论黄河下游河道两次历史性大转折及其意义

论黄河下游河道两次历史性⼤转折及其意义论黄河下游河道两次历史性⼤转折及其意义
许炯⼼(中国科学院地理科学与资源研究所)
摘要：⼈类历史时期以来，黄河下游发⽣了两次历史性⼤转折，第⼀次为两千多年前战国中期
全⾯筑堤使黄河下游成为地上河；第⼆次为20世纪90年代以来⼈类过量引⽔使黄河下游成为⼈
为季节性或⼈为萎缩性河流。

本⽂分析第⼆次历史性⼤转折的成因、过程和影响，⽬的在于寻
找解决⾯临的严峻⽔资源问题的对策。

关键词：黄河下游；历史性⼤转折；河床演变；防洪；
地理环境
进⼊70年代以来，由于⼈类活动和⽓候变化的影响，黄河流域发⽣了明显的⽔沙变化，径流量
和泥沙量都显著减少。

对此不少学者已经进⾏了深⼊的研究[1]。

1972年黄河下游开始出现断
流。

特别是1987年⾄今，黄河处于来⽔偏枯的周期，与⼈类引⽔激增相叠加，使得90年代以来
河道断流加剧。

可以认为，黄河下游的⽔⽂泥沙和河道演变过程发⽣了重⼤变化，这⼀变化将
会对黄河流域和下游河道的治理⽅略及实施措施产⽣深远的影响。

⽬前黄河下游正在向季节性
或萎缩性河流转化，可以称之为“⼈为季节性或⼈为萎缩性河流”。

⼈为季节性或⼈为萎缩性河流
在⽔⽂学上的本质特征是，长期处于低流量、超低流量的状态下运⾏，并且季节性地发⽣河流
⼲涸。

虽然可以通过⼈为调控措施，缓解断流的发⽣，但泄放的流量很⼩，并不能改变上述本
质特征。

⾃80年代中期以来黄河下游径流的减少，⼀⽅⾯与降⾬偏少有关，但80～90年代每年
⾼达300亿m3左右的⼈类引⽔量，⽆疑是径流⼤幅度减少的主因。

⽓候的随机变化固然可以使
未来流域降⽔增多，但⼈类⽤⽔量却不能显著减少，若不能实现⼤规模引江⼊黄，则黄河在很
长时期内⽆疑仍将处于低流量状态。

我们认为，由天然常流河变为长期以低流量、超低流量运⾏并发⽣河道⼲涸的⼈为季节性或⼈
为萎缩性河流，这是⼈类历史时期以来黄河下游河道所发⽣的第⼆次历史⼤转折。

第⼀次历史
⼤转折则发⽣于战国中期，由于黄河下游河道普遍筑堤，使冲积扇上⾃由分汊、分流的天然河
道(⾮地上河)，逐渐淤积抬⾼⽽?湮 厣虾印１疚慕 哉饬酱卫 沸源转折及其意义进⾏讨论。

