▲黃河萬家寨水利樞紐沖沙運(yùn)行 攝/繆宜江
江河是地球生命的主動(dòng)脈,是人類文明的發(fā)源地。江河保護(hù)與發(fā)展事關(guān)國(guó)計(jì)民生,是治國(guó)安邦之要。2021年10月,習(xí)近平總書記在深入推動(dòng)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上指出,“繼長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略之后,我們提出黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略,國(guó)家的‘江河戰(zhàn)略’就確立起來了。”國(guó)家“江河戰(zhàn)略”深入踐行以人民為中心的發(fā)展思想,統(tǒng)籌水環(huán)境、水生態(tài)、水資源、水安全、水文化等不同領(lǐng)域和山水林田湖草沙等不同要素,開創(chuàng)了系統(tǒng)治理、綜合治理和源頭治理的國(guó)家江河治理新模式,篤定了將大江大河打造成為造福人民的幸福河的目標(biāo)要求,是新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的行動(dòng)指南與根本遵循。
實(shí)施山水林田湖草沙一體化保護(hù)和系統(tǒng)治理,我國(guó)江河湖泊面貌實(shí)現(xiàn)歷史性改善,越來越多的河流恢復(fù)生命,越來越多的流域煥發(fā)生機(jī)。永定河等一批斷流多年的河流實(shí)現(xiàn)全線通水,華北明珠白洋淀水面面積穩(wěn)定在250km2以上。2013—2022年,全國(guó)治理水土流失面積60.2萬km2,水土流失面積和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)“雙下降”;全國(guó)洪澇災(zāi)害年均損失占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的比例,由上一個(gè)十年的0.55%降至0.27%;國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值同比增長(zhǎng)69.7%,但用水總量總體穩(wěn)定在6100億m3以內(nèi)。以南水北調(diào)工程為代表的重大跨流域、跨區(qū)域引調(diào)水工程實(shí)施,提升科學(xué)配置區(qū)域水資源的能力,有效平衡了生產(chǎn)力布局需求。隨著“把脈”江河、系統(tǒng)治理,我國(guó)江河水沙情勢(shì)發(fā)生趨勢(shì)性演變,引發(fā)了江河生態(tài)格局新變化,如河道輸沙量銳減、河道沖淤轉(zhuǎn)換、沿程泥沙分布調(diào)整、河床與河勢(shì)演變、江湖關(guān)系變化、河口三角洲造陸減緩與蝕退等問題,給江河湖庫防洪安全、生態(tài)安全帶來新的挑戰(zhàn)。針對(duì)新老水問題,江河保護(hù)治理需堅(jiān)持系統(tǒng)治理“治已病”,還要建立長(zhǎng)效機(jī)制“治未病”,讓江河永葆生機(jī)活力。
江河水沙情勢(shì)變化
江河水沙情勢(shì)變化是全球關(guān) 注的重點(diǎn)問題。 據(jù)統(tǒng)計(jì),近60多年世界大河中有24%的河流徑流量發(fā)生顯著變化,40%的河流輸沙量發(fā)生顯著變化。 亞洲河流的徑流量和輸沙量下降趨勢(shì)最為顯著,而南美洲亞馬孫河的含沙量則呈上升趨勢(shì)。 近10年,全球河流進(jìn)入海洋的年徑流量與多年平均值相比基本持平,而年輸沙量下降了20.8%。 輸沙量減少主要是由于流域水土保持和水利工程建設(shè)等人類活動(dòng)對(duì)流域產(chǎn)流產(chǎn)沙和泥沙輸移的影響造成的,特別是大壩建設(shè)。
我國(guó)江河水沙情勢(shì)總體變化
