胡春宏 ,張雙虎 ,張曉明
(1.中國水利水電科學(xué)研究院,北京 100038;2.流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100038)
黃河是我國第二大河流,是中華民族的母親河,黃河流域在保障國家糧食安全、能源安全和生態(tài)安全等方面至關(guān)重要。黃河以占全國2.5%的水資源量,養(yǎng)育了全國12%的人口、灌溉了15%的耕地、支撐了14%的國內(nèi)生產(chǎn)總值,全國12.3%的糧食和55%的煤炭均產(chǎn)自黃河流域。
黃河流域水少沙多、水沙關(guān)系極不協(xié)調(diào)。黃河善淤、善決、善徙,歷史上曾三年兩決口、百年一改道,洪澇災(zāi)害頻繁,因此,為保障黃河長久安瀾,須緊緊抓住水沙關(guān)系調(diào)節(jié)這一關(guān)鍵問題。幾千年的治黃史可以說是一部水沙調(diào)控的歷史。從東漢時(shí)期王景的因勢利導(dǎo)、蓄洪滯沙,明代潘季訓(xùn)的筑堤束水、以水攻沙 [1,2];到20世紀(jì)60年代的寬河固堤、蓄水?dāng)r沙、上攔下排 [3],再到2002年小浪底水庫建成后的調(diào)水調(diào)沙 [4],每個(gè)時(shí)期的黃河水沙調(diào)控策略都是基于當(dāng)時(shí)的水沙條件、工程條件以及對水沙規(guī)律的認(rèn)知和治黃經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上制定的。2013年發(fā)布的《黃河流域綜合規(guī)劃(2012—2030年)》是我國目前黃河水沙調(diào)控體系布局和關(guān)鍵工程規(guī)劃的主要依據(jù) [5],據(jù)其預(yù)測,到2030年進(jìn)入黃河的泥沙量(潼關(guān)水文站斷面)將為 9×108~1×109t/a。但近年來,受氣候變化和水土保持減沙、水庫攔沙等強(qiáng)人類活動影響,黃河來沙量遠(yuǎn)低于預(yù)期,如潼關(guān)水文站2001—2010年實(shí)測年均輸沙量為3×108t/a、2011—2020 年實(shí)測年均輸沙量為 1.78×108t/a [6]。另外,從我國大江大河長系列來沙量來看,總體呈顯著性的減少趨勢 [7]。
黃河來水來沙量是黃河水沙調(diào)控的最基礎(chǔ)條件,對黃河未來水沙條件的預(yù)判,事關(guān)黃河治理方略和水沙調(diào)控策略的制定。目前,黃河流域水沙調(diào)控策略與未來水沙量不匹配,與黃河高質(zhì)量發(fā)展要求存在明顯差距。為此,本文系統(tǒng)分析1919—2020年百年尺度下的黃河流域來水來沙量演變過程,預(yù)測未來50年的水沙量,總結(jié)目前黃河水沙調(diào)控面臨的主要問題,提出新水沙條件下黃河水沙調(diào)控的主要策略,以期為黃河的水沙調(diào)控、生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供支撐。
從1919—2020年百年尺度來看,黃河干流主要斷面天然年徑流量無顯著的趨勢性變化 [8];但受人類活動影響,主要斷面的實(shí)測年徑流量和實(shí)測年輸沙量呈減少趨勢 [9],且減少趨勢通過99%的置信度檢驗(yàn)。根據(jù)黃河干流主要斷面水沙序列突變點(diǎn)分析結(jié)果可知,黃河年來水量、年輸沙量序列還存在顯著突變點(diǎn)。其中,上游頭道拐斷面天然年徑流量在1933年、1990年、2005年發(fā)生突變,實(shí)測輸沙量在1933年、1986年、2005年發(fā)生突變;中游花園口斷面天然年徑流量在1933年、1990年、2004年發(fā)生突變,潼關(guān)斷面實(shí)測年輸沙量在1933年、1980年、1997年發(fā)生突變。
