简析治河史 探黄河现代治理之策

2021-06-16 10:28赵广举穆兴民孙文义
人民黄河 2021年6期
关键词:治河水患河道

赵广举,穆兴民,高 鹏,孙文义

(1.西北农林科技大学 水土保持研究所 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌712100;2.中国科学院 水利部 水土保持研究所,陕西 杨凌712100)

古时之“河”专指黄河,据信自汉以后方有“黄河”之称。尽管其泛滥频繁,但孕育了世界四大文明之一的中华文明[1]。其他三大文明已成为历史,而黄河所孕育的中华文明依然生机勃勃。黄河发源于青藏高原,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等9个省区。黄河流域是我国重要的粮食生产核心区、能源富集区,也是工业原材料和基础工业基地[2],在我国社会经济发展和生态文明建设格局中具有重要的地位。黄河宁,天下平。随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为重大国家战略,黄河水患治理更是实现重大战略的前提和基础。

流域水沙时空不协调是黄河下游洪涝灾害频发的根源。与世界大河相比,黄河水沙在时间及空间上存在水少沙多、水沙异源、水沙过程不协调的特点,从而显著降低了黄河下游的输沙能力。黄河是世界诸大河流输沙量和含沙量最大的河流,年均进入黄河下游天然径流量大约560亿m3,而输沙量高达16亿t,年均含沙量28.6 kg/m3。黄河径流量60%来自兰州以上,而90%的泥沙来自河口镇到三门峡区间,且其中的80%又来自河流右岸,从而显示出水沙异源的特点。黄河下游的水沙集中在汛期,而中游龙门及渭河华县、汾河河津及北洛河的头站等4个水文站汛期来水量占下游汛期来水量的59.2%,同期来沙量占比却高达85.6%。黄河下游进入华北平原,中游水土流失产生的泥沙被淤积在下游河道而成为“悬河”,同时下游的洪峰90%来自中游地区,特别是龙门、河津、华县和头,因此中游地区的洪水及泥沙成为黄河下游洪灾的策源地[3]。

黄河中游地区降水年内分布不均,常以暴雨形式出现,加之黄土高原土壤结构疏松,植被受到人为破坏,区域水土流失异常严重[4]。中游短历时、高强度暴雨产生大量泥沙,通过沟道、支流进入黄河,使得下游河道淤积,行洪能力不断降低,进而引起黄河下游频繁发生决溢、改道。自先秦到1949年的2 500多a间,黄河下游共决溢1 590余次,较大的改道发生26次,其中5次重大改道[5],影响北达天津,侵袭海河水系,南抵江淮,侵袭淮河水系,纵横25万km2。水患所至,“城郭坏沮,稸积漂流,百姓木栖,千里无庐”。因此,黄河治理历来是安民兴邦的大事。历史上,许多治河专家为平息黄河水患进行了不懈的探索和实践,但鉴于对黄河流域自然地理、气象水文特征认识的局限性,对黄河水患的治理基本集中在下游防洪减灾,并未从源头根治,以致长期以来黄河屡治屡决的局面未得到根本改观,黄河安澜一直是人们心中的愿景。

1 历史时期河患及其治理

纵观黄河在历史时期的溃决状况,可以看出黄河溃决频次不仅与流域自然演化密切相关,而且受不同时期人类活动对流域下垫面干扰的影响。根据黄河水患发生的频次,大抵可将其分为两个时段,即唐代以前与宋代以后,见图1。唐代以前,黄河流域人口较少,人们大多沿河而居,对流域的垦殖程度较轻,上中游水土流失轻微,河患发生频次相对较低。宋代以后,人口剧增,农业垦殖活动不断增强,黄河中游的黄土高原水土流失不断加剧,下游淤积严重,导致河患发生频次显著增加。

图1 历史时期黄河溃决次数

秦代以前,史料记载相对较少,流传较广的属“大禹治水”之传说。在尧舜时期,黄河洪水泛滥,禹采用“疏顺导滞”的方法,利用水流的自然特征,依地形将淤塞的川流疏通,引洪至河道、洼地或湖泊,从而平息水患。禹的治河策略以“疏”为主,这也是此后黄河下游水患治理的主要对策之一。

