對黃河入?？诘恼J(rèn)識

對黃河入?？诘恼J(rèn)識

幾年前，蘭州大學(xué)地質(zhì)系王戰(zhàn)教授感到感動(dòng)。黃河運(yùn)沙入海形成了陸路運(yùn)動(dòng)，渤海日益縮小。他呼吁改變黃河進(jìn)入大海，保護(hù)焦海灣。遺憾的是,這一體現(xiàn)著重大經(jīng)濟(jì)意義與生態(tài)環(huán)境意義的睿智良策,一直未能引起有關(guān)部門的重視。筆者試圖在王戰(zhàn)教授呼吁的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加以論證,使之更具科學(xué)性、優(yōu)越性與可操作性。一、渤海進(jìn)入新陸造陸的可能更容易造成合渤海呈“C”字型深深嵌入中國北方大陸(如天津一帶嵌入500多公里),三面環(huán)陸,與河北、天津、山東的陸岸相鄰,是大自然賦予我國的一個(gè)得天獨(dú)厚的半封閉型內(nèi)海。渤海海底地勢由海岸向?yàn)持芯従徏由?平均水深12.5米,海灣南北長約556公里,東西寬約236公里,總面積約7.7萬平方公里,大于臺(tái)灣省(3.6萬平方公里)與海南省(3.4萬平方公里)面積之和。渤海不僅為環(huán)渤海地區(qū)滋養(yǎng)了眾多的大中港口城市,而且自身擁有眾多的生物資源,發(fā)育浮游生物與底棲生物,為魚蝦洄游、索餌、產(chǎn)卵提供了良好場所,是我國發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)的聚寶盆。眾所周知,黃河下游平原是由黃河攜帶的泥沙淤積而成的,黃河入于渤海,勢必造陸填海。黃河河口地區(qū)長期積累的資料表明,黃河每年向河口地區(qū)輸送泥沙大約12億噸,使河口不斷向渤海灣延伸,三角洲面積以年均150～420米的速度向渤海擴(kuò)展,年均造陸達(dá)23平方公里。這意味著如果按此速度造陸,大約1000年可使渤?？s小1/3。令人感到不安的是,渤海逐漸變小的趨勢可能還會(huì)日益加快。據(jù)2000年12月7日《西安晚報(bào)》轉(zhuǎn)引《北京青年報(bào)》的報(bào)道:新近有關(guān)專家在解讀衛(wèi)星照片時(shí)發(fā)現(xiàn),地處萊州灣北部的黃河三角洲出現(xiàn)了“一塊新突出來的陸地”,“使得與山東半島對峙的黃河三角洲的祖國版圖由鷹嘴狀變?yōu)檠蚪菭睢薄Ｖ浴坝生椬鞝钭優(yōu)檠蚪菭睢?是因?yàn)辄S河河道已由原來的東南走向改變?yōu)楸睎|走向,新河道淤積形成了新陸地。謎底是,勝利油田為了降低油田開發(fā)成本,用水沙資源造陸以利石油勘探,把黃河河道改為東北走向入海。專家采用2000年12月5日接收的衛(wèi)星照片,與1999年12月26日的衛(wèi)星照片相比較,證明“新陸地的面積比去年同期明顯增加”。渤海是我國的最大內(nèi)海,不是公海。渤海逐漸淤積消失,不僅不能增加我國現(xiàn)有的領(lǐng)土面積,反而會(huì)喪失大自然賜予我們的得天獨(dú)厚的地緣之利,將帶來經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、環(huán)境等方面一系列的潛在損失。王戰(zhàn)教授提出的“改道黃河入?？凇?fù)歸黃河故道”的建議,目的就是為了保護(hù)渤海灣(變黃河輸沙入內(nèi)海造陸為輸沙入公海造陸)!筆者認(rèn)為,此策高瞻遠(yuǎn)矚,無疑具有十分深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。