20世紀(jì)80年代,在制定黃河“八七”分水方案時(shí),來水量采用的是1919—1975年多年平均天然徑流量(利津斷面為5.8×1010m3、花園口斷面為5.59×1010m3),來沙量采用的是 1919—1959 年實(shí)測多年的平均輸沙量(潼關(guān)斷面為 1.6×109t)。
根據(jù)上述水沙系列突變點(diǎn)分析,考慮黃河流域控制性水利樞紐建設(shè)運(yùn)用和水土保持等強(qiáng)人類活動影響以及黃河“八七”分水方案等,將1919—2020年的百年時(shí)間劃分為1919—1959年、1960—1989年、1990—2004年和2005—2020年等4個(gè)階段,來分析黃河來水來沙量的演變過程,并選取1919—1959年系列為基準(zhǔn)系列,將基準(zhǔn)系列對應(yīng)各斷面的年均來水來沙量作為基準(zhǔn)值。
1.黃河上游來水來沙量變化過程
黃河上游頭道拐斷面天然年徑流量、實(shí)測年徑流量和實(shí)測年輸沙量過程及不同階段統(tǒng)計(jì)特征值對比情況,如圖1~圖4所示。1919—1959年頭道拐斷面多年平均天然徑流量為3.187×1010m3、多年平均實(shí)測徑流量為2.505×1010m3、多年平均實(shí)測輸沙量為1.42×108t(基準(zhǔn)值)。與基準(zhǔn)值相比:1960—1989年頭道拐斷面多年平均天然徑流量增加了13.1%、實(shí)測徑流量減少了1.1%、實(shí)測輸沙量減少了7.4%;1990—2004年頭道拐斷面多年平均天然徑流量減少了14.6%、實(shí)測徑流量減少了41.8%、實(shí)測輸沙量減少了74.8%;2005—2020年頭道拐斷面多年平均天然徑流量增加了7.2%、實(shí)測徑流量減少了17.5%、實(shí)測輸沙量減少了56.9%。
圖1 頭道拐斷面天然年徑流量(1919—2020年)
圖4 頭道拐斷面各階段年平均水沙量與基準(zhǔn)值的比值
2.黃河中游來水來沙量變化過程
黃河中游代表斷面天然年徑流量、實(shí)測年徑流量和實(shí)測年輸沙量過程及不同階段統(tǒng)計(jì)特征值對比情況如圖5~圖8所示。1919—1959年黃河中游代表斷面(天然年徑流量為花園口斷面、實(shí)測年徑流和年輸沙量為潼關(guān)斷面)多年平均天然徑流量為5.433×1010m3、多年平均實(shí)測徑流量為 4.258×1010m3、多年平均實(shí)測輸沙量為1.6×109t(基準(zhǔn)值)。與基準(zhǔn)值相比:1960—1989年黃河中游代表斷面多年平均天然年徑流量增加了11.2%、實(shí)測徑流量減少了8.1%、實(shí)測輸沙量減少了26.7%;1991—2004年黃河中游代表斷面多年平均天然徑流量減少了21%、實(shí)測徑流量減少了45.4%、實(shí)測輸沙量減少了59%;2005—2020年黃河中游代表斷面多年平均天然徑流量減少了5.6%、實(shí)測徑流量減少了35.4%,多年平均實(shí)測輸沙量減少了88%。
圖5 花園口斷面天然年徑流量(1919—2020年)
圖8 代表斷面各階段年平均水沙量與基準(zhǔn)值的比值
從百年尺度來看,黃河天然年徑流量呈現(xiàn)出明顯的豐枯交替變化規(guī)律,而實(shí)測年輸沙量呈顯著的趨勢性減少。①1960—1989年與1919—1959年相比,黃河進(jìn)入“多水少沙”階段。黃河上游、中游代表斷面年均天然徑流量分別增加了13.1%、11.2%,年均實(shí)測輸沙量卻分別減少了7.4%、26.7%。該階段黃河來沙減少,主要受益于新中國成立后大規(guī)模的黃土高原水土流失治理,顯著減少了進(jìn)入黃河的泥沙。②1990—2004年與1960—1989年相比,黃河進(jìn)入“少水少沙”階段。黃河上游、中游代表斷面年均天然徑流量分別減少了24.5%、29%,年均實(shí)測輸沙量卻分別減少了72.8%、43.6%。該階段黃河上游頭道拐斷面輸沙量銳減的主要原因是,1986年黃河上游龍羊峽水庫下閘蓄水并與劉家峽水庫的聯(lián)合運(yùn)用,顯著改變了寧蒙河段水沙過程,導(dǎo)致寧蒙河段淤積萎縮。