水利工程論文-面向21世紀(jì)的黃河科學(xué)技術(shù)問題思考.doc

水利工程論文-面向21世紀(jì)的黃河科學(xué)技術(shù)問題思考摘要：對黃河的研究由來已久，但系統(tǒng)而深入的黃河研究與實(shí)踐則始于新中國成立以后。50多年來，人們對黃河水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識取得了質(zhì)的飛躍，從而使治理黃河的技術(shù)獲得了跨越式的發(fā)展，并逐漸形成和深化了開發(fā)利用黃河水資源的思路和模式。但黃河畢竟是一條河性最為復(fù)雜的河流，人們?nèi)詻]有完全掌握其水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特點(diǎn)，因而制約了黃河治理和開發(fā)技術(shù)水平的進(jìn)一步提高，21世紀(jì)的黃河研究任重道遠(yuǎn)。關(guān)鍵詞：黃河研究進(jìn)展治黃實(shí)踐研究展望120世紀(jì)黃河研究的進(jìn)展對黃河的研究由來已久：從漢代賈讓的“治河三策”、王景的“河汴分流”，到明代潘季訓(xùn)的“束水攻沙”，他們從不同角度和不同的實(shí)踐提出的治黃見解，使治黃思想不斷發(fā)展，為黃河治理積累了十分寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)初，隨著一批學(xué)者學(xué)成回國，為黃河研究帶來了西方新思想和先進(jìn)技術(shù)。以李儀祉、張含英等為代表的中國現(xiàn)代水利先驅(qū)，在探討治黃途徑中，首次引進(jìn)國外水文測驗(yàn)技術(shù)、原型觀測技術(shù)、模型試驗(yàn)技術(shù)等，加之大量的實(shí)地考察和中國的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)，提出治河應(yīng)上中下游兼顧、下游應(yīng)固定中水河槽并整治河口等思想，改變了幾千年來單純著眼于治理黃河下游的思想，推動(dòng)了從經(jīng)驗(yàn)治河向現(xiàn)代科學(xué)治河的轉(zhuǎn)變。但由于時(shí)代背景的限制，這些治黃思想終未付諸實(shí)踐。對黃河問題的系統(tǒng)而深入的研究和實(shí)踐始于新中國成立以后。1.1對黃河的認(rèn)識獲得了質(zhì)的飛躍認(rèn)識黃河是治理和開發(fā)黃河的基礎(chǔ)。所謂認(rèn)識黃河主要是指認(rèn)識黃河的水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括其產(chǎn)生、輸移和演化趨勢等。在過去的50年中，人類對黃河的認(rèn)識突破主要反映在以下方面：(1)摸清了黃河泥沙的來源、數(shù)量及其時(shí)空分布，弄清了決定水土流失程度的自然因素，弄清了不同粒徑泥沙在黃河下游河道內(nèi)的淤積分布。這個(gè)認(rèn)識的突破對促進(jìn)黃河泥沙“上攔”方略的形成、選定水土流失治理措施，對“利用水庫減輕下游河道淤積”思路的形成和實(shí)踐等都具有決定性的意義。(2)摸清了黃河徑流的來源、數(shù)量及其時(shí)空分布，弄清了產(chǎn)生黃河下游洪水的原因，洪水的來源、特點(diǎn)和演進(jìn)規(guī)律。這個(gè)認(rèn)識的突破對促進(jìn)黃河洪水“上攔”方略的形成、確定防洪工程布局及其運(yùn)用方式等具有決定性意義，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)黃河水資源優(yōu)化配置奠定了基礎(chǔ)。(3)基本摸清了黃河水沙在下游河道中演進(jìn)的規(guī)律，包括不同粒徑泥沙在下游河道中的輸移沖淤特點(diǎn)、不同水沙量和水沙比例的洪水在下游河道中演進(jìn)的特點(diǎn)、影響泥沙輸移的主要因素，這些成果為形成和實(shí)踐利用水庫調(diào)水調(diào)沙減輕淤積的方略、對形成和實(shí)踐游蕩性河道整治等奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。