黃河在歷史上曾周期性地發(fā)生改道。民謠云:黃河“三年兩決口,百年一改道”,就是說黃河河道使用壽命不過百年左右,到河床淤積老化之時(shí),就要面臨天然改道了。迄今的黃河下游河道,自清咸豐五年(1855)在河南蘭考縣銅瓦廂決口,由南向北襲奪大清河河道入海、發(fā)生自然改道以來,已使用145年了。眼下黃河成為千里懸河,是下游河床逐漸淤積抬高而形成的。這段懸河,主要指河南鄭州北側(cè)桃花峪以下的河段,長約780公里。桃花峪至入?？诼洳顬?5米,河道平坦,水流緩慢,泥沙大量淤積,河床逐年抬高,如1986～1996年間,下游河床便抬高了1.3～1.7米。目前黃河河床一般高出大堤外地面5～6米,有的地方則高出10余米(如河床高出新鄉(xiāng)市地面20米、高出開封市13米,防洪水位高出濟(jì)南市約11.62米),更有甚者,一些河段的河槽已經(jīng)高出灘地,發(fā)展成“二級懸河”,故黃河又稱“地上河”。可見,與其等它自然發(fā)生改道,還不如按人類的安排,將它提前引入人工規(guī)劃的新河道之內(nèi),實(shí)施人工改道黃河工程。筆者建議徹底根治黃河河床、令黃河復(fù)歸故道,一是能夠消除千里懸河潛在的巨大水災(zāi)隱患;二是可保護(hù)渤海灣,避免黃河泥沙淤積致使渤海消失。整個(gè)工程分為兩段:大致以河南蘭考縣銅瓦廂為界,西段為桃花峪—銅瓦廂段,實(shí)行平行北移黃河的戰(zhàn)略;東段為銅瓦廂—云梯關(guān)段,重新開鑿黃河故道。(參見圖1)二、黃河下游防洪工程措施要徹底解決黃河千里懸河難題,最好的辦法就是設(shè)法既經(jīng)濟(jì)又科學(xué)、巧妙地使“懸河”不再懸空。筆者通過認(rèn)真思考與研究認(rèn)為若按黃河下游數(shù)百年一遇的洪水流量,科學(xué)設(shè)計(jì)并建造一條新堤,即,自鄭州北緣桃花峪起,至蘭考銅瓦廂,平行黃河北岸原有大堤(作為新河道的南堤),在其北再修一條新堤(作為新河道的北堤),然后引黃河水進(jìn)入新河道,就可令此段“懸河”落到地面之上!人工提前將黃河改道,有如下可行性與優(yōu)越性。(2)自桃花峪以下,平行黃河北岸修筑新河道,沿途不會(huì)影響或穿越大中城市,順流而下所經(jīng)鄭州、原陽、封丘、開封、長垣、蘭考等縣市,均距新河道還有相當(dāng)遠(yuǎn)的距離,所以工程施工不會(huì)受較大規(guī)模搬遷居民難題的制約,也不會(huì)對沿途城鎮(zhèn)造成破壞,只需犧牲原瀕黃河北岸的一些農(nóng)用耕地及沙地(可能會(huì)影響到少數(shù)村莊)。這點(diǎn)付出,與千里懸河可能帶來的危害比起來,應(yīng)是非常值得的。(3)盡量利用原黃河北岸大堤,將其作為新河道的南堤,可直接減少工程投資。大凡河流選擇遷徙的河道,一般都是按水性法則、遷就地質(zhì)地理(地形)特點(diǎn),自然挑選的一條較好的通道。同樣的道理,新河道遷就黃河走向,緊鄰故道將它北移到地面之上,使懸河大大降低了高程,故是一條比較理想的通道。(4)黃河下游地形平坦,易于機(jī)械化施工。近年來,黃河年均斷流已超過200來天,若能充分利用這段時(shí)間進(jìn)行施工、一氣呵成,用推土機(jī)自新河床中心線向兩邊推土,即,一是由中心線自南向北推土,構(gòu)筑北岸大堤;二是由中心線自北向南推土,加寬加厚原黃河北堤,既解決了建筑大堤的用土問題,又使新河床降低一定的高程,一舉而兩得。新建北岸大堤,還可采用“就近引黃,分段淤堤”之法。如50～100公里為一段,選擇比較理想的引黃位置,利用黃河豐富的水沙資源,淤積建筑北岸大堤。