黄河泥沙特点及治理实践评述

黄河泥沙特点及治理实践评述
黄河泥沙特点及治理实践评述黄河,全长约5464公里，流域面积约79.5万平方公里，是中国境内长度仅次于长江的河流，它发源于青海省青藏高原的巴颜喀拉山脉北麓的卡日曲，呈“几”字形流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南及山东9个省，最后流入渤海。

在中国历史上，黄河及沿河流域的人类文明带来很大的影响，是中华民族最主要的发源地之一，所以中国人一般称其为“母亲河”。

黄河是中国第二长河，世界第五大河。

目前的研究状况及进展
一、黄河由于中段流经中国黄土高原地区，因此夹带了大量的泥沙，所以它被称为世界上含沙量最高的河流。

笔者经阅读多篇论文对黄河水沙的基本特点和变化趋势概括如下：
（一）黄河水沙基本特点
1.深化和完善，水少沙多，含沙量高
黄河是世界罕有的多沙河流，实测年平均水量464亿m3，沙量15.6亿t，平均含沙量33.6 kg／m3，年沙量和含沙量是中国各大江河之首。

黄河的水量不及长江的1／20，沙量却是长江的3倍。

像黄河这样沙量大、水量少、含沙量高的河流，在世界大江大河中是罕见的。

2．水沙异源，分布不均
黄河流域自然地理条件差别较大，水沙来源地区分布非常不均。

水量主要来自河口镇以上，占总水量的54％，而且是清水，该地区来沙量仅占到总来沙量的9％；沙量主要来自河口镇～龙门区间，来沙量占到55％，来水量仅占14％。

黄河上游的水量主要来自贵德以上。

而产沙集中在中游的黄土丘陵沟壑区，黄河的泥沙和粗泥沙总量中，约有3／4集中在11和10万km2区域，其中一半又分别来自5和3.8万km2区域。

3 . 水沙年际变化大，年内分配不均匀
黄河水沙存在丰、枯水年交替出现，年际变化大的特点，如花园
口站实测水沙量变化过程出现了1922～1932年11年和1969～1974年连续6年的枯水系列。

由于暴雨落区的不同来水并不完全与来沙同步，出现各种丰、平、枯水沙年组合。

水沙量年际间差别较大，年水量最大最小的比值约为3.1～3.4，年沙量最大最小的比值约为4～10。

水沙在年内分配也不均匀，主要集中在汛期（7～10月），汛期水量占年水量的60％左右，汛期沙量占年沙量的85％以上，集中程度更甚于水量。

同时又主要集中在暴雨洪水期，往往5～10天的沙量可占年沙量的50％～90％，支流沙量的集中程度又甚于干流。

高度集中的泥沙形成高含沙量洪水。

（二）黄河水沙变化趋势
1 水量稳定减少，水资源日趋紧张
近十几年来，黄河水量持续减少，1986年以来水量比多年平均减少30％以上。

水量减少是流域气候变化和人类活动的影响共同造成的。

随着黄河流域的开发治理，用水量在不断增加，现已达
年均260多亿m3，占到黄河天然径流量560亿m3的近一半。

今后对黄河用水量的需求将继续增加，据估计，到2010年黄河缺水量将达到40亿m3，2030年和2050年均分别达到150和230亿m3。

因此即使气候条件恢复正常，黄河水资源日趋紧张的趋势仍不可避免。

2 沙量减少并不稳定，出现两极分化趋势
黄河沙量伴随着水量减少，1986年以来沙量减少近40％。

一方面由于近期大暴雨较少，另一方面上中游水利水保综合治理措施起到减沙作用。

但治理措施在暴雨条件下作用甚微，因此沙量减少并不稳定，在一般降雨年份水量减少较大，而在发生高强度大暴雨的年份出现高含沙量洪水，沙量仍很大，出现两极分化趋势。

二、针对黄河泥沙的处理问题，古往今来，不少专家学者都曾探索和提出过不同的方略。

新中国成立后，随着对黄河泥沙问题认识的逐步深入和泥沙处理工程实践的不断发展，泥沙处理的方略也在不断按其发展过程大体可分为以下几个阶段。

1“蓄水拦沙”对策
建国以后，在下游采取“宽河固堤”方针、保证防洪安全的同时，
积极进行了根治黄河的研究和探索。

这一时期治黄思想从着重于送水沙入海，转变为将水沙拦截在中上游，提出“除害兴利、蓄水拦沙”，以“达到综合性开发目的”的治河方略。

依据这一方针，计划在黄河的干流上修筑二三十个大水库大电站；在较大的支流上，修筑五六百个中型水库；在小支
流及大沟壑里修筑两三万个小水库；同时用农、林、牧、水结合的政策进行水土保持。