1黄河下游河道发育的第⼀次历史性⼤转折
黄河⾃河南孟津由处于地壳抬升区的⾼原和⼭地进⼊地壳沉降区，以⾃⾝所挟带的巨量泥沙，
塑造了⼴阔的草原。

在⼈类历史时期以前，黄河下游河道属于黄河⼤冲积扇上的分汊河道系
统，各股汊道分流⼊海，并可⾃由摆动，当时的河道并⾮地上河。

⽬前对筑堤以前的黄河下游
河道发育演变知之甚少，但《尚书·禹贡》中“北播为九河，同为逆河，⼊于海”⼀语可以认为是筑
堤以前黄河⼤冲积扇上分流分汊河道的⽣动写照。

黄河下游堤防系统的形成，⼤致是在战国中期。

《汉书·沟洫志》记载西汉末年贾让作《治河三策》，其中提及“堤防之作，近起战国”。

堤防的修筑是地上河，特别是地上悬河形成的必要条
件。

这⾥，地上河定义为河底⾼于河道两侧地⾯的河道，⽽地上悬河则是河底与堤外地⾯具有
较⼤⾼差的地上河。

黄河下游河道两岸连续、完整的堤防系统形成之后，泥沙搬运与堆积的⽅
式发⽣了很⼤的变化。

筑堤以前，河道可以⾃由摆动，泥沙可以⽐较均匀地堆积在⼴⼤的冲积
扇⾯上；筑堤以后，泥沙只能在两堤之间的狭⼩地⾯向上加积，使河道的沉积速率⼤为加快。

由于黄河是⼀条多泥沙河流，随着河道的不断淤⾼，便可能使河床显著⾼出于两侧地⾯⽽成为
地上河。

黄河下游全⾯筑堤之后成为地上河，从⼀些历史⽂献中可以找到有关的记载。

到了西
汉前期即公元前⼆世纪中叶，历史⽂献中开始出现黄河下游频繁决溢的纪录。

公元前⼀世纪末
已有⼈指出“河⽔⾼于平地”，这时很可能已经形成地上河了[2]。

由筑堤前在冲积扇上分流分汊⾃由摆动的⾮地上河，转变为筑堤后逐渐形成的地上河，这是⼈
类历史时期以来黄河下游河道的第⼀次历史性⼤转折。

这⼀转折对黄河下游地区的地理环境和
⼈类⽂明的发展产⽣了极为深远的影响。

1.1黄河下游沉积速率⼤⼤加快我们曾经运⽤碳⼗四测年技术，对黄河下游不同埋藏深度的沉积
物样品进⾏了分析，由此计算出了从样品埋藏时⾄今的平均沉积速率。

平均沉积速率随时间的
变化已经点绘在图1(a)中。

可以看到，⼤约在距今2000～2300年处，曲线发⽣了转折，意味着
沉积速率急剧加快。

显然，这反映了战国中期筑堤以后，黄河下游河道沉积速率明显加快的事实。

(a)基于碳⼗四测年技术的黄河下游平均沉积速率随时间的变化 (b)河北平原历史城⾢和遗址的分
布(据⽂献[3])
1.2开始了黄河下游平原⼈类开发的历史黄河下游全⾯筑堤以前，下游冲积平原地区(即今河北平原)河⽔泛滥的频率很⾼。

在⼈类与⾃然作⽃争的能⼒尚⼗分低下的古代，只能避⽔⽽居，因⽽在这⼀地区很少发现新⽯器时代和春秋时代的城⾢和遗址。

然⽽，到了战国时代，城⾢和遗址迅速扩展到了整个河北平原(图1(b)).当时的黄河河道主要位于现黄河以北地区，即今天的河北平原地区。

这说明，始于春秋、盛于战国的黄河下游筑堤，是这⼀地区区域开发的先决条件。

筑堤是黄河下游地区⼈类发展史上的⼀⼤创举，揭开了这⼀地区⼈类开发史的篇章，使这⾥逐渐成为中华⽂明发展的重要地区。

筑堤使河道的位置相对稳定，保护了⼴⼤平原地区的城市和乡村免遭洪⽔灾害，对于黄河下游地区的经济繁荣是功不可没的。

1.3开始了黄河下游频繁决堤改道的历史地上河的不断向上加积，要求堤防也必须随之加⾼。

如果堤防的加⾼不能与河床淤⾼同步进⾏，或者局部堤段⽐较薄弱，难以抵御洪⽔，则在⼤洪⽔发⽣时，便可能发⽣漫溢或冲决。

如果决⼝之后不能及时堵⼝，则有可能发⽣改道。

在黄河筑堤以后的两千多年中，决⼝的频率有随时间⽽加快的趋势(图1(c))，这⼀⽅⾯是由于筑堤以后中游流域中⼈类对植被的破坏和坡地开垦活动随⼈⼝的增加⽽加剧，另⼀⽅⾯也与下游堤防的堤距逐渐变窄有关。

