21世纪黄河泥沙处理的基本思路和对策.docx

1、21世纪黄河泥沙处理的基本思路和对策21世纪黄河泥沙处理的基本思路和对策彭湃 发表于 2007-10-10 14:44 356次点击 赵业安(黄委黄河水利科学研究院 摘要通过水保持与水土利用及上中游干支流 水库群拦沙及水沙多年调节, 保留必要的高效造床输沙流量过程, 充分利用经过改造后窄深 规顺的黄河下游河道主槽极高的输沙能力,输送高含沙洪水入海,对窄河段进行疏浚整治, 有可能维持黄河下游河道几百年基本不淤, 确保黄河下游现河道长期安全使用。 1. 基 本思路 黄河是世界上最大的一条多泥沙河流,泥沙问题是黄河难治的症结所在。在黄 河治理开发中, 始终把泥沙处理放在突出位置, 经过长时期的探索,

2、 人们认识到解决泥沙问 题的艰巨性、 复杂性与长期性, 必须采用多种措施来综合处理和利用黄河的泥沙, 并逐步形 成了采用“拦、排、调、放、挖”等措施综合处理和利用泥沙的方略。“拦”主要是靠中上 游地区的水土保持和干支流控制性骨干工程拦减泥沙。 “排” 就是通过河道整治, 规顺流路, 形成窄深河槽, 将拦不住的泥沙通过河道尽可能多地输送入海。 “调”是利用干支流骨干工 程调节水沙过程,使之适应河道的输沙特性,以减少河道淤积及节省输沙水量。 “放”是利 用河道滩地与两岸洼地处理和利用一部分泥沙。 “挖” 就是在局部淤积严重的河段和河口河 段挖河疏浚,结合淤背固堤和淤高低洼地面, 增加可用土地, 处

3、理和利用泥沙。至于引黄灌 溉在引用黄河水时携带出黄河的一部分泥沙, 因引黄河水造成河流挟沙能力降低增加的河道 淤积量要大于引出黄河的那部分水量所带沙量在河道的淤积量, 并不能使黄河河道减淤, 反 而会因引水而增淤,不能看成是处理黄河泥沙的有效措施,但对减少河口淤积延伸有作用。 实践表明,这五种措施中,主要起作用的是前二种,其中“调”是为了更多更好地“排”。 黄河的根本特性是水少沙多,水沙不均衡,黄河流经我国西北干旱、半干旱地区, 黄河的水 资源是该地区经济与社会发展所必需的珍贵资源, 随着经济与社会的发展, 黄河水被大量引 用,进入 21世纪,黄河水将愈来愈少,而黄土高原地区严重水土流失造成的

4、“沙多”尚未 得到有效治理,人类活动的负效应,更加重了黄河“水少沙多”的矛盾,使高效造床输沙流 量被调平,输沙用水被挤占,黄河上、中、下游河道的泥沙淤积更加严重。因此, 21世纪, 黄河的泥沙问题如得不到妥善解决,黄河将仍然是中国的一大忧患。 解决黄河的泥沙 问题, 既要有紧迫感和使命感, 又要充分估计它的长期性和复杂性, 要在认真总结经验的基 础上, 积极探索在新形势、 新情况下黄河泥沙处理的新思路。 基于对黄河水沙运行与河床冲 淤演变的规律性认识与黄河流域经济社会发展对黄河水资源需求的日益增长,我们认为 21世纪妥善解决黄河泥沙问题的关键措施主要是:(1恢复必要的高效造床输沙流量及其 过程

5、,维持黄河的泄洪输沙功能,是治黄的核心所在,对此必须高度重视。近几十年来,在黄河水资源开发利用过程中, 汛期大量引水及调蓄洪水, 使黄河造床流量大幅度变小, 造成 黄河干支流河道主槽严重淤积萎缩, 排洪输沙功能衰竭, 已经危及黄河生命。因此,在黄河 水资源分配时, 必须保留高效造床输沙流量及历时, 即高效造床输沙用水, 这是维持黄河河 道生命的水, 应放到重于一切的位置。 鉴于龙羊峡、 刘家峡等水库已将黄河上游汛期洪水过 程调平, 进行径流反调节, 重新恢复必要的人造洪峰, 形成高效造床输沙流量过程已是当务 之急。 (2加大黄土高原治理力度、 集中力量加速治理多沙粗沙来源区, 开发利用当地 洪