據(jù)1956—2020年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)12條主要河流年均徑流總量為14035億m3,年均輸沙總量為14.03億t。年均徑流總量M-K檢驗(yàn)值處于-1.96~1.96區(qū)間,表明年均徑流總量隨時(shí)間變化相對(duì)穩(wěn)定。如2010—2020年年均徑流總量為14655億m3,與20世紀(jì)50年代的15237億m3相差不顯著。2020年年均輸沙總量M-K檢驗(yàn)值為-8.25,表明年均輸沙總量呈持續(xù)減小態(tài)勢(shì),如20世紀(jì)50年代年均輸沙總量為26.52億t,90年代減至13.04億t,2011—2020年僅為3.81億t。與1956—2020年平均值比較,2000—2020年我國(guó)南方河流徑流量基本持平,北方河流中除松花江徑流量近期略有增加外其他河流均呈減小趨勢(shì),而內(nèi)陸河塔里木河徑流量基本持平,黑河與疏勒河分別偏大14%和26%;輸沙量方面,松花江、錢塘江和疏勒河持平或偏大,其他河流偏小30%~97%。
▲ 我國(guó)主要河流年均徑流總量M-K值變化
▲我國(guó)主要河流年均輸沙總量M-K值變化
▲我國(guó)主要河流近期年徑流量與多年均值比較
▲ 我國(guó)主要河流近期年輸沙量與多年均值比較
典型河流水沙變化
長(zhǎng)江
受水土保持措施、水利工程和引調(diào)水工程等綜合影響,長(zhǎng)江上游徑流量變化不大,干流輸沙量大幅度減少。與三峽水庫蓄水前相比,三峽庫區(qū)以上河段2003—2020年各站年均徑流量減少1.22%~2.96%,年均輸沙量減少63.14%~93.74%。三峽水庫蓄水運(yùn)用后大量泥沙攔截在庫區(qū),與蓄水前相比,2003—2020年壩下游河道各站年均徑流量減少0.89%~3.46%,年輸沙量減少68.62%~92.91%,且年輸沙量減少幅度沿程遞減。受沿程河床沖刷與江湖匯入補(bǔ)給等影響,中下游江湖系統(tǒng)由泥沙淤積轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗌彻┙o,導(dǎo)致長(zhǎng)江干流年均輸沙量沿程遞增。
▲三峽水庫蓄水前后長(zhǎng)江干流河道主要水文站年均徑流量和輸沙量變化
黃河
黃河輸沙量約占我國(guó)江河的60%,是世界上輸沙量最大的河流。黃河潼關(guān)站1919—1959年年均徑流量和輸沙量分別為426億m3和16億t,2010—2020年年均徑流量和輸沙量相對(duì)1919—1959年分別減少30%和89%。黃河上游頭道拐站1919—1986年年均徑流量和輸沙量變化不大,而2000—2020年年均徑流量則減少25%,1987—2020年年均輸沙量減少65%。黃河下游花園口站2010—2020年年均徑流量和輸沙量較1950—1986年分別減少30%和90%。河口利津站2010—2020年年均徑流量和輸沙量較1952—1986年分別減少48%和86%。
▲ 1950—2020 年黃河中游潼關(guān)站水沙量變化
▲ 1952 — 202 0 年黃河下游利津站水沙量變化
淮河
淮河年徑流量1960年前后增減變化幅度較大,而后各年代增減相間,但年輸沙量呈顯著減少趨勢(shì),從20世紀(jì)50年代的2237.3萬t減至2010年的364.4萬t,減幅約84%。
▲1950—2020 年淮河代表站水沙量變化
海河
海河年徑流量和年輸沙量均呈明顯減少態(tài)勢(shì)。代表站年均徑流量從20世紀(jì)50年代的156.9億m3逐步減至2010年的29.4億m3,減幅約81%。代表站年均輸沙量從20世紀(jì)50年代的15078.5萬t減至2010年的121.0萬t,減幅近99%。
珠江
珠江年徑流量在多年平均值2836億m3上下波動(dòng),沒有明顯的變化趨勢(shì)。珠江代表水文站年輸沙量在1997年后呈減少趨勢(shì),1997—2020年年均輸沙量為0.34億t,比1957—1997年年均輸沙量0.81億t減少58.0%。
松花江