(4)基本摸清了人類活動(dòng)和氣候變化對黃河水沙變化的影響，包括影響方式、影響程度及其發(fā)展趨勢等，這些成果為指導(dǎo)今后治黃措施的修改和實(shí)施具有重要意義。(5)結(jié)合三門峽水庫和小浪底水庫運(yùn)用方式研究，不僅深化了對黃河泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識，發(fā)展了水沙運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模擬和河工模型模擬技術(shù)，更重要的是基本上形成了一套具有國際先進(jìn)水平的多沙河流水庫調(diào)度運(yùn)用的理論。人們對黃河水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識的突破，主要得益于四個(gè)方面的支持：一是幾十年來對黃河流域進(jìn)行的幾十次大規(guī)模實(shí)地科學(xué)考察，使科學(xué)研究可以建立在寶貴的第一手資料之上；二是西方水文觀測技術(shù)的引進(jìn)和大規(guī)模應(yīng)用，使科學(xué)研究的資料更具廣泛性和客觀性；三是在科學(xué)研究中發(fā)展起來的水沙數(shù)學(xué)模擬和河工模型模擬技術(shù)，也為科學(xué)研究提供了更多的研究手段；四是邊認(rèn)識邊實(shí)踐的研究路線使科學(xué)研究的成果可以隨時(shí)被檢驗(yàn)和修正。1.2治理黃河的技術(shù)獲得了跨越式發(fā)展歷史上，黃河以“三年兩決口、百年一改道”著稱于世，所以“千年黃河，唯防洪一事”。過去的50年，人們在治理黃河中做出的最突出成績莫過于“50年伏秋大汛未決口”，取得這一輝煌成績除了依賴于國家治理資金的投入、歷史治水經(jīng)驗(yàn)的繼承運(yùn)用等因素外，更重要的是依賴于人們治理黃河技術(shù)水平的跨越式發(fā)展：(1)在黃河治水史上首次提出并實(shí)踐了“依靠干支流骨干水庫和下游蓄滯洪區(qū)，攔減和疏導(dǎo)洪水”的防洪措施，并取得了極大的成功。而這種思路的形成主要得益于人們對黃河洪水規(guī)律認(rèn)識的深化和國外防洪經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn)。目前，隨著水文測報(bào)技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)格技術(shù)和3S技術(shù)的引入和大規(guī)模應(yīng)用，更使黃河防洪躍上了現(xiàn)代化的軌道。(2)黃河洪水災(zāi)害之癥結(jié)在于泥沙。50年來，人們在充分認(rèn)識黃河洪水泥沙特性的基礎(chǔ)上，提出了減少黃河下游河道泥沙淤積的綜合措施，包括上中游水土保持?jǐn)r減入黃泥沙，中游骨干水庫攔截泥沙、調(diào)節(jié)出庫水沙比例使之有利于下游減淤等，這是治河思路的飛躍和創(chuàng)舉。同時(shí)，在科學(xué)研究的指導(dǎo)下，水土流失治理措施的選擇和配置更加科學(xué)合理、多沙河流水庫減淤調(diào)度技術(shù)基本形成。20世紀(jì)末，挖河疏浚、引水沖刷等減淤技術(shù)也被相繼列入河道減淤措施的試驗(yàn)研究計(jì)劃中。(3)下游河道治理和堤防建設(shè)是歷代治黃的首要任務(wù)。進(jìn)入新時(shí)代，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給河道治理和堤防加固都注入了更新的內(nèi)容：形成于20世紀(jì)初的“整治中水河槽”概念終于在近幾十年得到實(shí)踐，并在實(shí)踐中發(fā)展成為一套獨(dú)具特色的游蕩性河道整治技術(shù)體系；實(shí)踐中探索出的淤筑相對地下河技術(shù)近年正在迅速改變著傳統(tǒng)堤防的結(jié)構(gòu)型式；傳統(tǒng)的柳埽結(jié)構(gòu)丁壩已經(jīng)變成土石結(jié)構(gòu)，而土石結(jié)構(gòu)的丁壩又在近十幾年得到不斷創(chuàng)新：由于新材料的出現(xiàn)及應(yīng)用，上百座新型結(jié)構(gòu)丁壩正在悄然改變著歷史；傳統(tǒng)的搶險(xiǎn)技術(shù)雖然還在沿用，但機(jī)械化程度更強(qiáng)、效果更突出的新型搶險(xiǎn)機(jī)具的出現(xiàn)，已經(jīng)給傳統(tǒng)的搶險(xiǎn)技術(shù)注入了新的活力。