把大小河流和沟壑变为衔接的阶梯的蓄水和拦沙库，同时利用水发展林草，利用林草和水库调节气候，分散水流，把泥沙拦在西北，使黄河由浊流变清流，使水害变水利。

2 “上拦下排”的泥沙处理对策
1964年，“上拦下排”的治河思想得以明确〔3，5〕，有关部门一方面在黄河中游进行调查研究，总结经验，抓紧进行“上拦”工程的试验和探索，一方面在下游加强“下排”措施，大力恢复下游河道的防洪能力，在1962年3月三门峡水库由“蓄水拦沙”改为“滞洪排沙”运用后，及时提出了第二次大修堤的计划，到1965年，共完成土石方6000万m3，一些比较薄弱的堤段进行了重点加固，河道整治工作也重新展开，从而使下游排洪排沙能力逐步得到了恢复。

在60至70年代“上拦”工程的实践中，虽然水利水保工作经历了1960～1962年困难时期及“文化大革命”的影响，但仍取得了较大成绩。

60年代，黄河中游河龙区间及汾河流域水土保持和水利措施年均减沙量占同期输沙量的17％；70年代，整个黄河中游水土保持和水利措施年均减沙量占同期输沙量的25.6％，其中坝地和水库的减沙比例最大，分别占总减沙量的43.1％、26％。

3 “拦、排、放”相结合的泥沙处理对策
由于黄河河道持续淤积，而三门峡水库集中排沙又加重了河道的淤积，因此在60年代初就有学者提出了“分流治理黄河并淤灌黄淮海平原”、“把黄河水喝光吃净”的大放淤设想。

1975年以来，黄河下游进行较大引洪淤滩共有10处，共淤土地2.0万hm2，放淤量约1.7亿m3，效果较好。

淤滩可以减低滩地横比降，减少串沟、堤河，增加河道防洪能力，同时选择恰当的时机实施人工引洪淤滩，清水回槽，
对河槽减淤也是有利的。

1970年以来，黄河中下游的放淤工程尤其是黄河下游的放淤固堤实践有较大发展，截止1999年底，河南、山东河务局共完成淤临、淤背的堤防长度600余km，淤筑土方5.3亿m3。

放淤固堤对河道防洪起到很大作用，但由于规模小，对河道减淤作用很小。

4 三门峡水库“蓄清排浑”与“调水调沙”对策
吸取“蓄水运用”和“滞洪排沙”运用的经验与教训，三门峡水库于1973年11月开始采用“蓄清排浑”调水调沙控制运用，在来沙少的非汛期蓄水防凌、春灌、发电，汛期降低水位防洪排沙，把非汛期淤积在库内的泥沙调到汛期，特别是洪水期泄排出库。

通过这一阶段的“蓄清排浑”调水调沙控制运用表明，在一般水沙条件下，潼关以下库区能基本保持冲淤平衡，遇不利的水沙条件，非汛期淤积还不可能全部排出库外，有利水沙条件可能微冲或保持冲淤平衡，三门峡水库保持了一个长期有效
的库容，为发挥综合效益提供了保证。

三门峡水库蓄清排浑运用期间，下游河道沉积速率有所减缓，1974～1988年全下游平均年均速率0.07m/a，比1965～1973年回淤期减小30％。

通过三门峡工程“蓄清排浑”调水调沙控制运用的实践，丰富和发展了水库泥沙科学及水沙调节理论。

但应当指出的是：“蓄清排浑”运用方式，是针对三门峡水库的特定条件形成的，有其特殊性。

三门峡水库改建成功，说明通过汛期降低坝前水位，可以保持平滩以下的槽库容。

改建时对下游河道的减淤作用并没有过多的考虑。

随着龙羊峡等大型水库投入运用，汛期的基流与洪峰流量均在减小，冲刷能力减弱，三门峡水库的运用面临汛期“无水”排沙的新情况，即使是再降
低水库的运用水位，也很难保持库区冲淤平衡，且利用小流量排沙会使下游河道进一步恶化，对防洪极为不利。