松花江佳木斯站年均徑流量從20世紀(jì)50年代的831.9億m3減至2000年以后的409.0億m3,減幅約50.0%;年均輸沙量從20世紀(jì)50年代的1411.0萬t減至20世紀(jì)70年代的710.3萬t,2010年后則增至1300.1萬t,與20世紀(jì)50年代相當(dāng)。
▲1955—2020 年松花江佳木斯站水沙量變化
江河演變新格局
如上分析可知,近幾十年我國(guó)年降水量總體穩(wěn)定,但河道的來水來沙條件和邊界條件發(fā)生顯著變化,河流水量、水質(zhì)、水域、水流和水生生物等自然條件也發(fā)生了不同程度的改變,對(duì)河流系統(tǒng)功能發(fā)揮產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,江河演變呈現(xiàn)新格局。
入河泥沙量銳減,水沙關(guān)系發(fā)生變化
人類活動(dòng)是河流輸沙量發(fā)生變化的主導(dǎo)因素。其中,干流輸沙量主要受到大型水庫調(diào)蓄影響,支流輸沙量則主要受到水土保持措施以及局部極端氣候事件影響。
黃土高原嚴(yán)重的水土流失是黃河“沙多”的主要根源。隨著近幾十年來水土保持工作全面開展,皇甫川、窟野河、無定河、延河、汾河、北洛河和渭河等主要產(chǎn)沙區(qū)的入黃沙量大幅度減少,其中,2010年較1956—1986年減少88%~99%;2010年以來入黃的年均水量和沙量較1919—1959年分別減少30%和89%,黃河新的水沙關(guān)系形成。
長(zhǎng)江上游干支流徑流量入庫比例總體變化不大,但隨著金沙江、岷江、嘉陵江、烏江梯級(jí)水庫逐步建成,干支流來沙量占三峽入庫來沙比例較蓄水前降低70%。三峽水庫又將入庫沙量的76%攔在庫區(qū),致使出庫水流含沙量極低,接近清水,長(zhǎng)江中下游干流全線發(fā)生不飽和水流沖刷。同時(shí),三峽及上游控制性水庫在9—10月份集中興利蓄水,長(zhǎng)江中下游干流流量銳減,導(dǎo)致江湖水沙關(guān)系發(fā)生變化。
河道沖淤轉(zhuǎn)換,河床河勢(shì)演變調(diào)整
黃河新的水沙關(guān)系使得黃河水沙運(yùn)動(dòng)和河道演變規(guī)律發(fā)生了新的變化。 上游隨著龍羊峽、劉家峽水庫聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用,寧蒙河段大流量過程減少,輸沙動(dòng)力減弱,導(dǎo)致河道淤積萎縮,形成新“懸河”。其中,內(nèi)蒙古河段形成268km的“懸河”,防凌防洪形勢(shì)嚴(yán)峻。2002年實(shí)施調(diào)水調(diào)沙以來,黃河中游小北干流河段持續(xù)淤積局面有所減緩,潼關(guān)高程降低,下游主槽得到全線沖刷,河道由累積性淤積轉(zhuǎn)為累積性沖刷,緩解了“二級(jí)懸河”不利態(tài)勢(shì)。
來水來沙條件的顯著改變也打破了長(zhǎng)江干流河道原有相對(duì)平衡的狀態(tài),上游處于水庫庫區(qū)的河道由自然條件下侵蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槎逊e,中下游河道則由相對(duì)平衡的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐詻_刷為主的再造過程 。三峽水庫庫區(qū)及壩下游河道總體河勢(shì)基本穩(wěn)定,但局部河段河勢(shì)發(fā)生了顯著調(diào)整,崩岸時(shí)有發(fā)生,如壩下游的彎曲河道特別是急彎段,出現(xiàn)了“漸進(jìn)”或“突變”式撇彎切灘。未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)三峽水庫壩下游河道輸沙處于不飽和狀態(tài),以沖刷為主的沖淤變化和河床再造將持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間,影響深遠(yuǎn)。
▲ 三峽水庫年均泥沙淤積量與泥沙分布
▲三峽水庫蓄水前后中下游河道沿程泥沙沖淤量
