄以来两岸堤防逐渐强化,不少处堤距过小,并过多修建了大批险工及控导工程,从而形成“限制性弯曲河段” 出现不少阻水严重的卡口河段。例如,陶城铺至李营河段,河道长60 km 左岸险工毗连,右岸为泰山余脉的长平山区,河道最窄处为艾山段的井圈险工13坝至外山脚,洪水期河宽仅275 m; 再如,济南北店子至霍家溜是山东黄河防洪重点河段,不仅堤距小,其中曹家圈铁路大桥处河宽仅444 m 而且还出现不少堤线急弯之处,这多是一些工程布局不妥所致,如霍家溜上游对岸的周孟护滩工程等,将大溜强硬逼向对岸,人造“横河”“斜河” 主流带宽度大为减少,容易把对岸冲垮;再者,东营麻湾至利津县王庄长30 km的河段,堤距一般约1 km 最窄处利津小李险工处河宽仅441 m 历史上在此多次决口。堤线与河道工程不科学布局对行洪严重阻碍后,不去立即纠正,反而以窄河段过流能力不足为由设置分滞洪区,并给滩区加上过高的滞洪、行洪要求,显然是历史形成的不合理现象。
上世纪六七十年代,在当时黄河中游缺乏控制性工程背景下,治黄部门曾试将窄河段展宽来扩大山东段泄流能力。例如,山东省黄河分洪道工程领导小组1977年7月提交了《山东黄河分洪道规划报告》 其中的直接入海方案按艾山以下增加行洪5 000~15 000 m3/s设计。原水电部听取汇报后,著名治黄专家吴致尧等立即开展堤线计算等技术论证工作。而在黄河下游防洪工程体系硬件较为完善且“峰高量小”的稀遇洪水经过水库拦蓄后变得相对平稳的现状下,不需要另辟通道,只需通过局部扩宽即可大幅提升艾山以下窄河段过洪能力 具体利用钢结构异型板桩技术实现卡口扩宽,同时将窄河段内过分碍洪的所谓“控导工程”加以改造甚至拆除,可明显改善黄河下游防洪体系,在确保滩区治理成果的同时提高窄河段“束水攻沙”效果,以便改变“黄河治理开发以‘下游’的名义、下游治河防洪以‘艾山’的名义”之局面,对新时期治黄具有里程碑意义。
4 主要结论本文对黄河流域立法水沙调控与防洪的关键问题进行深入研究,得出主要结论如下。
(1)黄河来沙量已呈趋势性变少,预测潼关站未来30 a内年均沙量为2.2亿t 未来50 a内年均沙量为2.2亿t以下,考虑到近几年来流状况对预测值修正后,年均径流量为300~350亿m3。因为20世纪不同时期对黄土高原干预影响由小变大,使水文资料的产沙背景存在明显差异,若对数据不加甄别而直接统计,就可能给出预测年限越长、年均沙量越大的结果。且近些年对来沙贡献不大的秋汛洪水频发是黄河来沙量与径流量之间呈反比关系的主要原因。为巩固黄河治理已有的显著成效,必须按照以工程措施改变侵蚀地理环境的治理思路,发挥治沟工程的减沙作用。
(2)现行黄河规划依据的水沙条件和洪水设计成果不成熟,直接影响规划结论与防洪调度指令同实际的符合程度,亟需按照各种影响因素的变化,制订符合实际的水沙条件和洪水设计成果,及时修正制约黄河规划及防洪调度运行方案的基本条件。鉴于现有黄河设计洪水成果留有余地过大,在组织编制黄河防御洪水调度运用方式或水沙调控方案时,不应将下游整个滩区视为行洪、滞洪、沉沙区,也不应将北金堤与东平湖相关区域列入滞洪区范围,从而尽量少制约黄河下游相关地区的保护与高质量发展。
(3)未来黄河科学治理方略应突出“上拦下排、槽滩共治”。“上拦下排”体现了1946年以来共产党领导的人民治黄的成功经验,“槽滩共治”强调了河道与滩区必须共同治理。尤其需要利用钢结构异型板桩技术,按照“平顺护弯,以弯导流”的原则进行河道整治,同时在滩区实施护滩治滩工程,尤其要通过工程措施遏制滩沿坍塌后退势头,再将滩区现存的道路加固提升成格堤,故形成黄河下游宽河段治理方略为:“三堤共存、槽滩共治”。
(4)为尽快实现黄河高质量发展的宏伟目标,必须重视并组织全国科技力量开展黄河重点研发工作,解决那些关乎黄河治理保护战略实施效果的重大和关键性科技问题,如“黄河长治久安的方略研究、未来水沙条件及设计洪水的科学确定、全河构建水沙调控体系关键工程作用研究、河道和滩区综合提升治理研究、宁蒙河段治理对策、上中游生态修复及持续拦减泥沙的技术途径、黄河口三角洲生态修复与稳定流路的技术支撑研究、外流域济黄——‘川水济黄、藏水补川’乃至‘藏水远期济黄’”等可改变治黄局面的关键课题。
(5)以上述“三门峡工程辅助小浪底水库防洪运用方式研究”“下游窄河段河道工程优化布局对过洪输沙能力提升研究”两个课题为例,说明了相关课题意义非常重要。前者在来沙条件大为改观现状下,将水库运用方式调整提升,在常见秋汛与稀遇洪水入库时,通过三门峡水库限规模短期滞洪,即能帮小浪底水库在最高允许水位下预留库容,为小浪底大坝和下游降低防洪安全风险;后者通过局部扩宽与改造来大幅提升窄河段过洪能力,重点将典型卡口扩宽,同时将过分碍洪的河道工程加以改造,即可明显改善黄河下游防洪体系的同时确保窄河段“束水攻沙”效果。
水利水电技术(中英文)
水利部《水利水电技术(中英文)》杂志是中国水利水电行业的综合性技术期刊(月刊),为全国中文核心期刊,面向国内外公开发行。本刊以介绍我国水资源的开发、利用、治理、配置、节约和保护,以及水利水电工程的勘测、设计、施工、运行管理和科学研究等方面的技术经验为主,同时也报道国外的先进技术。期刊主要栏目有:水文水资源、水工建筑、工程施工、工程基础、水力学、机电技术、泥沙研究、水环境与水生态、运行管理、试验研究、工程地质、金属结构、水利经济、水利规划、防汛抗旱、建设管理、新能源、城市水利、农村水利、水土保持、水库移民、水利现代化、国际水利等。