2016年4月下旬至5月上旬,受上游降水偏少和黄河干流来水量减少影响,河水流速变缓,泥沙沉淀,位于山西吉县和陕西宜川县交界的壶口瀑布水色明显变清,呈现出有别于往常的“清流飞瀑”景观。图/新华
历史记载可查的“黄河清”共有43次,最长的一次为1727年,黄河澄清2000余里,持续20多天新世纪以来的“黄河清”,持续时间之长远超记载,史所罕见。
然而泥沙锐减黄河变清,成因复杂悬疑待解,下游“悬河”利剑仍然高悬,水少沙多的黄河是世界上最复杂难治的河流之一,黄河治理应保持战略定力,防止受局部和短时期变化影响产生战略误判。
10月14日,黄河郑州花园口段,不少市民来河滩游玩。远远望去,烟波浩渺,河面宽阔。
记者用白色矿泉水瓶取了半瓶水样,可直观地发现,这条以“水黄泥沙多”为标签的大河,在该段已然发生改变,河水较为清澈,未见明显浑浊物沉淀瓶底。
一位在河边散步的老人说,过去这里的河水像糊涂(方言,一种浓稠的粥类)一样,舀一瓢水,里面有半瓢以上是泥沙。“这些年开始逐渐变清了。”
近日,《瞭望》杂志报道称,2000年以来,世界上输沙量最多、含沙量最大的河流——黄河,泥沙含量锐减,悄然出现变清态势。从呼和浩特托克托县河口镇到郑州桃花峪,1200多公里的黄河中游,已然一河清水;直到开封以下,黄河才呈浅黄色。这意味着,连同基本是清水的上游,在非汛期,黄河80%以上的河段是清的。”
水利部黄河水利委员会(下称“黄委会”)原副主任、水文局原局长陈先德在接受《中国新闻周刊》采访时表示,目前,黄河河段变清的比例有多高,还值得探讨。“但整体上呈现出泥沙锐减,水流相对变清的趋势。”
他认为,现在出现的“黄河清”局面,是从1946年开展“人民治黄”至今,几代人不懈努力的成果。
公开资料显示,从公元前602年(周定王五年)到1938年的2500多年中,有记载的黄河决口泛滥年份有543年,决堤次数1590余次,改道26次。因此,黄河也就有了“三年两决口,百年一改道”的说法。
如今,黄河变清,是否意味着这条桀骜不驯的河流已被驯服?
多位受访者在谈论黄河变清的原因上有较多共识,但对该现象能持续多久,是否会恢复原状,以及它产生的利弊影响,还有争论。
泥沙骤降
黄河天然年均来沙量为15.92亿吨,用1919年至2015年实测数据计算,有水文记录以来黄河实际年均来沙11.58亿吨。近年来,相关部门对今后黄河来沙趋势开展了大量研究,但结论差别巨大。
“十二五”国家科技支撑项目——“黄河水沙调控技术研究与应用”课题组对2007年至2014年黄河水沙状况研究后认为,黄河中上游主要下垫面因素年均实际减沙15.6亿~17.3亿吨,其中林草梯田等因素年均减沙12.54亿~14.11亿吨,水库淤地坝及灌溉引水增量拦沙3.2亿吨。
课题组对1956年以来黄河主要产沙区年均雨量和雨强研究后发现,研究时段均值基本相当,甚至偏丰,不仅没有减沙,大部分时间还有增沙作用。课题组测算,在多年平均降雨条件下,未来黄河潼关站来沙约在4.5亿~5亿吨。
