黄河流域生态保护和经济社会高质量发展的实现途径

2019-01-15 23:45张红武
中国水利 2019年23期
关键词:水沙调水黄河流域

张红武

(清华大学,100084,北京)

习近平总书记在2019年9月18日主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上,讲到保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计,将加强黄河流域生态保护和高质量发展首次提升到国家战略的高度。为贯彻落实习总书记的讲话精神,推进黄河流域生态保护和高质量发展,笔者结合黄河流域的实际进行分析研究,提出黄河流域生态保护和经济社会高质量发展的实现途径。

一、科学治理是实现“让黄河成为造福人民的幸福河”远大目标的途径

黄河流域历史上由暴雨洪水和冰凌洪水造成的水灾遍及全河,尤其下游河道“善淤、善决、善徙”,两三千年来称之为“三年两决口,百年一改道”,洪灾波及范围纵横达25万km2。洪流所到之处,房屋被埋、良田沙化、河道淤塞、人畜湮没,在造成严重经济损失的同时,对环境也造成严重而持久的破坏。

而今的黄河,受水库与水土保持工程拦截等影响,进入下游的基流减少,沙量更是大幅度减小,洪水出现概率明显变小,导致河道输沙效率较低;宽裕滩区与河道工程边界同流量不大的洪水不相适应;宽河固堤方案限制了滩区经济发展,人—地—河三者交互矛盾激烈显现,且开放滩区的呼声越来越高。河流管理时要求滩地必须保持滞洪沉沙的功能属性,但又不去破除当地为防止洪水漫滩在滩地大规模修建的生产堤,一旦来了洪水,不得不将“不上滩”作为水库的调度指令,形成了敢说的(要让洪水上滩行洪)不敢干、敢干的不敢说的尴尬局面。

黄河上游亟须治理之处主要在宁夏—内蒙古河段 (简称 “宁蒙河段”),近几十年来因水沙关系失衡,河床淤积加重,主槽萎缩,汛期多沙支流突发性洪水易淤堵干流形成“沙坝”而引起决堤洪灾,非汛期封河后冰下过流断面小,上游开河后易卡冰结成“冰坝”而导致决堤凌灾。此外,黄河中游的小北干流河槽淤积严重,冬季大量流冰进入壶口至潼关河段,冰块壅塞形成冰坝会导致冰凌灾害。且在潼关以上入黄的支流渭河,其下游也处于洪灾频发的状态。

对于最为重要的黄河下游河道与滩区治理,笔者认为可利用“两道防线”进行:在现有河弯工程与改建的“束流控制工程”强力约束下,靠溜险工及控导工程与以生产堤为基础改造成的防护堤,共同构成第一道防线,发挥控制流路、束流输沙及避免中常洪灾的作用;在已基本完成标准化建设的大堤上有目的地修建防滚河工程,成为第二道防线;再结合大堤至控导工程及村庄至大堤的道路,通过加固后形成格堤,可有计划淤滩治滩。

防护堤按10000 m3/s流量设防,尽管按现在洪水频率曲线看,防洪标准不高,但在干支流水库调控下,下游以后出现的流量难大于此。故需将防护堤采用水力插板筑堤技术高标准修建,该技术具有安全稳定性能好、工程造价低、施工速度快、占地少等优点;新建或上延下续的河道整治工程可采用预制板桩组合坝结构。2016年年底推荐按此技术在黄河三角洲北部利津县刁口乡海域修建的海堤,不管是2018年的“温比亚”,还是2019年的“利奇马”台风,都“有惊无险”。而相距约20 km的桩西油田海堤,虽然2018年经过加固修建,“利奇马”台风期10余km海堤仍然严重毁坏,甚至局部堤段基础被冲毁,破口涌进的巨量海水形成汪洋一片,大量石油生产井被迫关闭。这些事例说明利用新技术修建海堤,对于保护黄河三角洲意义非凡。