自然與人為影響交織,江湖關(guān)系失調(diào)
洞庭湖和鄱陽湖是長(zhǎng)江中游僅存的兩大通江湖泊。長(zhǎng)江干流對(duì)兩湖出流有頂托作用,而兩湖出流又對(duì)長(zhǎng)江干流水位有一定壅高影響。20世紀(jì)70年代至2003年期間,長(zhǎng)江中下游干流河道沖淤基本平衡,兩湖水文情勢(shì)無趨勢(shì)性變化。隨著上游來沙銳減和水庫攔沙影響,中下游干流全線沖刷,枯水期流量對(duì)應(yīng)水位顯著降低,且因水庫興利蓄水,長(zhǎng)江中下游干流流量減少,共同導(dǎo)致9—10月份長(zhǎng)江中下游干流水位顯著降低。由此,長(zhǎng)江對(duì)兩湖出流頂托作用減弱,導(dǎo)致湖泊水位消落速率加快,水位降低,枯水期提前。
▲ 三峽水庫蓄水前后洞庭湖城陵磯站水位對(duì)比
▲三峽水庫蓄水前后鄱陽湖星子站水位對(duì)比
長(zhǎng)江與兩湖相互作用、相互影響,塑造了兩湖季節(jié)性漲落的水文節(jié)律,形成兩湖在長(zhǎng)江乃至全球生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性維系方面的重要地位和獨(dú)特價(jià)值。然而,長(zhǎng)江分流入洞庭湖水量減少、斷流時(shí)間延長(zhǎng)是長(zhǎng)期的、趨勢(shì)性的,不可逆轉(zhuǎn),直接影響湖泊濕地生態(tài)系統(tǒng)和濱湖區(qū)水資源開發(fā)利用等。江湖關(guān)系演變及其調(diào)控成為未來長(zhǎng)江大保護(hù)面臨的最重要、最復(fù)雜的問題之一。
河口造陸減緩,三角洲濕地萎縮
流域生態(tài)系統(tǒng)健康維系需要特定的生態(tài)過程特別是水沙過程的支撐,而水沙過程變化影響河道沖淤,又影響河道水文生態(tài)過程。
黃河入?诶蛘緛砩沉繌20世紀(jì)50—60年代的12億t/a減少到2011年之后的1億t/a,減少了90%以上,徑流量也相應(yīng)減少了約70%。三角洲區(qū)域的洪水量級(jí)和持續(xù)時(shí)間也大為減少,基于自然節(jié)律的灘槽水力聯(lián)系減弱甚至喪失,導(dǎo)致刁口河故道蝕退超過10km,面積超200km2,海岸線普遍侵蝕后退。同時(shí),黃河口單一的入海流路使三角洲絕大部分區(qū)域無法與黃河連通,“河-海-陸”水文連通受阻,打破了河流、沼澤、海灘的自然連通格局,引起濕地生態(tài)系統(tǒng)逆向演替,給沿岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展與濕地生態(tài)保護(hù)帶來嚴(yán)重威脅。
近20年來長(zhǎng)江口來沙量顯著減少,長(zhǎng)江口河床沖刷已逐漸顯現(xiàn),造陸速率降低,河道主槽容積擴(kuò)大,江心沙洲縮小,河口咸潮上溯,直接影響三角洲灘涂土地資源開發(fā)利用。
為此,需要調(diào)控江河流域水沙關(guān)系,維系全流域水沙平衡,降低流域來沙量變化和河口外水沙的不確定性影響,以穩(wěn)定河勢(shì),保護(hù)河口生態(tài)系統(tǒng)。
江河保護(hù)與系統(tǒng)治理
水沙情勢(shì)是流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展最基礎(chǔ)的邊界條件。踐行國(guó)家“江河戰(zhàn)略”,統(tǒng)籌推進(jìn)江河保護(hù)治理各項(xiàng)工作,關(guān)鍵是基于江河演變新格局下水沙關(guān)系協(xié)調(diào)與河流健康需求,針對(duì)性提出新水沙條件下全流域適宜治理度與水沙調(diào)控臨界閾值體系,從生態(tài)系統(tǒng)整體性和流域系統(tǒng)性出發(fā),堅(jiān)持系統(tǒng)治理、協(xié)同治理,優(yōu)化布局水土流失治理格局,持續(xù)提升水沙調(diào)控體系整體合力,保護(hù)河口生境系統(tǒng),復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境,保障江河長(zhǎng)久安瀾。