由于三门峡水库“蓄清排浑”运用方式调节能力十分有限，不可能获得较大调节库容和较强的泄空冲刷条件，使出库含沙量的增幅受到限制，无法充分利用下游河道可能达到的输沙能力输沙入海，使黄河水资源的利用受到限制。

黄河的问题不仅是洪水威胁很大，水少沙多、水沙不平衡也是造成下游河道淤积的重要原因。

单纯的“上拦下排”也有局限性。

如果在黄河干流上修建一系列大型水库，实行统一调度，对水沙进行有效的控制和调节，使水沙由不平衡变为相适应，就有可能减轻下游河道淤积，甚至达到不淤或微淤。

按照这一设想，人们提出了依靠系统工程，实行调水调沙的治黄指导思想。

调水调沙主要依靠干、支水库（也有人提出在下游修建平原水库或东平湖）的运用来实现。

依照上述治理方略，规划的总体布局为：在黄土高原重点治理区建设以治沟骨干工程、植树种草为主体的综合治理工程体系，兴利减沙；在黄河上中游兴建一批水利水电工程，形成以龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡和小浪底七座骨干水利枢纽工程为主体的黄河水沙调控体系；在黄河下游建成以堤防、河道整治工程为主的下排工程，结合挖河淤背固堤，淤筑相对地下河；加强并完善防洪非工程措施，结合上中游水土保持建设，形成防洪减淤体系。

其中，淤筑相对地下河的设想是：将大量引黄泥沙淤筑在堤防两侧（主要是背河一侧），逐步使其淤高淤宽，这样，既能逐步改变下游“悬河”
的险恶局面，又能长期妥善处理引黄泥沙，这是开发治理黄河下游的新举措，是寓除害于兴利之中的一项战略措施。

目前黄河泥沙治理技术分析
“拦、排、调、放、挖”作为黄河泥沙的综合处理体系，其核心为：产生的泥沙往何处摆放，以及通过什么途径和方式摆放。

“拦”主要是上中游地区的水土保持，特别是多沙粗沙区重点支流的治理工作。

同时利用干支流水库拦截部分泥沙。

“排”就是利用河道输沙入海，黄河下游河道具有很强的输沙能力，在进一
步搞好河道整治和河口治理的条件下，将大部分粒径小于0.05mm 的泥沙输送入海。

“调”是运用干流水库调节水沙过程，减少河道淤积。

“放”包括淤灌和放淤改土、淤背固堤和淤筑相对地下河；“挖”是通过水利工程措施进行挖河清淤积，改善河道条件，理顺河势，加固堤防。

人们在长期治黄的实践中认识到，黄河泥沙的处理利用是个复杂而庞大的体系，不是一种措施就可以完成的。

因此“拦、排、调、放、挖”综合治理体系，是在人民治黄的实践中不断发展、完善的，是在认识到黄河泥沙问题复杂性的基础上建立起来的，各对策之间有很强的关联性。

分析“排”、“调”之间的关系不难理解，调水调沙的目的是充分发挥和加大库区及河道的排沙能力，显然，“调”是“排”的前提和基础，“排”是“调”的落脚点和目标，两者相辅相成、密不可分。

“挖”、“放”之间的关系也同样如此，两者是一有机的整体。

因此，“拦、排、放、调、挖”仍可归结为“拦、排、放”的范畴。

就“排、调”而言，鉴于黄河上中游水土保持的复杂性、长期性和艰巨性，在黄河泥沙来量尚不能根本减少的情况下，通过多种技术手段，采取各种行之有效的途径和举措，充分挖掘河道自身的“排”沙能力，力求河道少淤甚至不淤，是目前黄河泥沙所有处理对策中最具生命力的一项举措。

“排、调”对策体现了，充分运用了黄河所特有的水流泥沙运行规律，这是其它泥沙处理对策所不具备的，因此，“排、调”对策应当成为今后泥沙处理
对策的中心措施。

但如何进行水库调水调沙，仍需进一步研究论证。

总之，黄河泥沙处理是个长期的艰巨的工作，泥沙处理的各项对策都有其自身的优势和针对性所在，在今后的实践过程中，随着治黄事业的发展、随着科学技术和经济实力的不断提高，不同的泥沙处理对策在不同时期应多方并举、有所侧重、统筹考虑、不断调整，在大力开展水土保持综合治理的同时，建立水沙调控体系并优化调度，合理处理利用水沙，才能充分发挥“拦、排、调、放、挖”综合治理体系的主体效应。

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