战国时期所筑的堤防，两堤去河均超过1
2.5km，两堤之间供泥沙堆积的空间较⼤，故河床淤⾼的速率不是太⼤。

后来，由于下游地区⼈⼝的增加，与⽔争地，使堤距变窄。

明清两代，推⾏“束⽔攻沙”的治河⽅略，也需要束窄堤距。

堤距束窄之后，可供泥沙堆积的空间减⼩了。

“束⽔攻沙”虽可增⼤⽔深，使流速加快；但⼤量泥沙被输送⼊海，使得河⼝延伸速率加快，河长增加、⽐降减⼩，由此抵销了⽔深增⼤的作⽤，使⽔流挟沙能⼒在经历了增⼤之后⼜复减⼩，故河道沉积速率最后还是增加了[4]。

所有这些因素都使河道决⼝的频率加⼤，黄河下游防洪问题越来越严重，成为中华民族和历代政府的⼼腹⼤患。

1.4对区域⾃然地理环境演变的影响黄河下游由⾮地上河转变为地上河之后，河流泥沙的堆积⽅式、平原地貌的塑造过程和与冲积物分布有关的⼟壤形成过程都发⽣了很⼤的变化，由此对平原⾃然地理环境的演化产⽣了深远的影响。

对此，我们在⽂献[4]已作了详细研究。

2黄河下游河道发育演变中的第⼆次历史性⼤转折
河道的历史性⼤转折，应该是在整个河流发育史上有重⼤意义的、改变了河流地貌演变的⽅向，并对河道周围地理环境产⽣了较⼤影响的变化。

前⼀节所说的黄河下游全⾯筑堤之后由分流分汊、⾃由摆动的河道，成为受⼤堤束范的地上河，⽆疑是⼀次根本性变化，⽽始于70年代初并在90年代迅速发展的黄河下游河道向⼈为季节性或⼈为萎缩性河流的转化过程，也是黄河下游发育演变史上的⼀次根本性变化。

图2(a)中点绘了黄河下游利津站历年⼩于50m3/s和⼤于1000m3/s流量天数随时间的变化。

可以看到，70年代后开始发⽣⼩于50m3/s的流量，且呈增加趋势，1990年后呈急剧增加的趋势，增⼤到每年150d左右。

⼤于1000m3/s流量出现的天数，从1970年以来迅速减少，到90年代减少⾄每年60d左右。

沿程向下，⼤于1000m3/s以上各流量级出现的天数迅速减⼩，⽽⼩于
1000m3/s各流量级出现的天数则急剧增⼤(图2(b)).由此可见，黄河下游进⼊了以低流量、超低流量为主的新阶段。

与此同时，在下游河道发⽣频繁的断流，断流天数逐年增加，断流起始点的位置不断上延，曾达到距河⼝700余公⾥的夹河滩站以上。

图2(c)显⽰，1972年前，利津站未发⽣过断流；1972～1990年，断流天数随时间的增加较慢；1991年以后，断流天数急剧增⼤。

可以认为，1991年以后，黄河下游已具有⼈为季节性或⼈为萎缩性河流的特征，河流的⽔⽂状况发⽣了重⼤的变化。

黄河下游⽔⽂状况的变化引起了剧烈的河床调整。

由于汛期⼤流量出现的机率⼤⼤减⼩，出现了汛期中⼩⽔挟带⼤沙的局⾯，导致河床的淤积部位发⽣了变化，绝⼤部分淤积在主槽中(图
3(a)).在⼈为季节性或⼈为萎缩性河流状态下，泥沙在主槽中淤积的⽐例沿程增⼤，这与流量沿程减⼩、漫滩机遇沿程减⼩是⼀致的。