由黄河勘测规划设计研究院有限公司主持的“黄河下游河道输沙阈值及水沙调控作用潜力”研究表明,为实现治河与惠民双赢,在下游来沙减少很多的条件下,通过对河道形态和空间结构的人工干预,可将滩地改造为“高滩”“二滩”“嫩滩”。 其中“高滩”作为生态移民安置区,相当于将“高滩”作为宽滩区稀遇洪水行洪空间以外的区域而“解放”出来;“二滩”为高滩与控导工程之间的区域,发展高效生态农业、观光农业等,相当于将“二滩”划为超标准洪水上滩行洪的空间;“嫩滩”则作为湿地生态区,与河槽一起承担常态中小流量下行洪输沙功能。显然,该方案从生态视角解析出河道理想形态,揭示了宽滩河流空间的城镇功能、农业功能及生态功能属性,将引导黄河下游走向生态治河新时期。若该课题成果与“两道防线”方案结合,以“第一道防线”保障“二滩”和“嫩滩”相对位置的稳定性,通过中水河势稳定控制、河槽输沙能力提升的机理与技术研发,确保“河床不抬高”,实现黄河下游宽河段中水河势稳定控制与特殊洪水行洪共适应的良性治理目标。

二、修建古贤及大柳树工程是形成黄河水沙调控体系主体构架的实现途径

黄河流域经济社会因缺水导致发展缓慢的现状,实际还威胁着生态系统的健康稳定。再加上人口增长过快,产业结构不合理,导致各行业用水竞争激烈,区域生态与经济发展关系难以协调,严重阻碍了经济社会的发展。水利科技工作者应该攻坚克难,正确把握生态环境保护和黄河流域高质量发展的关系,并提出能够将两者成为辩证统一关系的途径与具体措施。

尽管人民治黄取得了举世瞩目成就,但要看到当前黄河仍存在的突出困难和问题,流域生态环境脆弱,水资源保障形势严峻,尤其是黄河水沙调控体系的主体构架至今还没形成。

2013年国务院批复了《黄河流域综合规划(2012—2030 年)》,提出“以增水、减沙、调控水沙”“构建完善的水沙调控体系、防洪减淤体系、水土流失综合防治体系,以及流域综合管理体系”的治黄总体布局。规划了以干流龙羊峡、黑三峡、古贤等7座大型骨干水库为核心的黄河水沙调控体系。而今只建成的4座大型骨干水库,刘家峡库容不大,水沙调控能力较弱,三门峡水库为避免潼关高程抬升不能蓄水运用。真正具有调控作用的大型骨干水库只有龙羊峡、小浪底两座相距数千公里的水库,之间缺乏有较大水沙调节能力的骨干工程,更缺乏具有承上启下作用的关键水库。从而不能对宁蒙河段、小北干流以及下游进行泥沙与水资源调节,无法满足流域生态保护和治理调控的需求。

为支持流域省(自治区)打赢脱贫攻坚战,解决好流域群众特别是少数民族关心的防洪、饮水、生态安全问题,促进民族团结、维护社会稳定,在习总书记为解决 “黄河水少沙多、水沙关系不协调”这一黄河复杂难治的症结而指出“要紧紧抓住水沙关系调节这个‘牛鼻子’”正确思路的条件下,在干流首先要上马古贤及大柳树工程,尽快构建水沙调控体系主体框架,完善水沙调控机制。

调水调沙效果主要取决于冲沙排沙时是否有水有沙可调。目前小浪底水库有效库容不断减小,单库调水调沙库容不大、水动力不足的局面已经显现,预估2040年前后拦沙库容将淤满,届时下游河道仍将继续淤积。特别是小浪底入库缺乏高含沙较大洪水这个必要条件,从而直接影响小浪底单库调水调沙效果。能为黄河中下游提供足够水流动力的古贤水利工程,位于黄河中游北干流河段,基本可解除壶口至潼关河段冰凌灾害风险,开发水能资源,为“黄河金三角”及两岸地区经济社会发展和改善生态提供保障,形成230 km2的水库面积,可大大改善两岸生态环境、地下水环境和区域小气候,并同小浪底水库联合运用后,对黄河下游防洪减淤作用显著。同样应引起重视的是,该水利工程可根本上改善小北干流和潼关河段不利的水沙关系,通过冲刷降低潼关高程,有效恢复渭河下游河槽行洪输沙功能,大幅度减少三门峡库区库容损失,提高发电效益,还能使该水库发挥削减下游洪水的作用。