“黄河水沙变化研究”课题组主要研究时段为2000年至2012年,认为降雨对泥沙减少贡献率为20%,生态、水利工程对泥沙减少贡献率为80%,减沙量为年均11.06亿吨。
《黄河流域综合规划》认为,目前的水利水保措施年均减沙4亿吨左右,到2030年适宜治理水土流失区得到初步治理后,每年可减少入黄泥沙6亿~6.5亿吨。届时,入黄泥沙可减少至9.5亿~10亿吨,远期可减少至8亿吨。
黄河勘测规划设计公司董事长张金良发表论文指出,人类短期有限的人工干预,不会对来水来沙这种自然事件产生长远影响,未来黄河年度来沙量大致为8亿~17.5亿吨,多年平均来沙量不少于10亿吨。
历史上黄河来沙是否出现过类似变化?一些研究成果表明,黄土高原土地利用和植被的变化对黄河输沙有决定性的影响。历史上在植被较好的情况下,入黄泥沙量年均在6亿~11亿吨。也有专家认为在北宋以前人类活动影响较小,黄河年输沙量为2亿吨。
值得注意的是,观测河流泥沙的一个重要指标——来沙系数却在发出和现状不一致的反向信号。来沙系数是含沙量与流量的比值,是水沙搭配关系的一种量化表示。选取1919~1959年、1960~1986年、1987~2015年系列长度超过20年的时段对比发现,潼关水文站来沙系数分别为0.028、0.024、0.027,呈现先减小后增大的变化特点。
一些专家指出,近期入黄泥沙锐减只能反映一个特定时期内降雨和水利水保措施作用,不能用以代表今后一个较长时期内入黄泥沙的变化趋势,对未来来沙量估计不宜过于乐观。
原因待解
资料显示,长时间以来,黄河多年平均年输沙量达16亿吨左右,居世界大江大河之冠。
16亿吨是个什么概念?水利部黄委会原副总工程师李文家在接受《中国新闻周刊》采访时做了一个比喻:如果用这些泥沙堆成宽、高各1米的土堆,可以绕地球27圈多。
《黄河流域综合规划》认为,目前的水利水保措施年均减沙4亿吨左右,到2030年适宜治理水土流失区得到初步治理后,每年可减少入黄泥沙6亿~6.5亿吨。实测结果显示,上述目标早已超额实现:黄河潼关水文站实测数据显示,2000年至2015年,年均入黄泥沙量仅为2.64亿吨。
是什么原因让黄河年均入黄泥沙量从16亿吨骤降到不足3亿吨?李文家称,“这个实测数据的变化是可信的,但是关于骤减原因,专家们争议非常大,至今没有形成共识。”
他表示,在国务院批复的黄河流域相关治理规划中提到,在1919年至1960年黄河年均来沙16亿吨,通过做好坡面上造林、种草、梯田、封禁和沟道淤地坝等水土保持措施,再加上引黄引沙和非专门拦沙水库拦沙,到2010年,将黄河年均入黄泥沙量减少5亿吨,完成这个目标后,黄河年均入沙量为10亿~11亿吨。
封禁治理是指对稀疏植被采取封禁管理,利用自然修复能力,辅以人工补植和抚育管理,促进植被恢复,控制水土流失。
“我们算了一笔账,即便完全做好上述措施,理论上,黄河的年均入泥沙量至少还得有8亿吨。但是,让大家困惑的是,现在水土保持工作还在持续,淤地坝建设的数量还不到规划中提到的1/3,怎么一下子骤减到不到3亿吨了?”
