方行明,孫傳旺,張滿銀,屈子棠

(1.西南財經(jīng)大學(xué) 中國西部經(jīng)濟研究院,成都 610074;2.廈門大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院中國能源經(jīng)濟研究中心,福建 廈門 361005;3.北京科技大學(xué) a.鄉(xiāng)村振興與縣域經(jīng)濟發(fā)展研究院; b.馬克思主義學(xué)院,北京 100083)

一、引言

黃河泥沙含量之大,在世界上絕無僅有,古有“一碗水,半碗沙”之稱。黃河之源本清澈,因流經(jīng)黃土高原而攜帶并匯集巨大的泥沙,使得水變濁、變黃,從而形成“水少沙多、水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)”的問題。大量泥沙在黃河下游不斷淤積,在部分河段逐漸形成“地上懸河”,導(dǎo)致歷史上多次決溢、潰堤,甚至改道,給流域的人民帶來災(zāi)難。因此,黃河治沙、治水一直是一個千古難題。千百年來,古人為黃河治理做出了艱苦卓絕的努力,但因難度太大且技術(shù)能力不足而成效甚微?，F(xiàn)如今,隨著中國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工程建設(shè)技術(shù)能力的增強,徹底解決黃河治理問題的條件已經(jīng)成熟。

黃河治理也一直受到中央高度重視。早在1952年,毛澤東同志在視察黃河時就要求“要把黃河的事情辦好”,并揭開了新中國治理黃河的序幕。黨的十八大以來,習(xí)近平同志多次到黃河沿線調(diào)研考察并指出,“治理黃河,重在保護,要在治理”。2019年9月18日,中央在鄭州召開的黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上強調(diào),“保護黃河是事關(guān)中華民族偉大復(fù)興和永續(xù)發(fā)展的千秋大計”,并提出黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的主要目標(biāo)任務(wù)?！包S河寧,天下平”,黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展已經(jīng)成為國家重大區(qū)域發(fā)展的戰(zhàn)略之一。并且,黃河流域也是中國水資源最為匱乏的地區(qū),水資源的短缺也是制約西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素,如何開源節(jié)流,進行引流儲水,實現(xiàn)黃河流域水資源的可持續(xù)供給,對黃河流域的可持續(xù)發(fā)展有著十分重要的意義。

針對黃河治沙、治水、用水各方面的問題,根據(jù)黃河水情的變化及最新技術(shù)的發(fā)展,本文提出黃河治理模式優(yōu)化轉(zhuǎn)型的思路:通過“再造黃河”方式,將治沙、治水和用水有機結(jié)合起來,用現(xiàn)代系統(tǒng)的方法構(gòu)建治沙、治水、用水的綜合體(綜合工程),協(xié)調(diào)解決黃河水患、流域缺水和高效用水問題,實現(xiàn)水資源利用最大化,從而化害為利,造福流域人民。

二、黃河治理相關(guān)研究回顧

以下對現(xiàn)有的相關(guān)研究及進展進行回顧總結(jié),在此基礎(chǔ)上提出黃河治理優(yōu)化轉(zhuǎn)型思路。

(一)黃河治沙現(xiàn)有的辦法及相關(guān)研究

黃河治理,難在治沙,而且這一“千古難題”一直存在。黃河能否變清,治沙成效的大小尤為關(guān)鍵,而水沙不協(xié)調(diào)現(xiàn)象的發(fā)生正是黃河洪災(zāi)頻發(fā)的重要原因［1］。因此,黃河治理亦首在治沙,即減少黃河泥沙的淤積,使河床不再抬高,從而消除或減輕下游水位上升及汛期洪水壓力。然而,由于生產(chǎn)力和科技落后,古代先民對黃河泥沙的治理幾乎是束手無策,但前人也在不斷努力和探討。新中國成立以后,隨著生產(chǎn)力和科技的發(fā)展,黃河治理和治沙能力也在不斷提高,辦法不斷增多。現(xiàn)有的治沙辦法如下。