6、水泥沙资源, 控制水土流失, 既是发展当地经济的必由之路,又是治黄的根本措施。 黄河 的洪水和泥沙, 主要来自黄河中游黄土高原, 该地区生态环境脆弱,人为破坏严重,治理任 务十分艰巨。特别是其中多沙粗沙来源区,地形破碎,坡陡沟深,暴雨集中,水土流失极为 严重,是黄河粗泥沙的集中来源区,对黄河的危害最大。但是,该地区人口稀少,若采用一 般的水土保持生态建设措施, 很难有效控制水土流失, 必须针对该地区的特点, 寻求根治的 办法。 黄河中游多沙粗沙来源区煤炭及天然气资源丰富, 是我国主要的能源基地, 在我国经 济发展中具有重要的战略地位, 正在加速开发, 但该地区水资源贫乏, 地表径流集中在汛期

7、的洪水期几天之内,很难开发利用,丘陵沟壑区破碎的地形又限制了长距离调水工程建设。 经过几十年的探索, 针对该地区重力侵蚀严重、人口稀少、水资源贫乏的特点,以建设蓄洪 拦泥工程体系为主要措施, 是可以将当地侵蚀环境改为沉积环境, 在各支流、 各支沟有条件 的地方普遍修较高的坝蓄水拦沙淤地造田,改造地形,变深沟陡坡为浅沟缓坡、平川, 并进 行草灌植被建设, 变水土流失为水土保持与水土利用, 其结果必将从根本上改变这一地区的 生态环境,制止水土资源的严重流失。从目前的筑坝技术水平看,不存在难以克服的困难, 最大的难点是如何妥善安置在治理过程中迁移的人口, 但这与水库移民不一样, 是在土地资 源不断增

8、加的过程中,结合该地区煤、气资源开发、能源基地建设、人口向城镇集中实现城 市化的过程中逐步实施的, 困难是可以解决的。 实际上最大的困难是黄河多沙粗沙来源区的 根治,不能仅依靠当地政府与人民的努力,而应视为我国国土整治、环境建设的重点工程, 作为 21世纪黄河防洪减淤的主战场,像抓三峡工程与南水北调工程那样,由中央政府来主 持实施。从近几十年黄土高原地区综合治理的成绩与经验看, 70年代中期,通过 5年集中 治理,以丘陵沟壑区淤地坝建设为主要措施,使入黄泥沙很快就减少了 3亿 t ,而且其减沙 效益持续了几十年。 今后在实施西部大开发战略过程中加大治理力度, 增加投入, 完全可以 使黄河中上游

9、地区的生态环境得到明显改善,进入黄河的洪水泥沙大幅度减少。 (3全面整治黄河下游游荡型河道, 改造河型,将宽浅散乱的河道改造成为稳定、窄深、规顺的 泄洪输沙通道,对艾山以下河道进一步进行整治,并采取疏浚挖沙措施,使河道不再淤积,长期保持排洪输沙能力。 黄河下游河道有“多来、多淤、多排”特殊的输沙规律,其 输沙能力极高, 比长江高几十倍、上百倍,并随着来水来沙条件变化, 输沙能力的调整十分 迅速,当流量与含沙量相适应, “大水带大沙”有很好的输沙效果。黄河下游不同河型河道 的输沙情况有很大差别, 其中游荡型河段, 由于河床宽浅散乱, 其输沙特性是 “多来、 多淤、 多排”,多年平均只能排走来沙量

10、的 80%85%,而艾山以下窄河道能排走 97%98%。洪水 期进入黄河下游的泥沙有相当一部分淤在宽河段内, 在平水期又通过主槽摆动、 滩岸坍塌将 一部分泥沙冲走, 淤在下游窄河段内, 实际上宽河道除了沉积一部分粗泥沙外, 其洪淤枯冲 的泥沙调节对发挥窄河道洪水期的输沙潜能有不利影响。 由于黄河水资源紧缺, 黄河输沙用 水量被大量挤占,因而利用黄河高含沙量洪水输沙能力大的有利特点,通过水库调水调沙, 形成高含沙洪水进入下游多排泥沙, 已成为黄河下游排沙的唯一选择。 但是,通过理论、实 测资料分析, 黄河下游的高含沙洪水属于强烈的紊流流态的两相非均质流, 通过宽浅散乱的 游荡型河段时发生严重淤积

11、,据对 16次高含沙洪水实测资料分析,其在高村以上宽浅河道 的淤积量占来沙量的一半以上, 其中粒径大于 0.05mm 的粗泥沙的淤积量占其来沙量的 70 80%,粒径大于 0.1mm 的粗泥沙几乎全部淤在高村以上河段。高含沙水流远距离输送的必要 条件是水流流速应大于按水沙条件确定的不淤流速和与之相应的临界坡降。 黄河下游现行河 道上宽下窄、上陡下缓,将宽河道主槽缩窄,可以输送高含沙水流,实行“多来、多排、少 淤” 的目标, 但是山东窄河道的纵比降只有 1是不能改变的, 只有在大流量下才能满足输送 高含沙水流的基本要求 (据初步计算必须在 50006000m3/s以上 。因此,只能在减少进入 下