據(jù)統(tǒng)計(jì),1990—2004 年寧蒙河段累計(jì)淤積泥沙約 1.42×109t、年均淤積泥沙約 9.467×107t [10]。黃河中游潼關(guān)斷面輸沙量銳減的主要原因是,20世紀(jì)80年代開始的黃土高原小流域綜合治理和治溝骨干工程等水土保持措施,顯著減少了黃土高原土壤侵蝕和泥沙輸移。③2005—2020年與1990—2004年相比,黃河又進(jìn)入了“多水少沙”階段。黃河上游、中游代表斷面年均天然徑流量增加了25.6%、19.5%,黃河上游頭道拐斷面年均輸沙量增加了79.6%(年均輸沙量增加了2.55×107t),黃河中游控制斷面輸沙量減少了70.5%。該階段黃河上游頭道拐斷面實(shí)測輸沙量增加的主要原因是2005年以來黃河上游來水較為豐沛,寧蒙河段有利于塑槽輸沙的水流過程增加、河段淤積減緩,上游來沙有利于向頭道拐斷面輸送。據(jù)統(tǒng)計(jì),2005—2020年寧蒙河段累計(jì)淤積泥沙約 2.11×108t、年均淤積泥沙約 1.319×107t [10],年均淤積量僅約為1990—2004年均值的1/7。而黃河中游代表斷面輸沙量繼續(xù)減少的主要原因是,1998年之后,黃河流域大力推進(jìn)退耕還林還草、淤地壩系工程和坡改梯等水土保持措施,使進(jìn)入黃河的泥沙量顯著減少。
圖2 頭道拐斷面實(shí)測年徑流量(1919—2020年)
圖3 頭道拐斷面實(shí)測年輸沙量(1919—2020年)
圖6 潼關(guān)斷面實(shí)測年徑流量(1919—2020年)
圖7 潼關(guān)斷面實(shí)測年輸沙量(1919—2020年)
黃河流域的來水來沙量是一個(gè)動態(tài)變化的過程,受降水、氣候、下墊面、人工措施以及政策等的影響具有很大的不確定性。黃河的來水來沙量預(yù)測是一個(gè)非常復(fù)雜的科學(xué)問題。2000年以來,對黃河未來年均來沙量的預(yù)測值介于 3×108~8×108t/a,但預(yù)測結(jié)果與實(shí)際來沙量差異性較大。主要原因在于,黃河水沙預(yù)測方法通常采用的是水文法和水保法,而這兩類方法無法統(tǒng)籌考慮所有影響因素;同時(shí)減水減沙指標(biāo)的選擇及其指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)來源、統(tǒng)計(jì)方法等也存在差別,導(dǎo)致采用不同方法、不同時(shí)期、不同邊界條件下的預(yù)測結(jié)果會存在很大差異;此外,預(yù)測所依據(jù)的下墊面條件也在不斷發(fā)生變化,特別是2010年以來,不僅林草、梯田和淤地壩等數(shù)量在顯著增加,且質(zhì)量也在穩(wěn)步提升。因此,基于以前下墊面所建立的水沙關(guān)系對未來情況進(jìn)行預(yù)測,其結(jié)果將顯著偏大 [11]。
為此,采用分布式水循環(huán)模型、流域水動力模型、大數(shù)據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等9類方法,基于統(tǒng)一的未來氣候和下墊面情景成果,分別對黃河未來50年水沙量進(jìn)行了預(yù)測。研究結(jié)果表明,黃河中游潼關(guān)斷面未來50年平均徑流量和輸沙量分別為2.4×1010m3和 2.45×108t,在 90% 置信區(qū)間下的徑流量和輸沙量分別為 [1.64,3.28]×1010m3和 [0.79,5.12]×108t [12]。根據(jù)模型預(yù)測,在當(dāng)前下墊面條件下,即使遭遇1933年出現(xiàn)的黃河中游極端暴雨,潼關(guān)斷面的可能來沙量約為5×108t,比1933年實(shí)測輸沙量減少了 3.41×109t,減少幅度為 87% [12]。另外,結(jié)合其他相關(guān)研究開展的未來黃河來水來沙量預(yù)測,即未來潼關(guān)斷面年均徑流量為2.47×1010~2.49×1010m3,年均輸沙量為 3×108~3.1×108t [13,14],綜合分析得出,預(yù)計(jì)未來50年黃河潼關(guān)斷面年均徑流量約為 2.5×1010m3,年均輸沙量約為 3×108t。