1.河道清淤、疏通

這是一種黃河泥沙治理古老、傳統(tǒng)的辦法。這個辦法現(xiàn)在仍然有效。通過河道清淤疏通、筑堤引流等辦法可以改善河道,降低水位,加固堤防。通過淤填河堤,挖深河槽等辦法對黃河二級懸河治理有一定的效果,可使主槽過流能力增大,洪水上灘的流量減小,因此相應(yīng)治理后的堤河水位有所降低,大大減輕了洪峰過境、水流充沛季節(jié)的決堤、改道等水患災(zāi)害發(fā)生的概率與壓力［2］。但是,河道清淤、疏通每年的工程量大,資金投入多,需要年復(fù)一年地持續(xù)下去,也不能徹底解除風(fēng)險。

2.“寬河固堤”與“束水攻沙”

黃河泥沙淤積所形成的困境集中在下游,歷史上黃河下游的治理主要包括“寬河固堤”與“束水攻沙”兩個辦法。這也可看成是上述清淤疏通思想的發(fā)展?！皩捄庸痰獭本褪潜３州^寬的堤距,利用下游廣闊的灘地滯洪沉沙,減輕洪水對堤防的壓力;“束水攻沙”的思想在于利用工程措施縮窄河道,穩(wěn)定主槽,以期通過增大河槽流速,提高河道挾沙能力,減緩淤積［3］。在“寬河固堤”的方略下,人們逐步探索形成了“上攔下排、 兩岸分滯”的洪水應(yīng)對思路,并總結(jié)出一套“攔、排、放、調(diào)、挖”的調(diào)控泥沙的綜合治理方法［4］。

針對黃河下游泥沙沉積過多、河道堵塞、地上懸河等客觀情況,有學(xué)者認為黃河下游治理河道堵塞與地上懸河的方案還有筑壩攔淤、穩(wěn)定主槽、縮窄河道、完建堤防等［5］;也有學(xué)者研究認為可將黃河下游生態(tài)治理對灘區(qū)進行功能劃分,分為生態(tài)移民安置區(qū)、高效農(nóng)業(yè)區(qū)以及資源開發(fā)利用區(qū)等,利用泥沙放淤、挖河疏浚等手段,構(gòu)建水分級設(shè)防,泥沙分區(qū)落淤,灘槽水沙自由交換,各類灘地設(shè)定不同的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)［6］。

3.防洪工程體系與水庫攔沙

水利工程在水沙調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用,一方面可以通過水庫調(diào)節(jié)有效控制凌汛期流量,減少河道槽蓄水量,減輕防凌壓力;另一方面可以協(xié)調(diào)水沙關(guān)系,減輕河道淤積,長期維持河道的行洪輸沙功能。新中國成立以后,中國工程建設(shè)能力不斷增強,在黃河上修建了水庫,利用中游水庫攔沙,加強下游河道整治工程,構(gòu)建了黃河下游的防洪工程體系［3］,如小浪底水利樞紐工程建成后,減淤效果顯著。這一防洪工程體系的構(gòu)建使用先進的現(xiàn)代工程技術(shù)手段,提高了黃河治理的效率,使黃河治理這一千古問題進入現(xiàn)代治理階段。其效果具體表現(xiàn)在:小浪底水庫在優(yōu)化調(diào)度方式對水庫塑造下游河道形態(tài)及排沙減淤等方面具有重要意義,其通過經(jīng)濟價值量化發(fā)電效益與水庫排沙減淤效益,形成發(fā)電效益最大和綜合效益最大兩類優(yōu)化目標(biāo)［7］。近年來的研究亦表明,黃河干流近70年來徑流量和輸沙量呈非顯著的下降趨勢,主要是水利工程的調(diào)節(jié)與水土保持共同作用的結(jié)果［8］。