在《黄河水利史述要》一书中,对黄河洪水及其治理有较为系统的论述。据记载,春秋战国时期黄河发生溃决3次、漫溢1次,3次决口并非洪涝灾害导致,而是战争中人为溃堤,目的是击退敌方来攻[6]。因记载缺失,加之地广人稀,黄河虽有决溢但灾害损失并无记录。至西汉时期,黄河决溢发生次数较多,尤其从公元前168年(汉文帝十二年)至公元11年(王莽建国三年),决溢达10次之多(见图1),且多发生改道。为此,各国修筑河堤防御洪水,其中对黄河堤防建设与堵口策略尤为重视。由于河道不断淤积,堤防过于狭窄,阻碍了洪水下泄流路,因此以“修堤堵口”为主的治河策略虽暂时缓解了水患,但仍未能解决河床不断淤积抬高的状况。

东汉明帝十二年(公元69年),在著名水利工程师王景的策划主持下,溃决了60余a的黄河得以修治,整个下游从荥阳(今河南荥阳东)至千乘(山东旧高苑县北),河道治理千余里,历时近两年。其治河的策略以“筑堤”“理渠”为主,有效平息了黄河水灾。自此之后的800余a中,黄河河道相对稳定,下游溃决较少。关于这一时期黄河安流的原因引发了诸多争论,有学者认为该时期历史文献记载缺失,无法考证;部分学者认为黄河安流归功于王景治河有方;此外,也有学者认为黄河中游人口减少,耕地由农转牧,植被状况有所改善,减轻了下游河道淤积。

隋唐时期,我国结束了长期分裂的局面,使得农牧生产力得到了恢复和发展,黄河流域农田水利与漕运事业蓬勃发展。五代十国时期,战乱不断,黄河决溢尤为严重,出现多年连续决堤,55 a的时间累计18 a决口,决溢地点三四十处。尽管当时朝廷重视堵口和堤防的管理,但战争频繁,难以有效遏制黄河水患的发生。

北宋时期,随着北方游牧民族农业化进程的推进,黄土丘陵沟壑区农业垦殖活动大力开展,生态环境恶化,水土流失加剧,加上河道行水时间长,黄河下游地区河床淤积严重,水患多于之前。从建隆元年(公元960年)至天圣五年(公元1027年),黄河长期处于频繁决口状态,宋王朝“发丁夫三万八千,卒二万一千,钱五十万”方堵住决口[6]。北宋时期的黄河河道变迁剧烈,下游溃决严重,为开展有效治理,朝廷提出了治河责任制,并大力发展治河措施与河工技术。埽工便是这一时期提出的水工建筑物,既可护堤抢险,又可堵口。为适应治河需要,还主张开挖引河,疏浚河道。因此,北宋时期黄河治理在堵口技术与机械疏浚方面得到了发展。

明代前期,黄河水患依然严重,决溢频发,黄河河患多发生在河南境内,尤集中在开封上下;河道变迁频繁,南北飘忽不定。治河策略上,重北轻南,以保漕为主,这就形成了“北岸筑堤,南岸分流”的治河措施。明末清初40余a的战乱,黄河堤防失修,下游多次决口。顺治十四年(公元1657年),吏部左侍郎朱之锡总督河道后,多次整顿河道,提出河政十事,连续修堵多处决口,对治河作出了一定贡献。清代200余a间,黄河决溢次数远超之前历代,大小决溢近70次。至道光年间,黄河河道淤积更为严重,已出现“堤外河滩高出堤内平底至三四丈之多”“城郭居民,尽在河底之下,惟仗岁请无数金钱,将黄河抬于至高之处”[6]。因此,乾隆年间的河工孙嘉淦与赵翼分别提出分洪防决与两河轮换以防溃决的建议。同时,清代在治河实践中,改进和发展了河防技术,在筑堤工程、放淤固堤、抢险堵漏、埽坝工程等方面取得了长足进步。此外,明清时期的部分治河专家对黄河水沙规律有了一定的认识,形成采用水土保持措施进行治河的理论,如“沟洫治河”论、“治水先治源”论、“滞沙澄源”论。虽然这些治河理论在实践中没有应用,但反映了明清时期对黄河水沙运行规律认识的深化。