其具體施工步驟是:(1)自新河床中心線,用推土機(jī)向北推出一條土堤,該堤不必太厚,但要有10多米的高度;(2)再用推土機(jī)推出一條平行土堤,兩堤之間的間距為60米;(3)就近分段汲引黃河泥沙,入兩堤之間的凹槽,排清而沉沙淤堤。兩岸大堤的迎水面,可采用新疆大學(xué)楊力行先生(1999)提出的“人工構(gòu)建黃河下游三角形化河道斷面”的施工方法,使之鋼筋混凝土化、渠道化,令洪水無法左沖右突。人工構(gòu)建三角形化河道斷面,目的是規(guī)范與取直河道,憑借河水之力攪動(dòng)泥沙,沖泥沙入海,保持沖刷河道的久遠(yuǎn)態(tài)勢。其法是:按三角形斷面來人工構(gòu)建河道,每隔5米打一根鋼筋混凝土方樁,樁頂與大堤齊平,樁基插入河床之下20米,然后以鋼板或鋼筋混凝土板做堤面板,將堤面板嵌入方樁上的滑槽內(nèi)。隨著河水刷深三角形化河床,堤面板靠自重順著方樁滑槽同步下沉,當(dāng)三角形化河床下切到一定深度后,還可繼續(xù)打深方樁。這樣利用堤面板構(gòu)建出永久固定河道,令河水流淌在三角形化河道斷面之內(nèi)而無法游蕩,并保持水的沖力,使之能永久刷沙。(5)黃河下游今后抗洪的特點(diǎn)主要是防范“中小洪水釀大災(zāi)”!未來黃河下游來“大洪水”的可能性甚微,所以新河道不必設(shè)計(jì)得太寬。為什么說未來黃河下游行洪主要是“中小洪水”而不是“大洪水”呢?原因有三。一是黃河全年徑流量的60%來自蘭州以上,20%來自龍門—三門峽之間,黃河下游的徑流量不足20%。小浪底、萬家寨等水利樞紐工程建成后,加之中上游已經(jīng)建成的一系列水利設(shè)施,可基本攔截黃河中上游汛期形成的洪水,實(shí)現(xiàn)蓄洪、調(diào)峰、錯(cuò)峰。如三門峽水利樞紐工程,控制流域面積占黃河總流域面積的91.5%,控制黃河來水的89%、來沙量的98%。小浪底水利樞紐工程,大壩長1667米、高154米,建成后河槽庫容可達(dá)50億立方米。隨著黃河中上游(尤其是黃土高原)大面積綠化、溝壩攔沙、興建梯田及農(nóng)家窖池等工程發(fā)揮綜合效益,也將對阻攔水土流失、遏止洪水形成產(chǎn)生重大影響。所以如果汛期沒有中上游洪水提供補(bǔ)給,單憑黃河下游(小浪底以下的)降雨不會(huì)形成大洪水。二是我國北方呈現(xiàn)干旱化趨勢,90年代黃河中上游的年天然徑流量比50年代減少了24.4%,受自然過程和人類活動(dòng)的共同影響,加之中上游綠化,生態(tài)耗水量逐年增長,下游實(shí)際徑流量減少68%,致使黃河年年斷流。三是黃河全流域灌溉農(nóng)業(yè)的年均耗水量翻了幾番。黃河全流域以及下游沿黃平原,引黃灌溉面積由解放初1200萬畝,迄今已擴(kuò)展為1.1億畝。其中黃河下游引黃灌溉面積超過3500萬畝,用水量比50年代增長了7.4倍。黃河出現(xiàn)頻頻斷流與此有關(guān),而且持續(xù)時(shí)間越來越長。由此可以預(yù)見未來黃河下游主要是防范中小型洪水。據(jù)最近水利部與“黃委會(huì)”公布的最新水文研究成果,小浪底水庫建成后,與三門峽、陸渾、故縣水庫聯(lián)合調(diào)洪,可將花園口斷面千年一遇的洪水削減至2.26萬立方米/秒,百年一遇的洪水削減至1.57萬立方米/秒。設(shè)計(jì)新河道,可以此為依據(jù),科學(xué)設(shè)計(jì)防洪設(shè)施,避免占用過多的土地。(6)黃河下游現(xiàn)存河道極不規(guī)則,上寬下窄。