然而,小浪底水庫也存在攔沙淤積的問題。費祥俊、吳保生研究認為,迄今小浪底水庫淤積已占原設(shè)計攔沙庫容的30%以上,應(yīng)考慮降低汛期水位,為提高洪水期水庫排沙比創(chuàng)造條件,以抑制庫容淤損過快的勢頭［9］。目前我國通過水利工程對水沙的調(diào)節(jié)仍有一定的進步空間,首先可以推進古賢水利樞紐工程、黑山峽水利樞紐工程等重大工程建設(shè),進一步完善水沙調(diào)控工程體系;其次健全水沙調(diào)控機制,充分挖掘調(diào)控工程潛力,在既有水利工程的基礎(chǔ)上進行調(diào)蓄,合理解決排沙與防洪等伴生的問題［10］。

4.水土保持治理

黃河泥沙成因與人口和經(jīng)濟增長、過度開墾放牧、森林草原毀壞、植被遭到破壞而形成的嚴(yán)重的水土流失也有一定的關(guān)系,因為,水庫攔沙作用有限,而生態(tài)環(huán)境建設(shè)可減輕黃土高原的土壤侵蝕,加強水土保持治理,亦可減少入黃泥沙,促使黃河變清。經(jīng)過多年的水土保持治理,流入黃河的泥沙已經(jīng)逐年減少,入黃河泥沙量年均減少3億噸［4］。于是,退耕還林、種樹植草、植被恢復(fù)、水土保持成為一種治沙治本的辦法。退耕還林還草影響了降水徑流關(guān)系,促使流域產(chǎn)沙動力系數(shù)下降,累計退耕還林還草面積與徑流系數(shù)和含沙量均呈負相關(guān)［11］。隨著黃土高原植被的恢復(fù),河流輸沙量減少,降雨及植被恢復(fù)對土壤侵蝕產(chǎn)沙產(chǎn)生了明顯的抑制作用,植被恢復(fù)的減沙效益突出［12］,并且,水土保持措施在極端降雨條件下能夠有效減少輸沙量［13］。通過對水文指標(biāo)的分時間段計算可知,長期以來的水利水土保持措施與退耕還林(草)工程都對黃河中游水文情勢產(chǎn)生較大影響,使得河流徑流波動性減弱［14］。

此外,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)上,也應(yīng)該堅持水土比例相協(xié)調(diào)的原則,構(gòu)建“以水定土,以土量水”的水土資源優(yōu)化模型,調(diào)整配水方案,配水量向具有水資源利用比較優(yōu)勢的作物傾斜,有利于提高收益及水資源的利用率,抑制不合理用水需求,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)水目標(biāo)［15］。

5.綜合利用

黃河泥沙兼具災(zāi)害性和資源性的雙重屬性。黃河泥沙也是自然資源,對其綜合利用、變廢為寶也是一種有效的治理辦法。

泥沙資源也是一種緊缺資源。隨著中國房地產(chǎn)和建筑業(yè)的快速發(fā)展,對泥沙產(chǎn)生了巨大需求,因而出現(xiàn)了在長江流域等盜沙挖沙現(xiàn)象,危害長江河床。而相比之下,黃河河沙過多泛濫,可作為資源加以利用。同時,房地產(chǎn)和建筑業(yè)的發(fā)展也造成建筑材料的需求大幅上升,導(dǎo)致許多地方制磚土地過度開采,資源與環(huán)境受到破壞,而黃河泥沙可以用于制磚及填筑材料等,可替代土地資源和減少對土地資源的消耗［16］。

然而,以上治沙辦法,雖然產(chǎn)生了積極作用,但是這些治理辦法每年的工程量大,資金投入大,需要年復(fù)一年地持續(xù)投入大量人力、物力和財力,而現(xiàn)有的防洪工程體系及其他各種人工辦法也是一種被動的應(yīng)對,不能徹底解決治沙問題,也不能使黃河的水變清。在當(dāng)代科技發(fā)達、工程技術(shù)能力不斷增強的條件下可以改變黃河治沙、治水的思路。