清末咸丰元年(1851年)至宣统三年(1911年),黄河溃决共计32次,其中咸丰五年(1855年)黄河在河南兰阳铜瓦厢(今兰考东坝头附近)冲开险工,造成决口,北徙夺大清河入渤海,从此河道发生了一次大的变化,使长期南夺淮河入海的局面终结,黄河东北横穿运河,在利津附近入渤海,大体形成了如今黄河的河道。铜瓦厢改道后,直至光绪十年(1884年),新的黄河堤防才相对完整地建立起来,形成了上段堤距宽、下段堤距窄的布局。

民国时期,受连年战争影响,河防工程日渐残破,黄河下游出现严重的大泛滥,决溢不断。尤以1938年国民政府利用黄河阻止日军进攻而人为掘开花园口河堤,致下游洪泛最为严重,致使黄河再次南泛长达8 a多。泛区腹地,洪水到时,丈余高水头,盖地而来,千里平原,一片汪洋。据不完全统计,洪水淹没豫、皖、苏三省44个县市,1 200万人民遭受洪水侵袭,造成近百万人死亡,千余万人受灾,直到1947年才在花园口堵口,黄河复归故道。这一时期尽管出现了李仪祉等著名的治河专家,并提出了“黄河治本思想”,囿于时局动荡、社会不稳,其治理思想难以实施,治理成效甚微,黄河依然被称为“中国之患”。

2 治黄理念与实践之思

几千年的治河史可以称为中国人民抵御黄河洪水的历史,孕育了人民认识黄河和治理黄河的智慧。治黄历史过程中涌现了众多治河专家,形成了成熟的治黄工程技术与策略,为黄河近现代治理提供了宝贵的历史经验,也是人民治黄的理论与实践的基础。比较有代表性的包括“贾让三策”“王景治河”“贾鲁治河”“潘季驯束水攻沙”以及李仪祉的“黄河治本思想”等[7]。但在鸦片战争之前,治河资料多为极简文字(或文学性)略述,后人试图诠释仍不得要旨,甚或是猜测。如对不足五十字的王景治河方法之现代阐释,合计文字可能有几十万字,但仍存争议。

西汉时期,随着治河经验的长期积累与实践的不断深入,出现了如“分疏”“改河”“滞洪”“以水排沙”等治河主张。其中,“贾让治河论”以建造宽缓河道、提高行洪能力为主要思想,是我国治黄史上第一个除害兴利的规划。贾让提出了治河的上、中、下三策,故称“贾让三策”。上策为“徙冀州之民当水冲者,决黎阳遮害亭,放河使北入海。河西薄大山,东薄金堤,势不能远泛滥,期月自定”。由于旧的河道被堤防重重缩窄,严重阻碍了洪水的下泄,因此上策提出在今滑县西南的遮害亭掘开北岸大堤,使黄河北夺漳河入海。中策为“夺穿槽渠于冀州地,使民得以溉田,分杀水怒”,通过建立水门,在干旱时打开分水口门引水灌溉冀州南部的农田,黄河涨水时打开西部高水门,关闭东堤的分水口门,形成一个分洪、灌溉兼具的治河体系。下策“若乃完缮故堤,增卑倍薄,劳费无已,数逢其害”[6],其意为如果继续加固原有堤防,耗费很大的物力财力,但河道被束缚而狭窄,失去了行洪的能力,反而成为阻止洪水下泄的障碍。“贾让三策”吸收了西汉各家治河方略之长,达到治河认识的新高度,但仍停留在理论阶段,未付诸实践。

东汉时期的王景通过“商度地势,凿山阜,破砥绩,直截沟涧,防遏冲要,疏决壅积,十里一水门,令更相洄注,无复溃漏之患”[6,8]。王景治河主要通过开凿阻碍水道的山阜,破除河道中的阻水工程,防护险要堤段,疏浚淤塞河渠。其主持修建了一千余里的大堤,并整治了汴渠水门。修筑的堤防工程系统,在防洪减灾上起了很大的作用。据宋代欧阳修记载,当时王景治河有八海之说,即八个分流河道,河口宽达200多km,是一条从上到下逐渐扩宽的喇叭形河道。从王景治河的措施来看,其按照宽缓而不迫的河道设计施工,是对贾让治河三策之上策的实践,由此可以看出贾让是宽河固堤的倡导者,王景是宽河固堤的实行者。东汉黄河相对长期安澜,王景之治功不可没,这也使得该时期成为黄河历史上重要的安流期。究其原因,一是为黄河开辟了新的河道,缩短入海距离,利于行洪排沙;其二是河道宽阔,行洪通畅;三是该时期并无极端丰水、枯水年份,加之人类垦殖活动较弱,黄土高原水土流失状况有所减缓[9]。