能为全河水沙调控提供强大水流动力的黑山峡工程,水利部推荐的方案为大柳树枢纽工程,位于黑山峡出口以上2 km处,是黄河上游最后一个可建高坝大库的坝址。在此建高坝可形成大型水库,并能长期保持巨大的库容;在全河调水、调沙、调电中发挥承上启下功能,战略地位重要。清华大学、北京大学、中国科学院等10多家单位联合开展的 “宁蒙黄河治理对策研究”结论表明:黑山峡水利工程通过对上游梯级发电流量反调节和专门的水沙调控,能有效增加河道内汛期的输沙水量,对宁蒙河段及中下游河道保持久远的调水调沙功能,即可扭转黄河宁蒙河段水沙失衡及河情恶化趋势,并与中游骨干工程联合运行,为黄河下游冲沙减淤提供水流动力;通过水库调蓄并提高下泄水温,使宁夏河段不再封河,基本解决内蒙古河段上段的冰塞问题,并消除洪水危害;远期作为国家“四横三纵”水利布局中重要的控制性骨干工程,能够调节南水北调西线工程入黄水量,实现黄河流域水资源合理配置,提高调水调沙效果的可持续性,确保黄河长治久安。

三、以外流域调水支撑黄河水资源配置是流域生态保护与高质量发展的实现途径

习总书记重要讲话体现了生态文明思想,我们在黄河流域生态保护过程中,就必须按照生态系统的整体性、系统性及内在规律,统筹考虑黄河流域自然生态各要素,树立整体保护意识,对不利于生态良性转化的行为进行有效管控,实施综合治理。必须把经济活动、人的行为限制在黄河流域自然资源和生态环境能够承载的限度内,因地制宜构建绿色产业体系和空间格局,引导形成绿色生产方式和生活方式,用长期视角来制定黄河流域保护与发展规划,走一条可持续发展的道路。切不可不顾黄河实际条件,盲目进行治沙、治山,更不可搞突击式、粗放式、过度追求短期利益的发展。习总书记肯定了甘肃省大力建设旱作梯田与陕北修筑淤地坝等做法,体现了“给自然生态留下休养生息的时间和空间,实现经济社会发展和生态环境保护协同共进”的理念。历经20年实施的退耕还林(草)工程,在改善黄河流域生态环境方面成效显著,今后还应继续退耕还林(草),巩固并扩大其对区域生态保护的成果。

黄河流域分布着国家重要城市和经济区、重要能源基地、粮食主产区、重要生态功能区,土地、煤炭、石油、天然气等资源丰富,对支持国家经济发展的潜力巨大。随着“一带一路”倡议实施和我国经济转型升级,我国沿海地区及“一路”沿线各国和我国西部地区交流合作、产业链接、资源整合将越来越深入,对黄河流域战略腹地支撑作用的依赖将愈加迫切。黄河相关地区具有“富甲能源热土,惟缺水资源”的突出特点,存在资源性与工程性缺水,水资源先天不足与水生态失衡的状况,一直是黄河流域大部分地区协调生态与经济、社会发展关系最为关键的制约因素,黄河以其有限的水资源支撑着流域内外广大地区经济社会的发展,华北大平原和胶东等相关地区发展与生态环境保护日益对黄河供水提出更高要求,但又不得不为黄河输沙减淤、维持河槽过洪能力提供必要的水量,客观上决定了不能不顾黄河流域及相关地区经济社会发展与河道自身健康需要而将水主要用在中上游的生态修复治理上。因此,必须实施外流域调水,才能破解黄河水资源这个生态保护与流域高质量发展的最大刚性约束,至少应将此作为黄河流域与华北地区生态环境美好、经济腾飞的长期战略措施。