堅(jiān)持系統(tǒng)觀念,統(tǒng)籌推進(jìn)江河保護(hù)治理
國(guó)家“江河戰(zhàn)略”是基于系統(tǒng)思維,以流域?yàn)閱卧,以江河為紐帶,以促進(jìn)人水和諧共生、建設(shè)幸福江河為目標(biāo),支撐國(guó)家生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略。江河保護(hù)治理需以促進(jìn)江河生態(tài)系統(tǒng)良性永續(xù)循環(huán)、增強(qiáng)生態(tài)屏障質(zhì)量效能為出發(fā)點(diǎn),遵循自然生態(tài)原理,運(yùn)用系統(tǒng)工程方法,充分考慮江河上中下游的差異,統(tǒng)籌謀劃,共同抓好大保護(hù),加快形成系統(tǒng)治理、綜合治理、源頭治理的新模式,綜合提升江河生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。
一是強(qiáng)化江河上游水源涵養(yǎng)。 針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域,通過自然恢復(fù)和實(shí)施重大生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程,遏制生態(tài)退化趨勢(shì),全面保護(hù)山水林田湖草沙生態(tài)要素,強(qiáng)化水源涵養(yǎng)功能,實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)發(fā)展。二是抓好江河中游水土保持。基于水土保持率目標(biāo)與流域適宜治理度,優(yōu)化水土流失治理格局,科學(xué)論證、嚴(yán)格管控水土流失嚴(yán)重、生態(tài)脆弱的區(qū)域開展生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng),改善中游地區(qū)生態(tài)面貌。黃土高原以減少入河泥沙、協(xié)調(diào)水沙關(guān)系為重點(diǎn),推進(jìn)塬面保護(hù)、坡耕地與溝道綜合整治、小流域綜合治理等重點(diǎn)工程;長(zhǎng)江流域重點(diǎn)推進(jìn)紅壤區(qū)崩崗治理與石漠化區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù),防止土地石漠化蔓延;松遼流域突出保護(hù)好黑土地資源,改善和修復(fù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,穩(wěn)步恢復(fù)提升黑土地地力。三是加強(qiáng)江河下游及河口保護(hù)。加大河口三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)修復(fù)力度,構(gòu)建綠色生態(tài)走廊,提升河道生態(tài)功能,改善入?谏鷳B(tài)環(huán)境。
科學(xué)認(rèn)知水土保持臨界效應(yīng),確定流域適宜治理度
黃河的問題,表象在黃河,根子在流域。流域內(nèi)山水林田湖草沙是一個(gè)生命共同體,生態(tài)保護(hù)要兼顧流域生態(tài)的不同組成要素,實(shí)施系統(tǒng)性保護(hù)治理。同時(shí),堅(jiān)持流域高質(zhì)量發(fā)展的準(zhǔn)則,即“有多少湯泡多少饃”,以水而定、量水而行。黨的十八大以來,全國(guó)水土流失面積從294.9萬km2下降至262.76萬km2,黃土高原已經(jīng)歷史性實(shí)現(xiàn)了主色調(diào)由“黃”轉(zhuǎn)“綠”。然而,面向新時(shí)代生態(tài)文明、美麗中國(guó)和幸福河湖建設(shè)目標(biāo),水土流失預(yù)防和治理到什么程度才算“行”與“好”?