20世紀(jì)60年代以來,黃河流域逐漸建成了相對完善的水沙調(diào)控體系。黃土高原實(shí)施了大規(guī)模的水土流失治理,黃河干支流建成了以龍羊峽、劉家峽、萬家寨、小浪底、陸渾、故縣等水庫為重點(diǎn)的水沙調(diào)控工程,水沙調(diào)控效益顯著。黃土高原林草覆蓋率由1949年的不足6%提高至2020年的65%,主色調(diào)由黃變綠;入黃泥沙由1919—1959年的 1.6×109t/a 減少至 2005—2020 年的 1.93×108t/a,減少了約88%。小浪底水庫連續(xù)開展了20年的調(diào)水調(diào)沙工程,黃河下游河道主槽不斷淤積萎縮的狀況得到初步遏制,主河槽最小過流能力從2002年汛前的 1800 m3/s恢復(fù)到 2020 年汛后的 4500 m3/s;黃河下游河道累計(jì)沖刷泥沙約為2.98×109t,下游河道主河槽平均降低了2.6 m。盡管黃河流域水沙調(diào)控效益顯著,但隨著黃河水沙量的變化特別是入黃泥沙的銳減,黃河水沙調(diào)控措施與來沙量趨勢仍不協(xié)調(diào),黃河水沙調(diào)控面臨諸多亟需解決的問題。
黃河上游寧蒙河段由峽谷河段與平原河段構(gòu)成,其中巴彥高勒至頭道拐河段(統(tǒng)稱“內(nèi)蒙古河段” )是典型的平原沖積性河段。 20世紀(jì)80年代以來,因主要沖積性河段淤積萎縮,河床平均高出背河地面4~6 m,內(nèi)蒙古河段主槽過流能力減少,先后發(fā)生了6次凌汛決口和1次汛期決口,防凌防洪形勢十分嚴(yán)峻。
為解決黃河流域的水資源供需矛盾,在黃河上游修建了龍羊峽(1986年汛后下閘蓄水)、劉家峽(1968年汛后下閘蓄水)等控制性水庫。這些水庫投入運(yùn)用后蓄豐補(bǔ)枯,顯著改變了黃河上游的水沙過程,汛期有利于輸沙的大流量過程銳減。1968年劉家峽水庫蓄水運(yùn)用前,黃河上游蘭州斷面汛期與非汛期水量比為6:4;到1986年龍羊峽水庫蓄水運(yùn)用后,蘭州斷面汛期與非汛期水量比變?yōu)?:6;蘭州斷面年均大流量過程(大于2000 m3/s)的天數(shù)從也從1985年之前的29.5天,降低至1986—1999年的3.7天,到2000—2017年蘭州斷面幾乎未出現(xiàn)過大流量過程。進(jìn)入寧蒙河段的大流量過程減少,水流輸沙動力減弱,導(dǎo)致內(nèi)蒙古河段淤積萎縮。圖9為內(nèi)蒙古河段泥沙沖淤過程,從圖中可以看出,在1986年龍羊峽水庫下閘蓄水之前,內(nèi)蒙古河段總體沖淤平衡;從1987年開始內(nèi)蒙古河段持續(xù)淤積萎縮,1987—2020年,黃河內(nèi)蒙古河段累計(jì)淤積泥沙約為1.75×109t、年均淤積約為0.51×108t。與之相應(yīng),三湖河口斷面的平灘流量從1986年的4400 m3/s降低至2020年的1600 m3/s。三湖河口斷面平灘流量變化過程如圖10所示。
圖9 內(nèi)蒙古河段泥沙沖淤量變化過程
圖10 三湖河口斷面平灘流量變化過程
經(jīng)過長期的泥沙淤積和堤防建設(shè),在黃河下游兩岸大堤之間形成了面積達(dá)3154 km2的灘區(qū)。廣闊的灘區(qū)既是黃河洪水泛濫時(shí)行洪、滯洪、沉沙的場所,又是近190萬灘區(qū)百姓賴以生存和發(fā)展的空間。目前,在黃河灘區(qū)治理策略中,灘區(qū)百姓要外遷安置,但受資金、政策和百姓意愿等影響,灘區(qū)百姓搬遷困難,長期面臨水患威脅。