(二)黃河治水與用水方面現(xiàn)有的相關(guān)研究

黃河流域水資源承載能力較弱,且用水總量負荷過大,甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西各省(區(qū))的地市水量承載力處于超載及嚴(yán)重超載狀態(tài)［17］。與此同時,因黃河水質(zhì)的客觀特點,含沙量大、土壤流失嚴(yán)重又進一步導(dǎo)致黃河下游因強烈的泥沙淤積造成嚴(yán)重的洪水泥沙災(zāi)害,加大了上下游間統(tǒng)籌用水的難度［18］。因此,要實現(xiàn)合理利用黃河水資源,除了制度的保證和觀念上的轉(zhuǎn)變外,治水、治沙成為繞不開的難題。黃河治水自古以來就是中央政府極為重視的公共工程,自商代以來,中央與地方政府對黃河水患治理采取的主要方法有修建堤壩,興修水利,利用天象、氣象觀測提前預(yù)測汛期等［19-20］。近代黃河治水主要分為上游水土保持、中游生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和合理用水,以及下游水道疏浚這幾個部分。上游在水土保持方面,通過對草原過度放牧管制、清除鼠患保持牧場合理承載力,以草定畜、優(yōu)化畜牧業(yè)管理模式等,實現(xiàn)黃河上游水源補給區(qū)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展［21］。注重對天然草原這一黃河上中游流域面積最大的土地類型的保護,改良與提高天然草原的植被覆蓋度,維護和改善天然草原的生態(tài)環(huán)境,實施可持續(xù)利用的建設(shè)措施,已成為綜合治理黃河上中游流域生態(tài)環(huán)境,防治水土流失和荒漠化的關(guān)鍵［22］。在中游生態(tài)環(huán)境恢復(fù)以及合理用水方面,黃河中游黃土高原地區(qū)20世紀(jì)70年代以來開展了大規(guī)模的水土保持綜合治理和退耕還林工程,使得氣候變化和劇烈的人類活動深刻影響的黃河中游流域降水-產(chǎn)流-產(chǎn)沙過程得到了緩解［23］。有研究顯示,人類水利、水保活動是黃河中游輸沙銳減的主要驅(qū)動因素,對減少頭道拐-龍門區(qū)間平均輸沙的變化貢獻率為85.84%,對減少龍門-潼關(guān)區(qū)間輸沙的變化貢獻率為88.68%,淤地壩、梯田和水庫等水利水保工程措施正是輸沙銳減的主要原因［24］?？傊?進入近代以來,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)力的進步都使黃河治水的理論研究與治理實踐得到了長足發(fā)展,進一步認識到黃河泥沙含量對黃河治水、用水問題有較為重要的作用,認識到河道通暢與沿岸環(huán)境水土保持有密切聯(lián)系,通過模型預(yù)測出了黃河下游游蕩型河道演變至穩(wěn)定狀態(tài)時所需要的水沙含量和河道深度、寬度［25］。上述學(xué)者的大致思想是:黃河中上游治水、治沙中多采取恢復(fù)原始生態(tài)、保護自然草場、水土綜合保持等,而下游則多采用因地制宜與人工干預(yù)的方式,既要尊重客觀自然規(guī)律,又要發(fā)揮主觀能動性,以實現(xiàn)有效的黃河治理。以上研究結(jié)論也說明在生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)、水土保持的推進和人類合理利用水利的基礎(chǔ)上,黃河治理能夠有效推進。