從發(fā)生規(guī)律來看,水土流失作為自然過程不可能完全消失,且流域生態(tài)工程建設(shè)規(guī)模受限于區(qū)域資源環(huán)境的自然稟賦,布局則需因地制宜、因害設(shè)防。而水土保持生態(tài)工程的水沙調(diào)控效能存在臨界效應(yīng),即不隨措施規(guī)模的擴(kuò)展而持續(xù)放大。臨界效應(yīng)說明,水土流失治理不可能將河流泥沙含量減到零或較低的數(shù)值,同時(shí),水土保持措施布局及規(guī)模存在適宜度。從干流河道沖淤與中水河槽維系來說,若上中游水土流失治理將入河泥沙減至清水狀態(tài),那么中下游河道將面臨劇烈沖刷、產(chǎn)生畸形河灣發(fā)育等諸多威脅防洪安全的問題,沿河取水工程將面臨取不到水,河口將面臨海水入侵、三角洲蝕退等諸多威脅河口生態(tài)環(huán)境與穩(wěn)定的問題。因此,流域水土保持須充分考慮措施效能發(fā)揮的臨界效應(yīng),基于自然資源稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求確定流域適宜治理度,以科學(xué)調(diào)控入河水沙量及其過程,實(shí)現(xiàn)流域、河道與河口各系統(tǒng)及全流域水沙動(dòng)態(tài)平衡。
系統(tǒng)推進(jìn)流域“量-質(zhì)-域-流-生”協(xié)同修復(fù),復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境
河湖生態(tài)系統(tǒng)是以河湖水系為紐帶,綜合上下游、左右岸、干支流的經(jīng)濟(jì)-社會(huì)-自然復(fù)合系統(tǒng),通過物質(zhì)轉(zhuǎn)移和能量交換,形成山水林田湖草沙等要素相互依存、緊密聯(lián)系的有機(jī)鏈條和統(tǒng)一整體,在自然狀況下處于相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)就是從生態(tài)系統(tǒng)整體性和流域系統(tǒng)性出發(fā),實(shí)施“量-質(zhì)-域-流-生”多要素協(xié)同保護(hù)與修復(fù),山水林田湖草沙多系統(tǒng)協(xié)調(diào),維護(hù)河湖生態(tài)系統(tǒng)功能。
水土保持是河湖生態(tài)環(huán)境治理和保護(hù)的源頭,與水環(huán)境管理互為促進(jìn)、緊密結(jié)合。復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境關(guān)鍵是以流域?yàn)閱卧,結(jié)合河流水量及其過程、水質(zhì)、水域空間、水流連通性、水生態(tài)等條件,堅(jiān)持系統(tǒng)治理、綜合治理和協(xié)同治理,充分發(fā)揮水土保持的“攔沙減淤、凈化過濾、調(diào)節(jié)反補(bǔ)、開源引流、減排增匯”作用,統(tǒng)籌水量、水質(zhì)、水動(dòng)能、水生態(tài),協(xié)調(diào)上下游、左右岸、水域陸域,維系生態(tài)廊道,提升生態(tài)功能,保障生態(tài)安全。我國(guó)七大水系、十大流域片乃至各流域上中下游等各有不同,經(jīng)濟(jì)社會(huì)特點(diǎn)和生態(tài)環(huán)境狀況有所差異,面臨的核心問題都具有獨(dú)特性。因此,流域保護(hù)治理的模式也不一樣,需針對(duì)流域具體問題因地制宜,科學(xué)施策。
持續(xù)提升水沙調(diào)控體系整體合力,保障江河長(zhǎng)久安瀾
流域水土保持需維系適宜治理度以調(diào)控入河水量、沙量及其過程,水利樞紐需優(yōu)化聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用以調(diào)整河道水流結(jié)構(gòu),進(jìn)而塑造河道形態(tài)及有利于下游河道減淤和水庫庫容長(zhǎng)期保留的水沙過程。因此,流域水土保持措施、控制性水庫與干流河道共同構(gòu)筑河流水沙調(diào)控體系,對(duì)來水來沙過程進(jìn)行科學(xué)調(diào)節(jié),將天然狀態(tài)下不協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系塑造為盡可能協(xié)調(diào)的水沙關(guān)系。