黃河下游河道防洪與灘區(qū)治理一直是黃河治理的重要任務(wù)之一。目前,關(guān)于下游河道防洪與灘區(qū)治理策略有“寬河固堤”與“窄河固堤”之爭 [15],爭議焦點(diǎn)在于未來進(jìn)入黃河下游的沙量預(yù)測。2013年,國務(wù)院發(fā)布的《黃河流域綜合規(guī)劃》[5]中指出,到2030年,水土保持措施年均可減少入黃泥沙約 6×108~6.5×108t,入黃泥沙仍有9×108~1×109t,并以此為據(jù),提出了以“寬河固堤”為基本格局的下游河道治理策略和逐步拆除生產(chǎn)堤的灘區(qū)治理策略。
根據(jù)黃河來沙量預(yù)測,未來50年潼關(guān)斷面年均輸沙量約為3×108t,僅為《黃河流域綜合規(guī)劃》采用值的1/3。黃河下游以“寬河固堤”為基本格局的治理策略與未來來沙量不匹配;同時(shí),拆除生產(chǎn)堤將涉及灘區(qū)安全建設(shè)到位、補(bǔ)償政策落實(shí)、群眾安全等問題需要解決。若灘區(qū)安全建設(shè)未能解決,蓄洪滯洪效果不佳,灘區(qū)將長期面臨洪水的威脅,灘區(qū)發(fā)展將受到嚴(yán)重制約,與黃河流域高質(zhì)量發(fā)展的要求極不適應(yīng)。
經(jīng)過70多年的努力,黃土高原水土流失治理效果顯著。但在大規(guī)模的水土流失治理過程中也存在一些不足之處,逐漸引發(fā)了新的問題。
1.部分區(qū)域人工植被覆蓋度已超越地區(qū)水分承載力閾值,帶來土壤干旱化問題
植樹造林是黃土高原水土流失治理植被恢復(fù)的主要手段。黃土高原地處半濕潤、半干旱過渡帶,土壤水分是植被生長的直接水分來源,若人工植被覆蓋度超過一定閾值,植被對土壤水分的長期消耗將超出降水的補(bǔ)給,帶來土壤環(huán)境干旱化和大面積衰退等問題 [16]。根據(jù)相關(guān)研究,黃土高原整體植被恢復(fù)潛力(覆蓋度)約為70% [17,18]。2020年黃土高原植被覆蓋度為65%,其中,黃土高原東南部子午嶺、黃龍山林區(qū)等區(qū)域植被覆蓋度已達(dá)到90%以上,接近或超過該地區(qū)最大恢復(fù)潛力。降水條件是黃土高原植被恢復(fù)的主要限制因子,黃土高原植被恢復(fù)應(yīng)“因水制宜”。但目前,一些地區(qū)植被恢復(fù)措施與當(dāng)?shù)氐慕邓畻l件不匹配,宜以封禁措施為主的區(qū)域大規(guī)模植樹造林,避免出現(xiàn)“年年種樹不見樹”“小老頭樹”等現(xiàn)象。
2.現(xiàn)有黃土高原治理格局空間不均衡,亟待優(yōu)化調(diào)整
依據(jù)區(qū)域自然特征與侵蝕環(huán)境,黃土高原劃分為黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)、風(fēng)沙區(qū)等九大類型區(qū),不同區(qū)域適宜不同的水土流失治理措施。但目前,黃土高原水土流失治理的目標(biāo)及施行措施尚缺乏分區(qū)分類統(tǒng)籌。宜封禁恢復(fù)草灌的區(qū)域卻過度植樹,宜平衡人糧矛盾的地區(qū)卻梯田化不足,宜攔沙減蝕的流域卻淤地壩工程缺失,而城鎮(zhèn)化率高的地區(qū)卻大規(guī)模坡改梯,生態(tài)環(huán)境趨好的流域卻溝系布壩過密等,導(dǎo)致區(qū)域治理不平衡 [19]。
3.“兩山”理論轉(zhuǎn)化的配套措施制度不足,水土流失治理有待提質(zhì)增效
多年來,黃土高原以小流域?yàn)閱卧木C合治理成效顯著,減少了入黃泥沙;但同時(shí)也存在與當(dāng)?shù)馗幻裆鷳B(tài)產(chǎn)業(yè)兼顧不足,山區(qū)放牧、退耕還林反彈現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,水土保持成果鞏固任務(wù)較重等問題。這也顯示出以減緩水土流失和增加糧食供給能力為主要目標(biāo)的傳統(tǒng)水土流失治理模式存在目標(biāo)單一、與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展融合度不足等短板,水土流失治理對農(nóng)民收入增加貢獻(xiàn)比例不高,使農(nóng)民獲得感不強(qiáng),水土流失治理與黃河流域高質(zhì)量發(fā)展要求還存在距離,亟待探索既要“綠水青山又要金山銀山”的高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)現(xiàn)路徑。
