游客在河南省济源市观看黄河小浪底调水调沙(2015年7月5 日摄)苗秋闹摄
完善水沙调控体系
从河南孟津到濮阳高村460多公里长的黄河河道,被称为“豆腐腰”。历史上,黄河三分之二的决口和改道发生在这里。《瞭望》新闻周刊记者沿河寻访时发现,这一带叫“口”的地名特多,花园口、柳园口、赵口……每一个“口”,都存留着历史上决口伤痛的记忆。
在这么短的赛道上,面对晋陕峡谷中养精蓄锐、积蓄巨大势能的对手,简单地拦堵,绝无胜机。要想改变这一劣势,就得在黄河上建设完善的水沙调控体系,变被动短跑为接力长跑,并最终赢得比赛。
虽然黄河干流上目前已有水库28座,但大部分都集中在上游,以发电为主要功能;在黄河中下游,能进行水沙综合调节运用的枢纽只有小浪底水库。按目前设计的水沙条件预估,拦沙库容淤满后,小浪底将变身为河道型水库,51亿立方米长期库容中,仅有10亿立方米库容可以用来调水调沙。届时,黄河下游河道将重回淤积状态,“人沙赛跑”经过中场休息后将继续开启,通过小浪底拦沙和调水调沙得到的较好河道形态又将逐步趋于恶化。
新世纪以来,黄土高原生态建设取得重大成就,入黄泥沙锐减。但中国科学院院士刘昌明等专家指出,黄河流域的水热条件决定了黄土高原植被恢复不会无限制发展。目前黄河中游植被状况与水沙条件基本达到相对平衡,植被恢复效应趋于稳定,拦沙效应距“天花板”已不远。还有一些专家指出,黄土高原强烈的水土流失发生在距今25万年至30万年前,进一步加剧在距今5万年前,远远早于人类频繁活动时期,仅靠水土保持,无法根本解决黄河泥沙问题。
专家向《瞭望》新闻周刊记者指出,黄河水沙关系不协调是流域性的,并非某一点、某一河段,要将其调节到协调,单一工程完不成任务,需要水沙调控体系来完成。
在国务院通过的《黄河流域综合规划》中,黄河水沙调控体系中主体除了干流已建成的龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底水库,还规划在上中游修建黑山峡、碛口、古贤三座调节性水库,再与干流、支流其他控制性水库互为补充,才能共同构建完善的黄河水沙调控体系。
专家指出,在小浪底水库拦沙库容淤满前,应在黄河干流再兴建一座控制性水库,与小浪底联合进行水沙调控,以便在有限的库容和水量条件下发挥最大的减淤效果。经多方论证,适时启动古贤水库建设已成为共识。
古贤水库位于山西吉县和陕西宜川县交界处,总库容可达134.6亿立方米,其中拦沙库容可达93.6亿立方米,可控制主要淤积在下游河道中的直径大于0.05毫米粗沙的80%。在设计水沙条件下,与小浪底水库联合运用60年,可减少下游河道淤积量79亿吨。
本世纪初,治黄专家在黄河中游禹门口至潼关河段,找到了一个可淤积泥沙100亿吨的“大泥盆”。禹门口至潼关河段俗称黄河小北干流,河道总面积1100平方公里,其中滩地面积为682平方公里,多为人烟稀少、荆棘丛生的盐碱地,是一个“天然泥盆”。从2004年起,黄河水利委员会连续三年在小北干流河段进行“放淤”试验,成功地将400多万吨粗泥沙淤积在黄河沿岸的盐碱滩里。
专家最后向本刊记者表示,如果这一河段没有大型控制工程,仅靠无坝放淤,吃掉100亿吨泥沙目标根本无法实现。而古贤水库建成后,可人工塑造适合放淤的水沙过程,从而开辟出一个为下游河道减淤的全新战场。LW
饥渴的黄河
缺水已是黄河面临的最大挑战,宜适时启动南水北调西线工程,以解黄河之渴
内蒙古磴口县刘拐沙头,黄河在乌兰布和沙漠边缘平静缓流(2011 年3 月摄)任军川
黄河是我国北方唯一横贯东西的巨川大河,是西北、华北的“生命之泉”。其天然径流量排在长江、珠江、松花江、淮河之后居第五位,仅为长江的6%,却以占全国河川径流量2%的有限水资源,灌溉了全国13%的粮食产量,保障了全国14%的GDP产值,养育了占全国12%人口的60多个大中城市、340个县。
也因此,黄河日渐“消瘦”,维持流域社会经济发展的功能已近极限。近日,《瞭望》新闻周刊记者调研了解到,按最新统计,黄河流域地表水开发利用率和消耗率已达86%和71%,远超黄河水资源承载能力。缺水,已是黄河面临的最大挑战。宜适时启动南水北调西线工程,以解黄河之渴。
