淺談黃河泥沙治理

孫靖康

（河海大學(xué) 水利水電學(xué)院，江蘇 南京210098）

河流泥沙的直接來源是水土流失。土壤結(jié)構(gòu)疏松，抗沖蝕能力差，氣候干燥，植被稀少，坡陡溝深，暴雨集中，加上人類不合理的開發(fā)利用，是導(dǎo)致水土流失的主要原因。某河段水流中的泥沙，除來自流域水土流失外，還可能來自水流對河床的沖刷。當(dāng)流域或上游河段來水含沙較少時，水流就會沖刷本河段河床而攜帶泥沙。

黃河上游水體較清，中游沖刷黃土高原，導(dǎo)致泥沙俱下、水體渾濁；而下游容易淤積，造成河床抬高，形成懸河，決口為患。治河當(dāng)治沙，為此淺談幾點治沙理論，和大家共同學(xué)習(xí)。

1 以水沖沙原理

“以水沖沙”理論和方略的提出，源遠(yuǎn)流長。明末的潘季馴提出了“束水攻沙”、清代靳輔和陳璜提出了“以水攻沙”。新中國成立后，王化云等專家概括地提出“攔、用、調(diào)、排”四字的治河方略，其中“調(diào)”就是調(diào)水調(diào)沙。只是因為受制于當(dāng)時生產(chǎn)力水平等因素，這一正確的認(rèn)識難以實施。

大浪陶沙，驚濤拍岸。這種場景形象的論證了“以水沖沙”的正確性。泥沙比重大于水的比重，在靜水中下沉；而在動水水中可以被水推動。處在動水中的泥沙，一方面受重力作用有下沉的趨勢，另一方面又受到水流的沖刷、紊動(混摻、上浮、擴(kuò)散)作用而被長距離攜帶。當(dāng)泥沙所受到的重力作用大于紊動擴(kuò)散作用時，泥沙就下沉淤積。當(dāng)紊動擴(kuò)散作用大于重力作用時泥沙將被上浮或者河床被沖刷。正是由于重力作用和紊動擴(kuò)散作用的共同作用，才可以實現(xiàn)泥沙的長距離運(yùn)動。它的運(yùn)動方式大體有“推移”和“懸移”兩種，河流中較粗的泥沙在河床面附近做滑動、滾動、跳躍等形式的運(yùn)動稱之為推移。泥沙的推移運(yùn)動具有間歇性，走一會，停一會。運(yùn)動的泥沙也有可能與靜止的泥沙置換，即水流沖刷和泥沙淤積交替出現(xiàn)。泥沙前進(jìn)的速度遠(yuǎn)小于水流速度。泥沙在水中(自水面至床面之間)浮游前進(jìn)、運(yùn)動速度和水流速度基本相同。泥沙的這種運(yùn)動稱為“懸移”做懸移運(yùn)動的泥沙在水中的位置是時上時下，其中細(xì)顆粒泥沙能上升到水面附近，不與靜止的床沙進(jìn)行置換。基本保持在水的上部浮游前進(jìn)。做懸移運(yùn)動的泥沙中顆粒較粗的，在運(yùn)動時不僅時上時下的有時候回到河床靜止下來，或者與床沙置換。但是，組成河床的床沙，和做這兩種運(yùn)動的泥沙并沒有固定的分界線。即可以互相交換，又有可能發(fā)生轉(zhuǎn)換，不論做何種運(yùn)動的泥沙，在相同的水流條件下，部分泥沙，都可以靜止下來變成床沙，部分床沙也可以變成運(yùn)動的泥沙；當(dāng)水流條件變強(qiáng)時，部分床沙將變成運(yùn)動泥沙，這就是沖刷；當(dāng)水流條件變?nèi)鯐r，部分運(yùn)動泥沙回落到床面變成床沙，這就是淤積。這樣加大水的流量，窄河槽束水，水壓增大，流速提高，推動泥沙加速前進(jìn)，減少泥沙淤積，沖刷河道，致使水流適時攜沙入海。

2 調(diào)水調(diào)沙

黃河小浪底水庫運(yùn)用后，黃河下游的防洪形勢發(fā)生了較大變化，但多沙之河，沒有改變，進(jìn)入下游的水沙條件兩極分化趨勢更加明顯：一方面洪水以高含沙中小洪水為主，水沙比例更不協(xié)調(diào)；另一方面當(dāng)今氣候異常，稀遇大洪水的可能性仍將存在。如不人工干預(yù)，塑造一個穩(wěn)定的河槽，河道將進(jìn)一步萎縮，“小水漫灘”的情況將進(jìn)一步加劇，重現(xiàn)漫灘險情，河道排沙能力進(jìn)一步降低。為此，需要不斷地進(jìn)行“調(diào)水調(diào)沙”，以利于河槽束水沖沙,將所攜帶的泥沙和河床上的淤沙適時送入大海，從而減少河床淤積，增大主槽的行洪能力，保障人民生命財產(chǎn)之安全。