李文家认为,在水土保持、建水库拦沙等因素外,黄河入沙量降低还与人为采沙、露天煤矿开采、天气因素等相关。随着经济发展,在黄河的采沙量激增,但是到底挖了多少不好统计。
“还有很重要的一点是,我们现在一直没有把降雨变化规律搞清楚。”为探究降雨与黄河泥沙的关系,李文家曾专门做过一个研究。
他把1954-1996年(这些年黄河来沙量较多)中降雨量产生的相应洪水等数据全部调出来,作为一组数据,找出产沙降雨的必要条件。一般认为,中国水土保持工作效果在2006年开始显现,所以,他就从2007年开始算起,一直查询到2014年的降雨量情况,又作为一组数据,从这组数据中,找出有七次降雨具备产大沙的必要条件。
为什么前一组降雨出现大的泥沙,第二组却没出现?李文家认为,其中的原因是这七次降雨的地方在非高产沙区。但水土保持措施减沙多少难以定量,他没有得出一个减沙的明确答案。“今后,降雨对黄河来沙量变化的影响值得研究。”
利弊之争
关于此次黄河清能持续多久,也有多种观点。
多位受访者称,随着一些大型水库的投入应用,黄河再发生大洪水的几率已经不大。
黄委会水科院前高级工程师齐璞认为,黄河来沙量逐年减小,现在黄河清已成一种趋势性变化,这种变化是不可改变的。“黄河已经成为世界上最安全的大江大河之一”。
李文家却认为,水浑沙多是黄河的本性,是它的自然特点。他判断黄河迟早还会变浑。“但是由于水土保持措施等作用,含沙量最多能增加到8亿吨。”
有观点认为黄河现有水库库容量,已能保证黄河长期变清。李文家称,持该乐观态度的人,搞不清楚库容的概念区别。
他解释说,根据用途设计的不同,水库容量有两个概念,一个是用于发电、灌溉等作用的可控调节库容量,一个是为了拦沙作用,或者作为死水存在水库中的不可调节库容。水库设计的时候,有个死水位,死水位以下为不可调节库容,如果拦沙,就是通过拦沙,沙子只进不出,所以早晚会淤满。
“现在,黄河总库容量是700多亿立方,其中可调节库容约为300亿立方。”
他以小浪底水库为例说,2000年,小浪底水利枢纽工程的第一台机组投产发电。该工程总库容126亿方,其中拦沙75亿立方(约100亿吨)是不可调节的库容,用于拦沙。其余的51亿立方库容中,有10亿立方库容用于调水调沙,只有41亿立方可调节库容,用于削减洪水、供水、灌溉、发电。原来预估该工程中的不可调节库容,2014年会淤满泥沙。后来,因为黄河入沙量骤减,淤满时间后延了。现在也已经淤了30多亿方(接近50亿吨),根据目前来沙量,2030年就会整体淤满。
“届时,调水调沙的10亿立方库容还要用五六亿临时淤沙,多了就会影响调水调沙的功能。”
黄河清能维持多久尚无论断,关于这次黄河清会否导致出现更大洪水的声音,却不时出现。
上文提到的报道援引黄委会和一些治黄专家的话称,在黄河下游“悬河”局面未变、黄土高原泥沙无限供给状况未变的硬条件下,黄河洪水“悬剑”依然高悬于黄淮海平原头顶。被水土保持措施拦住的泥沙,只是在沉睡,一旦被超强降雨唤醒,会以惊人的量级入河,高含沙大洪水就会袭来。
针对该言论,多位受访者并不认同。齐璞认为,黄河泥沙一旦沉淀下来后,再冲起来很难。陈先德更是直言,该观点有些“危言耸听”。泥沙沉淀后,再出现河道沿程冲刷,需要一定的水沙条件,才能进行边界调整。“‘揭河底’也只是发生在局部河段的特殊水力现象,不具有普遍性。”
资料显示,“揭河底”被称为黄河百年奇观,是指在干流龙门-潼关河段,曾多次观测到汛期高含沙洪水使河床产生强烈冲刷的奇特现象。淤积在河底的泥沙,成块成块地被翻滚的水流掀起,像一堵墙一样,露出水面,但很快又塌落在水中,几小时内河床可以冲深1~9米,群众称它为“揭河底”。
有分析认为,揭河底多发生在汛期头几场洪水的涨峰过程或峰顶,与前期的淤积厚度和河床高程有一定关系,而且与洪峰相伴的都是高含沙高强度紊流,不但使河床淤积物的水下容重显著减小,又有较大的拖曳力,能够掀起大片的淤积物。同时大洪峰时有较高的流速,挟沙能力特别大,能够将大块淤积物击碎、冲散和带走