河南境內(nèi)河床一般寬約10公里,最寬可達(dá)20公里,河勢頻繁擺動(dòng),沙洲羅列,溝叉縱橫。而山東陶城阜以下,河道被束為0.5～2公里,東阿縣最窄處河面僅寬300米。實(shí)施窄河深槽戰(zhàn)略,則可將上下河道寬窄規(guī)范得大致如一,即一般河寬不會(huì)超過3～5公里。據(jù)有關(guān)資料,河南境內(nèi)西自孟津縣白鶴鎮(zhèn)起,東至臺(tái)前縣張莊,黃河的廣闊灘地約占土地2667平方公里。若以舊河道的一半占地,來償還新河道所征用的土地,那么就意味舊河道還可多貢獻(xiàn)出土地約1333多平方公里(1平方公里約合1503畝,1333平方公里約合200多萬畝)。換句話說,新河道反而能比舊河床至少減少一半用地。假如將節(jié)約出的1333多平方公里的土地,通過轉(zhuǎn)讓使用權(quán)(譬如30年或50年)的辦法供有關(guān)承包者開發(fā),每畝按1萬元價(jià)格租售,可回收工程投資200多億元。黃河自銅瓦廂人工復(fù)歸故道后,銅瓦廂至東營入?？谶@段漫長的黃河河床,可繼續(xù)加以保留,作為將來配置南水北調(diào)中線工程調(diào)來“南水”時(shí)所用。但河床不必像過去那樣寬,實(shí)施窄河戰(zhàn)略,至少可騰出一半以上的河床占地,供開發(fā)利用。(7)黃河進(jìn)入新河道后,可利用黃河故道即高出地面5～6米的河床作為路基,推平碾實(shí),建設(shè)高速公路。既能為河南、山東提供一條便捷的交通要道,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,又可起到加固新河道之南岸大堤的作用。(8)新河道在遇到已建成的黃河橋梁設(shè)施時(shí),則可遷就利用之,避免再建新橋。開挖新河道還有一個(gè)好處,就是可以充分照顧南北兩岸交通的需要,預(yù)先在未來的河床下面露天開鑿、構(gòu)筑橫穿黃河底部的交通涵洞。即:按設(shè)計(jì)的寬度與深度,箍砌過黃涵洞的兩翼及翼頂,腹內(nèi)的沙土先不必挖走。待新河道建成并通水后,只需從兩岸底部進(jìn)行開挖,將涵洞里的沙土掏空,便可貫穿黃河南北兩岸,使天塹變通途。(9)規(guī)定南岸大堤(高速公路)之外,數(shù)公里范圍之內(nèi),今后不得進(jìn)行城鎮(zhèn)建設(shè)。待黃河新河床運(yùn)行百余年逐漸老化之后(屆時(shí)還可依托高速公路作為未來黃河新河道的北岸),在它的南面,再平行建設(shè)一條新河堤,這樣黃河又可獲得一條新的通道。(10)為了科學(xué)周密地規(guī)劃黃河新河道,建議采用室內(nèi)模擬(仿真)試驗(yàn)的方法,按一定比例尺制做微縮的黃河下游河道模型,通過調(diào)節(jié)模擬的黃河流量,以研究和確定河槽深度、河槽寬度、河床容量等有關(guān)要素的最佳比例關(guān)系,了解泥沙搬運(yùn)及減少泥沙淤積的規(guī)律,作為工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。三、黃河復(fù)歸東南角區(qū)域(1)蘭考銅瓦廂以下的黃河故道,至今基本保持著清代的河道地貌,沿線人煙并不稠密,移民搬遷負(fù)擔(dān)小,便于在舊址上重新開鑿施工。部分騰出土地后的移民所放棄的故道耕地,可從河口地區(qū)新增陸地中給予補(bǔ)償。就河道選線看,黃河復(fù)歸故道,雖然出于人工之力,但沒有違背黃河流水趨勢的原本天然稟性。(2)清代黃河在蘭考銅瓦廂決口改道,主要原因是黃河在江蘇清河(今清江)與淮河匯合,共用一條河道,汛期時(shí)淮河漲水對黃河入海造成頂托,致使黃河在清河以上泄洪不暢、泥沙沉淀、淤積河道,逐漸成為懸河,最終導(dǎo)致黃河潰堤遷移。