1.3開發(fā)和利用黃河水資源的思路逐漸形成和深化雖然自12世紀(jì)以后，黃河流域逐漸向干旱方向發(fā)展、旱災(zāi)頻頻發(fā)生，但新中國成立之前，黃河水資源的開發(fā)利用除個(gè)別河段外仍處于較原始水平。新中國成立后，特別是改革開放以來，隨著區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水資源供需矛盾日趨尖銳，促使“黃河水資源合理配置”課題列入了黃河研究的框架，并取得了一些具有歷史意義的突破：(1)作為當(dāng)前黃河水量配置的原則性文件“黃河可供水量分配方案”是20世紀(jì)80年代中期以前黃河水資源研究成果的集中反映，而形成這一文件的基礎(chǔ)是人們對黃河降雨徑流特點(diǎn)及其時(shí)空分布、相關(guān)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水的需求、黃河下游河道輸沙能力等一系列科學(xué)課題的研究結(jié)晶。(2)通過對黃河水的自然屬性和社會(huì)屬性、造成下游河道斷流的原因、流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r及其趨勢等問題的分析，提出了要解決黃河水資源的供需矛盾，必須對全河水量實(shí)行統(tǒng)一管理和調(diào)度，同時(shí)開源節(jié)流保護(hù)并舉，并以節(jié)流為主。這一認(rèn)識是20世紀(jì)末黃河干流水量最終能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一管理和調(diào)度、下游斷流問題能夠得以解決的基礎(chǔ)。(3)水的生態(tài)屬性逐漸被人們關(guān)注，流域生態(tài)環(huán)境需水量、滿足河流最小水質(zhì)目標(biāo)的納污能力等概念正在被接受，并初步形成了兼顧人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生存質(zhì)量的流域水資源配置和保護(hù)的概念。(4)認(rèn)識到流域水系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、整體的、相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。流域水開發(fā)中在某一方面的受益可能都伴隨著另一方面利益的損失。250年治黃實(shí)踐的思考和啟示2.1關(guān)于黃河防洪的思考50多年的奮斗使黃河洪水基本得到了控制，但由于洪水的病根泥沙問題并未得到根本解決，所以黃河的防洪減災(zāi)問題仍是21世紀(jì)初黃河水問題之一。進(jìn)入21世紀(jì)初，區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對黃河的防洪安全提出了更高的要求，因此，我們有必要對20世紀(jì)治黃實(shí)踐中總結(jié)出來的防洪減淤方略、防洪組織模式和防洪技術(shù)在新世紀(jì)的適用性、應(yīng)用條件、應(yīng)用前景和發(fā)展方向等問題進(jìn)行深入思考。(1)到20世紀(jì)末，我們確立了“攔、調(diào)、排、放、挖，綜合處理泥沙”的黃河減淤方略，并在努力實(shí)踐著這個(gè)方略?，F(xiàn)在應(yīng)進(jìn)一步考慮的問題是：其一，作為解決泥沙問題的根本措施，依靠水土保持現(xiàn)有措施到底能把泥沙攔截到什么程度?水土流失要治理到什么