水历史和水文化研究专家、云南省社会科学院院长助理郑晓云告诉《中国新闻周刊》,现在出现的黄河清现象,得从正反两方面来辩证看待。
他表示,黄河清总体上是生态环境变好的一个标志,是黄河治理的一个重要成果,但黄河泥沙是和大自然平衡,不是和人平衡,经过数以万年计的时间,黄河沿途的地貌环境、植被、动物等已经建立了一套和泥沙相适应的生态环境,泥沙与它们已经形成了一种默契,黄河泥沙减少对这种生态平衡难免造成破坏。
郑晓云举例说,山东的东营、滨州等黄河入海口城市,就是属于黄河冲击平原。黄河泥沙可以扩大陆地面积,同时可以覆盖盐碱地,起到改良土壤和涵养河滩的作用。泥沙在一些河段还可以保护河道安全。此外,黄河鲤鱼等特色物种,也都适应了黄河多泥多沙水浑浊的环境,黄河清后,对它们的生活习性也自然产生影响“从自然的角度讲,黄河泥沙能起到平衡自然生态的作用。所以说,到底将来带来什么正负面影响,还有待观察。”
延伸阅读
他一生与土黄色有解不开的缘分。他致力于黄土高原水土保持与生态建设研究,为了“黄河清”的梦想,在广袤的大西北奉献了大半个世纪。
如今,黄河清了,黄土高原绿了。10月11日,他——我国著名土壤学与水土保持专家朱显谟却“功成身退”,随漫漫黄沙,永远离开了我们。
理顺土壤和植被的关系
“黄土高原严重水土流失造成了长期以来‘广种薄收,薄收更广种’,下游河堤‘越加越高,越高越险,越险越加’,‘河床愈高,断流上溯愈快,历时更长’的恶性循环。” 朱显谟一直认为,治理黄河实质上是解决黄土高原的土地合理利用问题。上世纪80年代初,他提出“黄土高原国土整治28字方略”:全部降水就地入渗拦蓄,米粮下川上塬、林果下沟上岔、草灌上坡下坬。
这28个字有什么奇效?
“米、粮是重要作物,要种在有限的川、塬这样的平地上;沟岔不能种粮食,但容易蓄水,适合种林、果;坬比坡更陡,二者都种不了经济作物,那就种草、灌保持水土。”西北农林科技大学资源环境学院教授王益权告诉科技日报记者,黄土高原地形复杂,根据不同地形地貌配置植被,体现了朱显谟协调环境和经济发展、科学种植的立体生态观。
“其实就是理顺土壤和植被的关系。植被和土壤不协调,必然相互制约。”王益权说,朱显谟在土壤的研究中特别强调植被的作用。
阐明土壤和生物的“纠葛”
前苏联著名土壤学家威廉斯提出的成土过程与风化过程同时同地进行的理论,曾经是指导中国学者进行土壤发生学研究的理论基础。朱显谟发现了威廉斯理论的局限性,其仅适于块状岩体上进行的与陆生生物进化相一致的原始成土阶段。
“朱老在威廉斯理论的基础上,重点强调了生物和土壤之间的相互关系:土壤养育了生物,生物滋润了土壤,生物和土壤之间相互演替。”王益权介绍。
上世纪50年代末至60年代初,朱显谟对太白山岩生植物的演替和原始成土过程进行了系统研究。太白山是研究土壤的“风水宝地”。“下面有阔叶林,然后是混交林、针叶林、再往上有灌丛、草甸等,非常适合对土壤做比较研究。”王益权解释,作为中国大陆青藏高原以东第一高峰,太白山巨大的高山落差,使得气候类型随海拔升高呈连续的带状分布,植物分布也随之形成完整的山地植被垂直带谱。
朱显谟首次把从岩生微生物到高等植物为止这一段的成土过程称为原始成土过程,把由此形成的土壤称为原始土壤。从而大胆推断,没有陆生生物的着生就没有土壤的形成;反之,没有土壤的形成和发展,也就没有生物的进化和发展,更没有人类的出现。“以生物为主导的有机物、生命体的加入,将土壤和石头风化区别开来。”王益权说。
一生面朝黄土做研究的朱显谟还提出了“塿土”的概念。这是几千年来,人类用黄土覆盖动物粪便生产土粪、培养土壤,在黄土高原原始的褐土上形成的一层20到60厘米厚的新土壤。王益权认为,塿土概念的提出揭示了人为生产活动对土壤的作用过程和机理,见证了黄土地人的可持续发展智慧,是关中农业文明的历史证据。
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