元朝建立后,河患严重,黄河治理多为不断堵口和修堤。据记载,比较著名且有成效的当推“贾鲁治河”。时任都水监贾鲁奉命“循行河道,考察地形,往复数千里,备得要害,为图上进二策:其一,议修筑北堤,以制横溃,则用功省;其二,议疏塞并举,挽河东行,使复故道,其功数倍”。据载,贾鲁的这次治河“有疏、有浚、有塞”[10],采取的主要措施包括:整治旧河道,疏浚减水河;筑塞小口,培修堤防;堵塞黄陵口门,挽河回归故道。贾鲁治河耗用的人力、物力、财力相对巨大,取得了较好的成效。贾鲁治河方针贵在“疏浚塞并举,恢复故道”。当时黄河淤积严重,流水不畅,通过疏浚河道保证雨季黄河的洪水下泄,同时其着力于恢复故道,既符合自然地理规律,也是当时社会经济需要。

潘季驯是明末著名的治河专家,其对黄、淮、运进行了大量调查研究,总结前人治河经验教训,提出了综合治理原则,“通漕于河,治河即治漕,汇河于淮……”[11]。在此原则下,他根据黄河含沙量大的特点,明确提出“以河治河,以水攻沙”的治河方策。在《河议辩惑》中说明“水分则势缓,势缓则沙停,沙停则河饱,尺寸之水皆由沙面,止见其高。水合则势猛,势猛则沙刷,沙刷则河深,寻丈之水皆由河底,止见其卑。筑堤束水,以水攻沙,水不奔溢于两旁”。为达到束水攻沙的目的,潘季驯十分注重堤防的作用。其主张合流,但为防御大洪水,在一定情况下可有计划地进行分洪。其主持整治郑州以下黄河两岸堤防,将堤防全部连接加固,扭转了河道摇摆不定的混乱局面。潘季驯的四次治河成效显著,束水攻沙理论的提出对明代以后治河工作产生了重要的影响,包括2002年以后黄河中下游实施的多库联合调水调沙也是在此理论基础上的发展与创新。近代水利专家李仪祉在论及潘季驯治河时指出“黄淮即合,则治河之功唯以培堤闸堰是务,其功大收于潘公季驯。潘氏之治堤,不但以之防洪,兼以之束水攻沙,是深明乎治导原理者也”。潘季驯的治河理论与实践保证了下游河道水流通畅,并将两岸的堤防全部连接起来加以巩固,黄河河道基本稳定,基本扭转了黄河下游河道摇摆不定的局面。

民国时期李仪祉提出了“黄河治本思想”,从根本上改变了传统的治河策略。他先后担任陕西省水利局局长、黄河水利委员会委员长等职务,致力于黄河研究,发表了《黄河之根本治法商榷》《黄河治本的探讨》等论著,提出黄河治理要上中下游并重,防洪与航运、水电、灌溉兼顾的策略,认识到黄土高原水土保持在黄河治理中的重要性。

3 “人民治黄”时期

1946年,中国共产党组织成立冀鲁豫解放区黄河水利委员会,翻开了人民治黄的新篇章。历史上,当洪水流量超过10 000 m3/s时,黄河下游常发生决口泛滥,古时决口相距最久的一次大约只有30 a。中华人民共和国成立以来,尽管先后出现了12次洪峰流量大于10 000 m3/s的洪水,黄河却未曾发生决口,创造了岁岁安澜的新纪元。时任黄河水利委员会主任的王化云是人民治黄的先驱和探索者。他及其同事们在长期的治黄过程中先后提出了“宽河固堤”“蓄水拦沙”“上拦下排,两岸分滞”“调水调沙”和“拦、用、调、排”等治河方略,使治黄真正由下游防洪走向了全河治理[9,12]。