調(diào)水調(diào)沙，適時入海。利用工程設(shè)施和調(diào)度手段，通過水流的沖擊，將河床上的泥沙適時送入大海，減少淤積，增大主槽的行洪能力，在本世紀(jì)初成為現(xiàn)實。黃河的調(diào)水調(diào)沙就是要對河道區(qū)間來水和五座水庫蓄水進(jìn)行調(diào)度，人工塑造有利于下游輸沙、河道沖刷和水庫減淤的過程。調(diào)水調(diào)沙的科學(xué)性、時效性很強(qiáng)，風(fēng)險不可低估，必須認(rèn)真進(jìn)行科學(xué)的模擬和實驗。依據(jù)河勢、水情和沙情，黃委會選擇了三種可能出現(xiàn)的情況開展了三次實驗，取得了巨大成功。在三次調(diào)水調(diào)沙實驗取得成功并把握了一定調(diào)度規(guī)律的基礎(chǔ)上，黃委將三次實驗、三種類型年份、三種調(diào)度運(yùn)行方式分別運(yùn)用到以后的調(diào)水調(diào)沙生產(chǎn)運(yùn)行中，使之成為水庫調(diào)度常態(tài)。

3 “減沙”和“治河”

大禹治水，貴在創(chuàng)新。運(yùn)動是永恒的真理，遠(yuǎn)古的“疏川導(dǎo)滯”在當(dāng)時來說，也是與時俱進(jìn)，并取得了治河成效。時間在前進(jìn)，河情在變化，人們對泥沙輸移規(guī)律的認(rèn)知也在不斷深入，治沙方略也應(yīng)在不斷創(chuàng)新和發(fā)展。黃河出現(xiàn)的新情況和新問題，主要原因是黃河來水來沙變化，來水量減少，來沙也有減少，但減少幅度小于水量。根治黃河的關(guān)鍵在于泥沙，根治泥沙,“減沙”和“治河”不失為治理黃河泥沙的創(chuàng)新思維。所謂“減沙”，就是通過水土保持、生態(tài)環(huán)境的修復(fù)和水利工程的攔沙，從源頭上盡量減少泥沙進(jìn)入河道。“治河”，就是按照水沙變化的現(xiàn)狀和趨勢，遵照有科學(xué)依據(jù)的河道演變規(guī)律，進(jìn)行河道整治，形成一條高效行洪和高效輸沙的穩(wěn)定河道。

4 數(shù)字黃河，科學(xué)治沙

在當(dāng)今的信息時代，以信息化為核心的高新技術(shù)深入運(yùn)用于治黃領(lǐng)域。把黃河“裝進(jìn)”計算機(jī)，借助現(xiàn)代化以及傳統(tǒng)手段采集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對全流域及相關(guān)地區(qū)的自然、經(jīng)濟(jì)、社會等要素構(gòu)建一體化的數(shù)字集中平臺和和虛擬壞境，以系統(tǒng)的軟件和數(shù)學(xué)模型對黃河泥沙治理的各種方案進(jìn)行模擬、分析和研究，為治沙對策提供科學(xué)性、合理性和預(yù)見性支持。

5 生態(tài)治沙，源頭治理

泥沙泛濫，焉能使下游長黃河治久安？黃河泥沙來自黃土高原的水土流失，對黃土高原的生態(tài)保護(hù)尤為重要。發(fā)揮地方政府在水土流失保護(hù)中的重要作用，使生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益并重，提高人們對治理千溝萬壑，提高水土保持工作的積極性。堅定不移的實施法規(guī)監(jiān)督，把水土保持工作落到實處。加快推進(jìn)水土保持重點工程建設(shè)。建立和完善水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)監(jiān)測評價工作。加強(qiáng)科學(xué)技術(shù)推廣，通過科學(xué)治理千溝萬壑，改善生態(tài)環(huán)境，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而有效推進(jìn)水土保持的效率和水平。使結(jié)構(gòu)疏松的土壤顆粒，不至于在水流的作用下，形成泥沙，進(jìn)入河道。