目前,黃河流域基本形成了以上中游水土保持、中游干支流水庫、下游堤防、河道整治、分滯洪工程為主體的“上攔下排、兩岸分滯”的水沙調(diào)控體系。未來精準(zhǔn)布局黃土高原水土流失治理格局,構(gòu)建動(dòng)力強(qiáng)勁的水沙調(diào)控工程體系,塑造與維持黃河基本輸水輸沙通道,改造下游河道并解放灘區(qū),維持黃河口相對(duì)穩(wěn)定流路,以持續(xù)提升水沙調(diào)控體系整體合力。
長(zhǎng)江上游以三峽水庫為核心的控制性水利樞紐工程陸續(xù)建成后,中下游防洪形勢(shì)有所緩解,但防洪安全仍面臨一系列問題。如:三峽水庫壩下河道發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的劇烈沖刷,局部河勢(shì)變化劇烈,岸線崩退、支汊發(fā)展、切灘撇彎等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,庫尾變動(dòng)回水區(qū)泥沙淤積問題較為突出。 穩(wěn)定安全的河勢(shì)是堤防穩(wěn)固和泄洪的基本保證,也是沿岸取排水口正常運(yùn)行的基本條件。 為此,針對(duì)中下游河道沖淤與河勢(shì)控制,構(gòu)建護(hù)岸、護(hù)底、潛堤工程,以及支汊串溝封堵工程和灘涂圈圍工程。 針對(duì)水庫泥沙淤積,通過沙峰調(diào)度、庫尾減淤調(diào)度和梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度,以“蓄清排渾”和“調(diào)沙提效”方式對(duì)泥沙進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控。 針對(duì)三峽水庫蓄水運(yùn)用后江湖關(guān)系變化,通過在湖泊出口建閘及其科學(xué)調(diào)度,調(diào)控兩湖水資源和濕地生態(tài)環(huán)境,以協(xié)調(diào)防洪、供水、航運(yùn)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。
優(yōu)化水工程聯(lián)合調(diào)度,保護(hù)河口生境系統(tǒng)
河流泥沙是河道沖淤、河口地貌塑造、岸灘演變的主要驅(qū)動(dòng)因子。江河入海泥沙銳減導(dǎo)致河口河勢(shì)不穩(wěn)、灘槽易動(dòng)、三角洲蝕退、航道回淤、海水入侵、污染累積和災(zāi)害頻發(fā)。黃河口作為全球新生河口濕地的典型代表,自1999年小浪底水庫運(yùn)行以來,淤積在河口三角洲前緣的泥沙量較1996年以前清水溝流路河口時(shí)期顯著減少,三角洲的淤長(zhǎng)速率減緩,河口濱海區(qū)蝕退,濕地生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)退化。長(zhǎng)江口為徑流與潮汐共同作用的多級(jí)分汊和中等強(qiáng)度的潮汐河口,也因來沙量銳減致使河口近岸沖蝕,岸線崩塌,河道主槽容積擴(kuò)大,江心沙洲縮小,威脅河口區(qū)域防洪安全、供水安全與灘涂濕地生態(tài)保護(hù)。
河口保護(hù)的基礎(chǔ)是河勢(shì)穩(wěn)定。為此,針對(duì)新的水沙條件,需強(qiáng)化氣候變化和人類活動(dòng)耦合驅(qū)動(dòng)下河口系統(tǒng)穩(wěn)定性及演變趨勢(shì)預(yù)測(cè)與預(yù)警,調(diào)控入海水沙量與動(dòng)力過程,以維持河口及三角洲淤蝕平衡。穩(wěn)定河口流路,減少海岸蝕退,維持自然岸線穩(wěn)定,促進(jìn)三角洲整體生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提升。黃河口需推進(jìn)現(xiàn)行流路淡水濕地生態(tài)補(bǔ)水,實(shí)施主河槽、灘地及整個(gè)三角洲橫向連通,保證三角洲濕地生態(tài)系統(tǒng)的良性維持。長(zhǎng)江口則需結(jié)合長(zhǎng)江大保護(hù)背景,實(shí)施河勢(shì)穩(wěn)定工程,培育灘涂,推進(jìn)整治工程的生態(tài)化,保護(hù)優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境。