70多a来,中国共产党带领人民开展了多次大规模堤防建设,兴建了一批重要水利枢纽工程,黄河干支流先后建设了三门峡、刘家峡、龙羊峡、小浪底等水利枢纽,在水力发电、调蓄洪水、农业灌溉等方面发挥了重要的作用(见图2)。人民治黄以来,黄河治理从下游防洪走向全流域综合治理,初步建成了水土流失综合防治体系、水资源合理配置和高效利用体系、水资源和水生态保护体系、水沙调控体系、防洪减淤体系、流域综合管理体系等六大体系,贯彻全流域统筹兼顾、治水治沙并重的思想[3]。

黄河水在上游、沙在中游、害在下游,充分体现了黄河水少沙多、水沙异源、水沙关系不协调的特点。20世纪50年代以来,中国科学院、水利部等组织开展了多次黄土高原水土流失调查,提出了水土保持与黄河泥沙治理的方向与措施。自20世纪50年代开始实施了大规模的黄土高原水土流失治理措施,分为20世纪50年代至60年代中期的坡面治理、60年代中期至70年代末期的坡沟水土流失控制、70年代末期至80年代末的小流域综合治理、80年代末期至90年代末的自然修复及1999年以来的退耕还林草5个阶段。经过近几十年的综合治理,尤其是以退耕还林(草)为主的生态恢复工程实施后,黄土高原生态环境显著改善,植被盖度由20世纪80年代的28%提高至近期的63%。截至2018年,潼关以上地区保存各类水土保持措施面积约14.7万km2,累计修建梯田5.5万km2,修建大型淤地坝5 500余座、中小型淤地坝5.27万座[13]。入黄泥沙由1919—1959年的年均16亿t锐减至2010年以来的1.8亿t(见图2)。黄河流域治理开发与保护取得了巨大成就,为促进流域经济社会发展提供了重要保障。

图2 黄河阶段性治理与黄河水沙阶梯式锐减

4 黄河现代治理之策

黄河在下游进入华北平原,河道比降小,行洪能力减弱。但黄河下游的洪水主要源于中游下段地区的暴雨洪水,同时中游严重的水土流失是下游河道淤积、河床抬升,形成“地上悬河”,从而引发下游洪灾频发的根源所在。

历史上著名的治河专家通过疏浚河道、分流泄洪,修筑河堤、防止河岸溃决,形成了“疏、束、堵”为主的治河对策。这些治理策略对解决黄河下游河道游荡、泥沙淤积、洪水泛滥等是行之有效的。然而,因缺乏泥沙洪水观测资料及人之所及科学考察的制约,古人的治河理论和实践多集中于下游的河道治理,并未从流域整体开展系统思考,也未考虑下游河患发生的根源,缺乏治本之策。黄河中游是流域泥沙的主要来源,中游来沙是下游河床不断淤积抬升的主要原因。历史时期的治黄策略虽短时间缓解了黄河水患,但难以从根本上解决下游淤积、堤岸溃决、洪涝灾害等问题。纵观黄河治理的历史,不难发现黄河治理不仅是对黄河水沙特性与河床演变规律深入认识的过程,也是防洪对策与水利科技的演变史,治黄从单纯的防治水患到治水治沙结合,从下游“疏、堵、束”到全河系统治理、综合统筹考虑。近年来,随着黄河上中游水土保持和生态建设的持续开展,进入黄河的水沙量及其过程发生了显著的变化,潼关水文站水量与泥沙量均大幅下降[14]。然而,局部性极端暴雨事件频率和强度提高,导致洪涝灾害发生的风险加大;尽管上中游来沙量锐减,但下游河道泥沙长期淤积的风险并没有解除,“二级悬河”形势依然严峻,游荡型河道河势尚未得到有效控制,威胁着滩区及大堤防洪安全。

结合黄河下游洪涝灾害本源特点、黄河下游悬河实际状况以及近20 a退耕还林(草)的实践,要实现黄河长期安澜,就要中游及下游系统治理,应该“坚持林草植被为要的中游水土保持治河之本;强化下游河道疏浚,清理河床已淤老沙,保障下游河道冲而不淤;保护金堤,后备流路畅通”。坚持开展以林草植被为主的水土保持,减少黄土高原水土流失,协调黄河干支流水沙关系,是保证下游河床不再抬升的主要途径;强化疏浚,清理河床已淤老沙,旨在提升河道行洪能力,降低下游河道淤积;下游金堤和后备流路是防止黄河水患的最后一道防线,加强堤岸工程,维持水流路径畅通,才能保障下游安全行洪。

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