當(dāng)前,黃河的來水來沙量過程和通量發(fā)生了重大變化,特別是入黃泥沙量的銳減,使黃河水沙運(yùn)動和河道演變規(guī)律發(fā)生了新的變化,且這種變化是確定的、趨勢性的,直接影響到黃河的水沙調(diào)控策略制定 [20]。為此,針對目前黃河水沙調(diào)控面臨的主要問題,提出以下關(guān)鍵調(diào)控策略。
通過水沙調(diào)控體系建設(shè)來調(diào)控水量沙量及其過程,保證黃河干流河道基本的輸水輸沙通道規(guī)模,維持河道基本的輸水輸沙能力,是新時(shí)期黃河治理的首要策略??刂菩运畮焓屈S河水沙調(diào)控的主要抓手。目前,黃河上游劉家峽水庫至頭道拐斷面1440 km河段缺少呈上啟下的控制性水庫。到2020年汛末,小浪底水庫庫區(qū)總淤積量已占水庫設(shè)計(jì)攔沙庫容的42.8%,面臨后續(xù)調(diào)水調(diào)沙動力不足的問題。需要進(jìn)一步完善水沙調(diào)控工程體系。
1.加強(qiáng)推進(jìn)黃河上游黑山峽河段治理工程的前期論證工作
黑山峽河段位于黃河上游甘肅與寧夏交界處,具有較好的建庫條件。在黑山峽河段建設(shè)控制性水利工程,與黃河上游龍羊峽、劉家峽水庫聯(lián)合調(diào)水調(diào)沙,塑造有利于寧蒙河段輸沙的水沙過程,可恢復(fù)并長期維持內(nèi)蒙古河段平灘流量2000~2500 m3/s,可有效減緩寧蒙河段“懸河”的淤積萎縮,降低防洪防凌安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),可為中游骨干水庫調(diào)水調(diào)沙和有效庫容恢復(fù)提供水流動力條件,實(shí)現(xiàn)黃河上中下游有效聯(lián)動。黑山峽河段治理工程論證工作雖已經(jīng)開展了幾十年,但是在工程功能定位、建設(shè)方案等的前期論證工作進(jìn)展不大,建議結(jié)合南水北調(diào)西線工程和黃河水沙調(diào)控等,加快推進(jìn)黑山峽河段治理工程前期論證工作。
2.優(yōu)化黃河中游古賢水利樞紐的開發(fā)目標(biāo)與建設(shè)規(guī)模,盡快啟動建設(shè)
小浪底水庫是目前黃河中下游唯一能進(jìn)行水沙綜合調(diào)節(jié)運(yùn)用的水利樞紐,其庫容彌足珍貴,直接影響黃河下游防洪、生態(tài)和供水安全。需要在小浪底水庫攔沙庫容淤滿前,在黃河中游干流建設(shè)一座控制性水庫,與小浪底水庫聯(lián)合進(jìn)行水沙調(diào)控,
規(guī)劃中的黃河中游古賢水利樞紐工程建設(shè)條件較好,且已經(jīng)論證了近70年,設(shè)計(jì)的多年平均來沙量為 7.73×108t,總庫容為 1.29×1010m3,其中攔沙庫容為 9.342×109m3[21]。該工程建成后,將徹底扭轉(zhuǎn)黃河小北干流河段持續(xù)淤積局面,有助于降低黃河中游潼關(guān)高程;同時(shí),古賢水庫與小浪底水庫聯(lián)合調(diào)度,將解決小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙后續(xù)動力不足的問題,可長期維持下游河道河槽的行洪輸沙功能,緩解“二級懸河”不利態(tài)勢等。但從黃河來水來沙量趨勢研判來看,未來古賢水利樞紐壩址斷面以上來沙量要遠(yuǎn)小于規(guī)劃采用數(shù)值,水庫攔沙庫容明顯偏大。建議基于黃河未來可能的水沙條件,進(jìn)一步優(yōu)化古賢水利樞紐開發(fā)目標(biāo)和建設(shè)規(guī)模,并盡快啟動工程建設(shè)。