南水北调西线调水方案已经过长期论证,且仍在不断优化之中,实施后可减少气候变暖对长江流域洪灾影响。但跨流域调水工程,易引发复杂的地方利益博弈难题,也会减少长江上游水力发电量。然而西藏丰富的水资源及特殊的地理位置,不仅可补充西线方案四川省调水区所需水量,也是解决我国西北及华北大平原水资源短缺的潜力所在。为减少对生态环境影响及便于分期扩大规模,可在冻土层以下埋设输水管道,将藏水外调,洪水期多引蓄灾害水,在四川缺水期调控补水,也可向云南等缺水地区调水。由于西藏与这些地区水系密切相关,即可通过不同河段及不同河流的沟通,实现相关地区的水资源优化配置。同西线调水方案相结合,即是“川水济黄、藏水补川”方案。例如先在昌都(澜沧江在当地年径流230亿m3)至江达一带沟通澜沧江水系和金沙江水系,即不难将金沙江与雅砻江连通,再由南水北调西线调水线路,进入黄河上游支流贾曲自流入黄(贾曲口高程3442 m),下距黄河目前唯一能够长期保持巨大有效库容的龙羊峡水库数百公里。由于藏水补川系以弥补西线方案四川调水区水量为目的,沟通区内相关水系的具体线路较为灵活,不必对海拔高程有过高要求,还可充分利用已建或规划的梯级水利枢纽。

为增大藏水外调规模,可连通怒江和澜沧江水系,择机再与雅鲁藏布江相连,通过向黄河调用雅鲁藏布江水量,实现黄河战略性水资源科学配置,增加黄河生态与上游农业用水量,加大黄河上游部分地区和邻近的河西走廊地区植被与农作物种植面积,真正为国家供水安全、能源安全、粮食安全、生态安全和社会稳定提供水资源保障,持续支撑经济社会的高质量发展。

四、建立新型举国体制与省(自治区)联席会议制度,是“共同抓好大保护,协同推进大治理”的实现途径

黄河黑山峡至陕晋峡谷段通过能源资源腹地,两岸位居要隘枢纽,黑山峡与古贤水利工程不仅有利于区域生态环境建设,而且能促进区域经济协调发展,成为增强国民经济持续健康发展的内生动力,事关人口集中贫困区、革命老区的发展,事关西部经济腾飞与国家生态安全大局,应从国家发展角度利益统筹谋划,开展顶层设计,切实推动黄河流域生态保护和高质量发展迈出坚实的步伐。

黄河治理开发与流域生态保护按行政区域由相关省(自治区)联合协同进行,既便于牢固树立“一盘棋”思想,又能提高治理保护效率和效益。为确保工作持续推进,须建立行之有效的省(自治区)联席会议制度,成立合作协调管理机构。建议国务院负责该机构组建、领导与宏观指导,联席会议由国家发展改革委牵头,相关部委和相关省(自治区)参加,制定相关政策,统一规划,协调相关部门主体利益分配关系。通过协商机制、联动机制、互补机制形成巨大合力,由此能从国家和省(自治区)层面研究相关问题,提出措施和任务,协调和解决区域成员之间、成员与省(自治区)之间的矛盾和问题,对难以协调的问题由管理机构裁决并督促执行,维护区域合作发展的公正性,构建法制基础和共同制度化管理的运行机制。

建立新型的举国体制,才能更好发挥我国社会主义制度集中力量干大事的优越性,注重保护和治理的系统性、整体性、协同性,实现经济社会发展与人口、资源、环境相协调,从行动上落实习近平总书记“共同抓好大保护,协同推进大治理”讲话精神。

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