現(xiàn)有研究還十分注重黃河水資源的科學(xué)利用、開發(fā)與保護。水資源的科學(xué)利用、開發(fā)與保護是社會綠色健康發(fā)展的重要保證,也是經(jīng)濟與社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的必要資源保證。有學(xué)者認為,在相當(dāng)長的時期內(nèi),科學(xué)有效使用水資源的引導(dǎo)和督察不到位,工農(nóng)業(yè)和生活用水管理處于缺失狀態(tài),水的立法工作嚴(yán)重滯后［26］。有學(xué)者從水的混合物品屬性入手,構(gòu)建和應(yīng)用中國水制度分析的基本框架:多元機制共生水配置,水法、水政策、水行政三種水制度層次,水定價、水權(quán)與水市場、用水戶組織三種市場擴張型支撐性水制度安排［27］。隨著中國工業(yè)化進程的持續(xù)推進,工業(yè)用水占比經(jīng)歷了先迅速上升后緩慢下降的過程,實現(xiàn)了部門用水效率的提高和經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整,說明經(jīng)濟發(fā)展與節(jié)能用水并非矛盾對立,而是可以通過技術(shù)進步以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整得以實現(xiàn)［28］。在如何合理利用水資源問題上,有學(xué)者認為在黃河流域干旱半干旱地區(qū)占比較多的情況下,水資源可持續(xù)供給應(yīng)遵循環(huán)境容量與適度開發(fā)、聯(lián)合運用與優(yōu)化配置、團結(jié)治水與共享、節(jié)約用水與重復(fù)利用、集水保水與蒸損最小、涵養(yǎng)水源與保護綠色水庫的原則［29］;也有學(xué)者認為可以從水資源空間均衡出發(fā),核心就是堅持以水定需,根據(jù)可開發(fā)利用的水資源量,合理確定經(jīng)濟社會發(fā)展結(jié)構(gòu)和規(guī)模,不應(yīng)該在超出空間環(huán)境合理承載力的基礎(chǔ)上過度開發(fā)和利用水資源［30］。

上述研究為筆者提供了有益的參考,筆者將結(jié)合這些研究,根據(jù)黃河水資源環(huán)境的變化,借用最新的科技成果,提出黃河治沙、治水與用水模式優(yōu)化轉(zhuǎn)型的思路。

三、治沙模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型

(一)黃河泥沙的形成

黃河泥沙的形成既有自然因素也有人為因素。

1.自然因素

黃河流經(jīng)的區(qū)域特殊的地質(zhì)條件或自然因素是形成泥沙的主要原因。治沙的前提是要了解黃河泥沙的形成機制。黃河分為上中下游三段。河源至內(nèi)蒙古自治區(qū)托克托縣的河口鎮(zhèn)為上游,途經(jīng)青海、四川、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古五省(區(qū)),河道長3 471.6千米;河口鎮(zhèn)至河南省鄭州市的桃花峪為中游,途經(jīng)山西、陜西、河南三省,中游河段長1 206.4千米;桃花峪至入?？跒橄掠?途經(jīng)河南、山東兩省,河道長785.6千米?！暗厣蠎液印敝饕霈F(xiàn)在下游河段,而治沙則主要集中在中、上游兩段(見圖1)。