隨著黃河中游古賢、東莊等控制性水庫的建成運(yùn)用,進(jìn)入黃河下游的泥沙將進(jìn)一步減少、洪峰流量銳減、洪水漫灘的發(fā)生概率將極低。黃河下游灘區(qū)具備分區(qū)治理、釋放部分灘區(qū)的條件。
1.因地制宜試點(diǎn)灘區(qū)分區(qū)治理
在維持黃河大堤現(xiàn)狀、保障大堤外防洪安全的基礎(chǔ)上,選擇適宜河段開展灘區(qū)分區(qū)治理試點(diǎn)。在自然灘區(qū)內(nèi)充分利用既有生產(chǎn)堤等防洪工程,并修建一定防洪子堤,形成封閉蓄滯洪區(qū);在防洪子堤及其上、下游適宜處布設(shè)分洪和退水設(shè)施,根據(jù)防洪保安要求和實(shí)時(shí)洪水情況,選擇性進(jìn)行分洪、滯洪和沉沙;分蓄洪區(qū)以外灘區(qū)用于群眾安置和生產(chǎn)生活用地。
2.改造下游河道,釋放部分灘區(qū)
在對黃河下游未來水沙條件進(jìn)一步觀測和研判的基礎(chǔ)上,逐漸擴(kuò)大灘區(qū)分區(qū)治理試點(diǎn)范圍,最終在黃河灘區(qū)內(nèi)利用已建生產(chǎn)堤和控導(dǎo)工程等建設(shè)兩道防洪導(dǎo)堤,將黃河下游河道縮窄成為3~5 km寬、可通過8000~10 000 m3/s流量的通道;在防洪導(dǎo)堤與黃河大堤之間的灘區(qū)上,利用隔堤和公路等建成一定規(guī)模的滯洪區(qū)用于分滯大于10 000 m3/s的洪水;釋放除新建滯洪區(qū)以外的灘區(qū),并將其變成永久安全區(qū),徹底解決黃河下游灘區(qū)防洪運(yùn)用與高質(zhì)量發(fā)展需求之間的矛盾。
黃土高原的水土保持工作仍應(yīng)長期堅(jiān)持退耕還林還草和淤地壩建設(shè)等相關(guān)政策。但當(dāng)前存在強(qiáng)調(diào)植樹種草、但部分區(qū)域又未遵循自然規(guī)律,區(qū)域性措施不匹配、治理不均衡,重工程措施輕管理,治理目標(biāo)和模式對鄉(xiāng)村振興的帶動性不足等問題,為此,建議:
1.科學(xué)確定黃土高原水土流失治理度,分區(qū)分類調(diào)整水土保持措施
黃土高原水土流失治理與生態(tài)建設(shè)中,林草植被、梯田及淤地壩等措施的減沙作用都具有臨界效應(yīng) [22]。一方面黃土高原水土流失治理不可能將泥沙減到零或較低的數(shù)值,另一方面林草植被、梯田及淤地壩等措施也要有一個(gè)治理度,超過了這個(gè)度,水土保持的邊際效益就很低。從干流河道來看,如果中游水保措施將入黃泥沙減至很少甚至接近于清水狀態(tài),黃河中下游河道將面臨劇烈沖刷、畸形河灣發(fā)育等諸多威脅防洪安全的問題;黃河河口也將面臨海岸蝕退、海水入侵等諸多威脅河口生態(tài)環(huán)境與穩(wěn)定的問題。為此,從流域和河道系統(tǒng)的角度來看,黃土高原水土流失治理需要有一個(gè)合理的“度”,以實(shí)現(xiàn)流域產(chǎn)沙和河道輸沙的相對平衡。建議根據(jù)黃土高原九大類型區(qū)的特點(diǎn)和水土保持效果臨界狀態(tài)閾值等,科學(xué)確定分區(qū)域的水土流失治理度,并結(jié)合分區(qū)域水土保持現(xiàn)狀,因地制宜地調(diào)整黃土高原治理格局。
2.創(chuàng)新生態(tài)治理與鄉(xiāng)村振興融合發(fā)展模式
進(jìn)一步探索建立多渠道、多元化的水土流失治理投入機(jī)制,在加大中央投資力度的同時(shí),將水土保持生態(tài)建設(shè)資金納入地方各級政府公共財(cái)政框架,并鼓勵社會力量通過承包、租賃、股份合作等多種形式參與水土保持工程建設(shè),引導(dǎo)民間資本參與到水土流失治理之中,提高治理效益,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,改善人居環(huán)境,使治理成果更好地惠及群眾。