水资源量持续减少
黄河是中国大江大河中第一个进行流域初始水权分配的河流。
早在1987年,国务院就批准了《黄河可供水量分配方案》。该方案分配基数采用的黄河天然径流量为580亿立方米。然而,最新的水资源调查显示,黄河天然径流量已不足500亿立方米。据预测,到2030年,黄河天然径流量还将减少20亿立方米。
《瞭望》新闻周刊记者采访获悉,据对气候变化趋势研究,多年来黄河流域降水量变化不大,但有三个人为因素成为黄河径流量减少的重要变量:
一是生态改善植被大面积恢复。对比20世纪70年代和2012年黄河主要产沙区林草梯田覆盖变化遥感图会发现,黄河中游广大地区,已被大片的绿色覆盖。目前黄河中游地区林草梯田覆盖率已由上个世纪70年代的20%,提高到54%,林草梯田综合覆盖率不到30%的面积已由上个世纪70年代的81%减少到3.5%。
中国科学院院士刘昌明等专家指出,植被恢复是黄河流域径流减少的重要原因。对黄河中游11个子流域研究发现,随着植被增加,蒸腾散发上升,大量可利用的呈液态、固态的水资源——蓝水被转化成以气态或分子态存在于大气和土壤中的绿水。与1980年至1999年相比,2000年至2013年蒸腾散发的绿水增加8.6%,径流减少幅度近20%。
二是水利工程增多加剧了水面蒸发。目前,黄河流域共修建蓄水工程1.9万座,其中干流已建、在建水库就达28座。水库蓄水后水面扩大,蒸发量相应增加,导致径流量减少。本刊记者在采访中还发现,在水资源紧缺的华北、西北一些城市,近年来出现大造城市景观水之风。有的城市“拦河筑坝”,把河水“圈”在城内;有的城市耗巨资“挖地造湖”引水造景。专家指出,目前这些北方城市年均蒸发量超过降雨量一倍,一些西北城市甚至超十倍。“水面大了,蒸发量必然要大,造成宝贵水资源的巨大浪费。”
三是黄河流域地下水开采量增加,部分地区严重超采。从1980年到目前,黄河流域地下水开采量由93亿立方米上升到137亿立方米,增幅达47%。地下水超采面积达1.59万平方公里,其中山西就达1.05万平方公里。严重超采面积占总面积78%,形成十个巨大漏斗。超采地下水,使产汇流关系发生变化。在同等降水条件下,径流量减少。
在黄河水资源减少的同时,黄河流域用水却呈刚性增长。1950年黄河流域供水量为120亿立方米,目前已达510亿立方米,黄河支持流域社会经济发展的功能已到极限。
专家预测,到2030年,仅黄河流域需水量就达550亿立方米,而黄河每年还要向流域外地区供水100亿立方米。届时,即使来水正常年份,每年也有100亿立方米以上的用水缺口。黄河是一条多泥沙河流,每年必须要保证一定的冲沙水量和生态基流。据1987年国务院分水方案,黄河每年应有210亿立方米的入海水量。如果计算生态水量,从2000年起,黄河已出现每年50亿立方米的用水缺口,有限的黄河水资源已无法在农业、工业、生态用水中达到平衡。
一位水利专家这样向《瞭望》新闻周刊记者比喻:在河流的开发利用上,我们总觉得河流这把“水壶”用之不尽,把“兴河流之利”简单理解为添置更多的茶杯、茶碗,但有可能这些东西还没备齐,壶里就没水了。
左图:黄河支流洛河农民在抢种水稻 右图:游客在黄河湿地自然保护区观赏天鹅
流域节水空间有限
《瞭望》新闻周刊记者调研获悉,黄河目前总用水量中农业用水占74%,工业及三产用水占18%,生活用水占7%,生态用水占1%(主要为黄河入海口生态用水)。
近20多年来,黄河流域节水水平大大提高。与1980年相比,每万元工业增加值用水量由877立方米减少到46立方米,农业实际灌溉定额由542立方米减少到385立方米。《黄河流域水资源综合规划》认为,理论上,黄河流域总体节水潜力为83.6亿立方米,其中农业节水潜力为59.3亿立方米,工业为22.3亿立方米,生活节水为2亿立方米。
农业是黄河上的用水大户,目前黄河上中游地区占全流域农业用水量85%,节水潜力最大。《黄河流域水资源综合规划》认为,中上游农业节水潜力在51.6亿立方米。但近期的一些研究成果表明,黄河中上游农业节水空间并没有这么大。