推進(jìn)流域泥沙資源化利用,優(yōu)化配置水土資源
多沙河流諸多問題的癥結(jié)在于泥沙,如何將泥沙作為一種資源與水資源一起優(yōu)化配置和綜合利用,給泥沙以出路是解決河流泥沙問題的基本思路。泥沙具有自然資源的有效性、可控性和稀缺性,在系統(tǒng)考慮流域泥沙的離散性、吸附性、可搬運(yùn)性等屬性,以及水沙不可分性、不協(xié)調(diào)性、時(shí)空分布不均勻性、產(chǎn)生異源等特征基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)泥沙在全流域的合理配置與資源化利用。
流域泥沙資源優(yōu)化配置涉及水力配置、工程配置、生物配置和機(jī)械措施配置等技術(shù)系統(tǒng)。資源化利用途徑則涉及直接利用和轉(zhuǎn)型利用等方式。在資源化配置時(shí),通過流域面上梯田和淤地壩措施實(shí)現(xiàn)固沙保肥和攔沙造地,結(jié)合河道水庫攔沙、引水引沙、人工放淤、河槽沖淤、洪水淤灘、河口造陸和深海輸沙等,針對(duì)性地直接利用粗、細(xì)泥沙。同時(shí),通過利用泥沙生產(chǎn)建筑用磚類、高端裝飾材料、型砂、微晶玻璃,以及改良鹽堿地等路徑實(shí)現(xiàn)泥沙資源的轉(zhuǎn)型利用。黃河三門峽水庫和小浪底水庫累計(jì)淤積泥沙約150億t,下游河道累計(jì)淤積約100億t,泥沙資源化利用潛力大。為此,從全流域視角按照干流泥沙空間歸屬地科學(xué)設(shè)置泥沙配置單元,并基于水沙運(yùn)動(dòng)特性與水沙關(guān)系協(xié)調(diào)性維持,優(yōu)化配置保水滯沙、水庫攔沙、引水引沙、灘區(qū)放淤、挖沙固堤、河槽沖淤、洪水淤灘和輸水輸沙等利用模式,全面、科學(xué)、高效地配置泥沙資源。
結(jié)語
江河生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體,流域又是一個(gè)復(fù)雜的地域綜合體。國(guó)家“江河戰(zhàn)略”明確了新時(shí)代江河保護(hù)治理的目標(biāo)與路徑,科學(xué)回答了如何處理好江河資源保護(hù)治理節(jié)約的優(yōu)先關(guān)系、生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的協(xié)同關(guān)系、山水林田湖草沙生命共同體的耦合關(guān)系、流域與區(qū)域的統(tǒng)籌關(guān)系、水資源與生產(chǎn)力布局的適配關(guān)系等重大理論與實(shí)踐問題。江河泥沙問題作為全球性的難題,直接影響國(guó)家的江河保護(hù)治理、防洪減災(zāi)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等諸多戰(zhàn)略對(duì)策。
受氣候變化與強(qiáng)人類活動(dòng)綜合影響,我國(guó)主要江河水沙通量與水沙過程發(fā)生趨勢(shì)性變化,導(dǎo)致江河演變呈現(xiàn)新格局,河流生態(tài)及其生態(tài)功能發(fā)揮隨之發(fā)生正向或負(fù)向變化。面對(duì)治水新形勢(shì),在強(qiáng)化對(duì)江河湖庫、河口演變及效應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和跟蹤研究基礎(chǔ)上,堅(jiān)持系統(tǒng)保護(hù)治理理念,科學(xué)確定流域適宜治理度,系統(tǒng)推進(jìn)河流“量-質(zhì)-域-流-生”協(xié)同修復(fù),優(yōu)化水工程聯(lián)合調(diào)度,持續(xù)提升水沙調(diào)控體系整體合力,保護(hù)河口生境系統(tǒng),推進(jìn)流域泥沙資源化利用,復(fù)蘇河湖生態(tài)環(huán)境,優(yōu)化配置全流域水土資源,保障江河長(zhǎng)久安瀾。
本文引用格式:
胡春宏,張曉明.我國(guó)江河演變新格局與系統(tǒng)保護(hù)治理[J].中國(guó)水利,2024(7):1-8.
來源|《中國(guó)水利》2024年第7期
作者|胡春宏(中國(guó)工程院院士),張曉明
責(zé)編|呂彩霞
校對(duì)|熊璠
審核|王慧
監(jiān)制|軒瑋