如今淮河入洪澤湖、高郵湖,并與大運(yùn)河溝通,而大運(yùn)河則由北向南自流,入于長江。也就是說,黃河如果重歸故道,將不再與淮河共用河道,可完全避免進(jìn)入汛期的淮河對黃河入海構(gòu)成威脅。(3)構(gòu)建黃河故道大堤,可采用與西段(桃花峪—銅瓦廂)完全相似的施工方法。即用推土機(jī)自新河床中心線向兩邊推土,分別構(gòu)筑北岸大堤與南岸大堤。亦可采用“就近引黃,分段淤堤”之法。兩岸大堤的迎水面,同樣可采用“人工構(gòu)建黃河下游三角形化河道斷面”的施工方法,河床鋼筋混凝土化、渠道化、直線化,規(guī)范洪水使之無法左右游蕩。(4)黃河自蘭考銅瓦廂以下復(fù)歸故道后,河南、山東兩省即蘭考至東營沿黃兩岸的用水問題,可由北水(鴨綠江)南調(diào)工程(參見圖1)或南水北調(diào)中線補(bǔ)水工程來解決。鴨綠江年均水資源約327億立方米,水清流潔而未被充分利用。筆者建議,調(diào)鴨綠江水沿遼東半島東緣,跨渤海灣渡槽公路大橋、山東半島北緣,經(jīng)河北德州入南運(yùn)河抵天津,實(shí)現(xiàn)自流調(diào)水,不僅可解華北地區(qū)嚴(yán)重缺水之困,而且可為開發(fā)大西北增加淡水資源。大家知道,黃河流域上游、中游、下游3區(qū),在水資源短缺的情況下,都把取水的眼光盯住黃河,自然加大了黃河的引水量,從而使黃河下游斷流時(shí)間與干涸長度不斷增加。因此,國家只好對黃河沿岸各省實(shí)行用水配給制度。黃河的徑流資源主要形成在黃河中上游,而用水的大頭則在黃河下游。黃河下游(主要是華北地區(qū))以往使用380億立方米黃河水,如果從鴨綠江調(diào)來250～300億立方米水供華北地區(qū)(包括蘭考至東營沿黃兩岸地區(qū))使用,華北地區(qū)改用鴨綠江水后,至少可節(jié)省出100億立方米黃河水。這筆調(diào)劑出來的100億立方米黃河水,無疑可劃撥給甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古、山西等5省重新配置開發(fā),從而在很大程度上將緩解西北(或西部)地區(qū)的缺水矛盾。(5)黃河復(fù)歸故道,自江蘇省清江以下,可有兩種方案。一是完全沿用故道,即由江蘇濱?？h八灘以東的廢黃河口入海,此處位于膠州灣—海州灣南翼的突出部位;二是自清江以下,沿著東南方向開鑿新河道入?？谥赶蚝０稏|側(cè)的北沙長沙瑤沙等組成的沙體群。(參見圖1)。膠州灣—海州灣,南、北兩翼極不對稱。北翼是山東半島,翼展漫長,形成了非常理想的半環(huán)抱之勢;南翼為廢黃河口,翼展短小,半環(huán)抱之勢不發(fā)育。所以,膠州灣—海州灣雖為內(nèi)海,其規(guī)模與渤海比較相差甚遠(yuǎn)。南翼地處廢黃河口附近(即江蘇北部),沿岸為粉沙淤泥質(zhì)海岸,形成寬廣、平坦的大陸架。黃河河道若采用方案二改由“清江—北沙”方向入海,有利于繼續(xù)向東造陸,最終將會(huì)與水下北沙、長沙、瑤沙、金家沙、莊家沙、郎家沙、勿南沙等大小70多個(gè)沙體聯(lián)成一體,成為新大陸而露出海面,可大大延展膠州灣—海州灣南翼插入黃海的深度,與北翼(山東半島南緣)構(gòu)成大致對稱的互為犄角之勢。這樣,黃河泥沙沿“清江—北沙”方向入海,不斷淤積南翼,向黃海大幅度延伸造陸,不但可使膠州灣—海州灣變成我國第二大內(nèi)海,增大膠州灣—海州灣凹進(jìn)內(nèi)陸的深度與規(guī)模,而且可