黄河宁蒙河套灌区目前已发展成为灌溉规模达1400万亩的大型自流灌区,成为国家重要的农产品主产区,但这里长期采用大水漫灌,农业实际灌溉定额分别高达885立方米和508立方米。
据黄河勘测规划设计公司课题组研究发现,河套灌区周边沙漠环绕,土壤中风沙土占半数以上,农业灌溉具有明显的生态用水功能;不仅保证农作物生长需要,还可以补足地下水,满足周边植被与湖泊湿地用水需要。灌区一些水利工作者也向本刊记者表示:“如果没有几千年的大水漫灌,河套地区早变成沙漠了。”
内蒙古河套灌区处于库布其沙漠和乌兰布和沙漠夹击之下,多年平均地下水总补给量为30.7亿立方米,其中渠系与土壤补给占95%,如此才得以维持灌区平均地下水埋深为1.5至2米的绿洲存在条件。如果将农田渠系利用系数由目前的接近0.5提高到0.58,地下水埋深将接近2.5米红线,可能引发生态系统性变化。
黄河勘测规划设计公司课题组认为,黄河上中游六省区农业灌溉工程毛节水潜力为34.5亿立方米,而且每节约一立方米单方水投资高达25.5元。一些专家指出,黄河目前没有发生供水危机,主要是靠大量挤占河道生态用水支撑的,但日积月累后,会产生量变到质变的河流生态危机;仅靠节水,已难以弥补巨大的用水缺口,需要跨流域调水解黄河之渴。
适时启动南水北调西线工程
“南方水多,北方水少,如果可能,借一点来也是可以的”。1952年毛泽东主席视察黄河时,听到当时的黄委会主任王化云介绍已派勘探队到通天河查勘,希望把通天河水引到黄河里来时,风趣地说:“通天河是猪八戒去过的那个地方。”随后,便阐发了南北水调的伟大构想。
根据2002年国务院批复的《南水北调工程总体规划》,南水北调西线工程通过在长江上游通天河、支流雅砻江和大渡河上游筑坝建库,开凿输水隧洞,穿越黄河长江分水岭巴颜喀拉山,分三路(三期)每年共调170亿立方米的水进入黄河上游。2006年,水利部要求将第一二期工程(第一第二条线路)水源合并,作为南水北调西线一期工程。根据项目建议书,一期工程将从雅砻江上游、大渡河上游通过320公里隧洞直接调水到黄河干流,年平均可调水量约80亿立方米。
专家向《瞭望》新闻周刊记者指出,从大格局上,南水北调西线建成,将形成联系长江、淮河、黄河、海河的“四横三纵”巨大水网。基本覆盖缺水的黄淮海流域、胶东地区及西北部分地区,有利于实现我国水资源南北调配、东西互济的合理配置格局。
对于黄河流域而言,由于调水入黄位置高,可以完全覆盖黄河上中下游缺水区。另外,由于黄河干流巨大的调节库容存在,可以较方便协调黄河来水过程、西线入黄水量过程与河道输沙用水、生态用水、工农业用水过程不一致问题,实现水资源优化配置。
据测算,一期工程的80亿立方米水可为城乡生活、工业增加配置42亿立方米水,确保到2030年重点城市、重要能源基地用水需求;还可向黄河干流河道内补水25亿立方米,进一步协调水沙关系,促进宁蒙及黄河下游河道形态的改善;向黄河黑山峡生态灌区和石羊河流域分别供水9亿和4亿立方米,确保这一重要生态屏障地区生态系统的恢复发展。
也有一些专家指出,跨流域调水是水资源配置的重要手段,但不是唯一手段,只有替代方案都用完了,才应采用这个手段。一些专家认为,只有到了“三个尽头”时,才应启动这一方案:
一是技术尽头。当用尽所有节水措施和增水技术,还不能解决缺水问题时;
二是经济尽头。当解决西北缺水问题成本高过南水北调西线工程时;
三是承受力尽头。当黄河受水区水资源供应达到极限,受水区社会承受力达到极限时。
“黄河之水天上来”。与此同时,近年来,中国科学院院士王光谦组织相关课题组,对黄河源区空中水资源进行研究,提出了“空中调水”的设想。课题组发现,黄河源区每年空中水汽输入量约8700亿立方米,其中3700亿立方米为空中水资源,区域降水量为680亿立方米,降水转化率为16.3%。
科研人员从1997年就开始在龙羊峡以上开展人工增雨试验,到2011年15年间共为黄河增加了38亿立方米的径流,平均每年增加2.53亿立方米。而人工增雨技术存在重大突破的可能,应加速研究并开展相关试验。
黄河山西省保德县段河边的采沙场