12、游的粗泥沙来量并在较大流量时排沙, 才能对宽河道进行改造河型的河道整治, 其结果不 致于对山东窄河道有不利影响,而又大幅度提高全下游的输沙效果。 基于以上认识, 我们建议 21世纪黄河泥沙处理实施几个战略转变:第一, 由在黄河下游筑堤束水向中 上游地区治理水土流失转变,把中游多沙粗沙来源区治理作为黄河防洪减淤的根本措施; 第二,黄河洪水泥沙处理的方针由“上拦下排,以排为主”改为“上拦下排,以拦为主”, 黄河中游的水库由 “滞洪排沙, 蓄清排浑” 改为 “蓄洪拦沙, 相机排沙, 多年调节” ; 第 三, 治黄工作重点由三门峡以下向三门峡以上地区转变, 一手抓黄土高原水土利用、 水土保 持生态建设

13、,一手抓大柳树、碛口、古贤等骨干工程建设。 2. 21世纪黄河泥沙处理 的总体目标和具体要求 21世纪黄河泥沙处理的总体目标是:在认真总结经验, 进一步认识黄河自然规律与黄河流域社会经济发展规律的基础上, 根据黄河河情变化与社会 发展的需要,以兴利带动除害, 寓除害于兴利之中,运用现代科学技术,综合处理与利用黄 河泥沙,力争到 21世纪中叶,基本控制黄土高原水土流失,使黄河河道不再淤高,谋求黄河长治久安。 具体要求:(12010年前后入黄泥沙年均减少 5亿6亿 t , 2030年前后入黄泥沙年均减少 8亿10亿 t , 2050年前后入黄泥沙年均减少 10亿12亿 t 。 (2黄河下游河道 2

14、001年起不再淤积,黄河上游宁蒙河道 2010年起不再淤积,黄河中游干 流三门峡库区 2001年起淤积有所减轻,潼关河床高程不再升高, 2010年起三门峡干流库区 主槽基本不淤, 潼关河床高程下降 12m , 2020年起三门峡干流库区由淤转冲, 潼关河床高 程比现状下降 23m 。 (32010年前后建成大柳树水库, 2020年前后建成古贤水库, 2030年前后建成碛口水库。 2030年前后黄河上中游龙羊峡至桃花峪河段规划选定的 36座枢 纽工程将大部分建成,形成以龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、小浪底、桃花峪 7座骨干工程为主体,龙羊峡、大柳树、碛口、古贤、小浪底为核心的全河水沙调控体

15、系。 (42010年前后完成黄河干流河道整治工程建设,将中上、中、下游干流改造成窄深、规顺 的泄洪输沙通道。 (5节省黄河输沙用水 100亿 m3,充分利用黄河水沙资源。黄河中 上游新增库坝地 50万100万 hm2,黄河干流治河造地 20万 hm2。黄河三角洲年均新淤土 地 35km2,河口延伸对下游河道的溯源淤积影响基本得到控制。 3. 21世纪黄河泥 沙处理和利用的重大措施 为了实现以上目标,建议采取如下重大措施:3.1集中 力量加速治理多沙粗沙来源区 早在 60年代初, 经过对不同粒径的泥沙在黄河下游河道 的淤积情况分析, 就清楚地看出, 黄河来沙中粒径大于 0.1mm 的泥沙几乎全部

16、淤积在河道里, 粒径为 0.050.10mm 的泥沙,近 50%淤在下游河道里,主槽表层淤积物, 80%以上是粒径大 于 0.05mm 的粗颗粒泥沙,可见粗泥沙对黄河的危害最大。随后通过分析与调查找到了黄河 粗泥沙的主要来源区, 在黄河中游, 总面积约 8万10万 km2, 明确了黄土高原治理的重点 区。 不少专家建议将有限的财力、 物力集中于这一地区的治理, 以较快地取得减少黄河下游 河道淤积的效益。但是,由于这一地区治理难度大, 30年来边治理、边破坏,成效不显著。 最近,黄河的重大问题及其对策提出,黄土高原水土保持,生态建设“要把产沙集中、 对黄河下游河道淤积有重要影响且经济相对落后的多沙粗沙区作为重中之重, 集中力量, 增 加投入,加快治理。” “针对黄土高原多沙粗沙区重力侵蚀严重的特点,必须加大骨干工程 的建设力度, 结合大量修建的淤地坝等沟道工程, 就地拦蓄利用水沙资源, 长期保持拦泥淤 地的效果。 ” 黄河中游黄甫川、 孤山川、 窟野河、 秃尾河是黄河粗泥沙来源最为集中的地区, 其流域面积 16518km2,年径流 14.