圖1 黃河水域圖細解與黃河治沙三段分段示意①

黃河泥沙來源比較集中,并有“水沙異源”的特點。從各省來沙量的分布看,陜西省來沙量最多,約占全河沙量的41.7%;甘肅省次之,占25.4%;山西省占17.3%,居第三位②。因此,黃河治沙重點在中游地區(qū)和陜西、甘肅、山西三省。黃河自發(fā)源地穿過青藏高原時,水是清澈的,在流經(jīng)甘肅蘭州西時,有一些河流密集發(fā)育,源于祁連山北麓的湟水、大通河、莊浪河等和發(fā)源于秦嶺北側(cè)的大夏河、洮河等都匯集到黃河,而這些河流中有湟水、大通河、洮河、莊浪河流經(jīng)黃土區(qū),經(jīng)河水的沖刷,攜帶大量泥沙,使得河水開始變黃、變濁,泥沙含量增大。此外,發(fā)源于甘肅省通渭縣華家?guī)X北坡的祖厲河,年均入黃水量僅占 1.46%,但年均入黃泥沙量卻占甘肅入黃總沙量的39.58%,屬于黃河流域水少沙多、水土流失最為嚴(yán)重的河流之一［31］;而清水河是黃河寧夏段最大的一級支流,其水文特點也是水少沙多,且是寧夏水土流失最嚴(yán)重的河流,每年輸入黃河的泥沙約占寧夏入黃總沙量的49%［32］。以上是黃河上游泥沙含量多,水土流失最為嚴(yán)重的一些支流。因此,新一輪的黃河治沙工程可從這幾個支流開始。而黃河中游來沙量最大,支流縱橫,是治沙的重點和難點;黃河下游來沙量很小,如三門峽以下的洛河、沁河來水量占10%,來沙量僅占2%［33］。黃河治理及治沙需要根據(jù)不同區(qū)段的特點進行針對性的治理,而治沙工程主要集中在黃河的中上游,下游來沙量非常小,主要措施是改善生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。中上游治沙,在改善自身的生態(tài)環(huán)境的同時,可解決下游的泥沙擁堵和水患問題,上下游均是受益地區(qū)。

2.人為因素

除了黃河流域特有的自然和地質(zhì)條件形成大量泥沙淤積之外,人為因素也是泥沙增多不可忽視的因素。人為因素主要是人們對黃河沿岸地區(qū)的過度經(jīng)濟開發(fā)。各種經(jīng)濟開發(fā)活動以及對土地的不合理利用,破壞了地表植被,造成嚴(yán)重的水土流失,增加了黃河的泥沙含量。具體來說,經(jīng)濟開發(fā)過程中的毀林毀草、陡坡開荒對地表植被破壞較為嚴(yán)重,而開礦、修路等基本建設(shè)和工業(yè)活動過程中忽視環(huán)境保護和水土保持,也是造成水土流失和泥沙增多的原因,且廢土廢渣隨意向河溝傾倒也形成新的泥沙來源。

由于歷史上黃河流域經(jīng)濟相對落后,人們迫于改善生計而加強經(jīng)濟開發(fā),但過度的經(jīng)濟開發(fā)又導(dǎo)致環(huán)境惡化、水土流失。水土流失導(dǎo)致土壤侵蝕、耕地減少、土壤肥力下降,從而造成農(nóng)作物減產(chǎn)。越是減產(chǎn),人們就越要多開墾荒地,越多墾荒,水土流失就越嚴(yán)重。在這個惡性循環(huán)的過程中,黃河中的泥沙也就越來越多。長期以來,高強度的人類活動已經(jīng)導(dǎo)致黃河流域生態(tài)系統(tǒng)退化、水土流失嚴(yán)重、支流水質(zhì)污染、河口三角洲濕地萎縮等生態(tài)問題,這嚴(yán)重制約著區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,可見,黃河流域生態(tài)治理與保護工作任重而道遠［34］。但是,近年來黃河中上游的植樹造林、水土保持治理已經(jīng)對環(huán)境的改善產(chǎn)生了效果。

人為因素只要實行人類行為自我約束、保持適度經(jīng)濟開發(fā)與環(huán)境的協(xié)調(diào)是可以有效解決的,而關(guān)鍵的是自然因素形成的巨量泥沙,治理上的技術(shù)挑戰(zhàn)極大。