⽽处于天然常流河的1950～1960年，情况则相反。

90年代以来主槽河床迅速抬升，不少河段主槽的河床平均⾼程甚⾄⾼于滩地的平均⾼程，形成⼆级悬河，即悬河中的悬河。

尽管随着主槽淤⾼，漫滩机遇会增多，滩地也会淤⾼，但河道与滩地的规模会⼤⼤减⼩，这与⾃然演变时期是不同的。

泥沙在主槽中的淤积使得主槽迅速萎缩。

图3(b)中点绘了黄河下游游荡段代表性断⾯平滩⽔位下的河宽和过⽔断⾯⾯积随时间的变化，可以看到河床萎缩的过程。

(a)利津站历年⼩于50m3/s和⼤于1000m3/s流量的天数随时间的变化 (b)1986～1994年间各级流量出现天数的沿程变化
(c)黄河下游利津站断流天数的历年变化图2黄河下游⽔⽂状况的变化 (a)1950～1960年与1987～1994年泥沙在主槽中的淤积量占全断⾯淤积量之⽐的沿程变化
前已述及，在黄河下游河道萎缩的过程中，泥沙主要淤积在主槽，使主槽过⽔断⾯减⼩。

这使得主槽的⾏洪能⼒下降。

主槽⾏洪能⼒可以⽤平滩流量来表⽰。

表1中列出了1985年、1994年和1996年黄河下游各站的平滩流量。

可以看到，由于河道萎缩，下游各站的平滩流量由4300～7600m3/s，减⼩为2800～3500m3/s.夹河滩站和⾼村站的平滩流量，10年间减⼩到原来的40%左右。

(b)黄河下游游荡段马寨断⾯平滩⽔位下的河宽和过⽔断⾯⾯积随时间的变化图3黄河下游的河床淤积与过⽔断⾯及河宽的变化
年份花园⼝夹河滩⾼村孙⼝洛⼝利津 1985 6800 7600 6900 4300 1994 3700 3700 2800 3400 3400 2800 1996 3500 3160 3500 3300 图4(a)中对黄河下游各站1950～1960年和1985～1996年两个时段3000m3/s流量下⽔位抬升速率的沿程变化进⾏了⽐较。

在1985～1996年这10年间，下游各站⽔位抬升了1.30～1.70m，平均抬升速率为0.12～0.15m/s.与处于天然状态下的1950～1960年间相⽐较，在艾⼭以上宽河段，除孙⼝站1950～1960年抬升速率很⼤外，两个时段的情形差别不⼤；但艾⼭以下窄河段，处于向季节性或萎缩性河流?涫逼?1985～1996年)的⽔位抬升速率为天然常流河时期(1950～1960年)的2.2～7.5倍。

这说明，转化为季节性或萎缩性河流以后，艾⼭以下窄河段主槽河底的抬升速率⼤⼤增加了，⽽艾⼭以上的宽浅游荡河段的变化则不是很⼤。

这与断流天数从夹河滩向下急剧增⼤、⼩流量持续天数也按同⼀⽅向增⼤有直接的成因联系。

应该指出，虽然后⼀时段艾⼭以上的宽浅游荡河段的⽔位抬升速率与前⼀时段差别不⼤，但后⼀时段进⼊下游的年沙量仅为8.3亿t，为前⼀时段的⼀半左右。

这说明，在艾⼭以上的宽浅游荡河段，70年代以来中游⽔⼟保持使⼊黄泥沙⼤幅度减少所导致的减缓同流量下⽔位抬升的效果，已为来⽔量的⼤幅度减⼩所抵消；⽽对于艾⼭以下窄河段⽽⾔，来⽔减少与频繁断流所产⽣的效应，⼤⼤地超过了中游⽔⼟保持所产⽣的减缓该河段⽔位抬升速率的效应。

(a)黄河下游各站1950～1960年与1985～1996年两个时段3000m3/s流量下⽔位的沿程变化
(b)“96.8”洪⽔的传播速度与历史上同流量级洪⽔平衡传播速度的⽐较(据⽂献[6]的数据点绘) (c)黄河下游柳园⼝⾄府君寺河段每5年中平均每年横河、斜河出现次数随时间的变化 (d)1950～1959年间处于⾃然状态时和1984～1994年间处于河床萎缩时黄河下游横河、斜河机率的沿程变化图4黄河下游第⼆次⼤转折对防洪的影响。