(二)黃河治沙模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型——“再造黃河”,讓黃河變清

1.黃河治沙模式優(yōu)化轉(zhuǎn)型的形成機理

黃河治沙,首先是根據(jù)泥沙的形成機理采取相應(yīng)的措施。如本文所述,泥沙的形成有自然因素和人為因素兩個方面。人為因素相對容易解決,可以通過對人類經(jīng)濟行為的合理調(diào)控,保持經(jīng)濟活動與自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)關(guān)系,同時加大植樹造林,保護好環(huán)境和植被,減少和杜絕人為的水土流失,可以有效消除人為因素所形成的泥沙增量,目前的水土保持治理已經(jīng)產(chǎn)生成效。而治沙的關(guān)鍵困難在于黃河中上游特殊的地質(zhì)環(huán)境所形成的自然泥沙的累積,即當(dāng)黃河流經(jīng)黃土高原時會自然沖刷、攜帶大量泥沙進入河流。現(xiàn)有的治理方法,如河道清淤疏通、“寬河固堤”與“束水攻沙”以及水庫攔沙等方法,都是事后治理,即泥沙形成之后的治理,治理模式被動,雖然可以緩解泥沙的泛濫,但并非從泥沙形成的源頭或形成之前加以治理,因而耗資大且無法達到治本的效果。而黃河治沙模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型,就是深入泥沙形成的源頭來解決泥沙的形成問題,達到治本的效果。

2.黃河治沙模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型

在當(dāng)今中國生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)、工程建設(shè)能力十分發(fā)達的情況下,困擾中國數(shù)千年的黃河泥沙問題可以有更多、更好的解決辦法,而“再造黃河”,讓黃河水變清,則是一個新的治理思路,一個治理模式優(yōu)化轉(zhuǎn)型的路徑。所謂“再造黃河”,就是開鑿人工運河,對黃河中上游途經(jīng)黃土區(qū)的河流體系進行人工再造,采用先進、合適的建筑材料,如南水北調(diào)修建運河的建筑材料修建河床,從而使水流不直接接觸黃土,同時,適當(dāng)抬高河堤,阻擋攜帶泥沙的雨水流入河道中,從而保持黃河水更加清澈。

中國有著悠久的開挖、修筑運河的歷史。中國是歷史上開鑿運河最早、運河開鑿規(guī)模最大的國家之一。迫于經(jīng)濟發(fā)展和運輸?shù)男枰?歷朝歷代幾乎多有開鑿運河的歷史,最為著名的就是隋代開鑿的京杭大運河,直至造福于當(dāng)代(經(jīng)過修擴建的運河長度達1 794千米)。古代運河的功能主要是航運。新中國成立后,為了調(diào)水、灌溉也修建了若干重大運河,如重修擴建大運河,修建雷州青年運河、紅旗渠等。改革開放后,中國運河建設(shè)進入了新的高潮,即南水北調(diào)工程,已建成的南水北調(diào)東線和中線工程正在發(fā)揮作用,東線一期工程調(diào)水主干線全長1 466.50千米,中線工程一期輸水干線全長1 431.95千米,兩線合計2 898.45千米［35］。南水北調(diào)運河的功能是調(diào)水,而非航運。改革開放前的運河開鑿辦法主要是人工、人力,采用的是傳統(tǒng)的工具,如鋤、鍬、扁擔(dān)、籮筐等,勞動生產(chǎn)率低,勞動強度大。改革開放后的南水北調(diào)工程采用的是先進生產(chǎn)力,專用工程設(shè)備,大幅度提高了工程效率,降低了勞動強度。南水北調(diào)運河工程的成功為再造黃河打下了物質(zhì)和技術(shù)基礎(chǔ)。

“再造黃河”的運河工程的功能亦非航運,而是治沙及水土保持,使其形成清澈的水系,還有調(diào)水、供水功能,可直接為沿線的人民提供優(yōu)質(zhì)、清澈的水,造福于沿線人民。而“再造黃河”工程的前期投資雖然很大,但一旦投資成功,產(chǎn)生的效益則是無窮的,至少可以節(jié)省每年用于治沙的巨額經(jīng)費,清澈的黃河水可以直接地用于生產(chǎn)和生活,減少泥沙清理成本。

(三)再造工程與黃河水體功能區(qū)的協(xié)調(diào)及分步推進

1.再造工程與水體功能區(qū)的協(xié)調(diào)

再造工程要與黃河水體功能區(qū)③相協(xié)調(diào)。實際上,黃河再造工程與現(xiàn)有水體功能區(qū)并不產(chǎn)生沖突。首先,再造工程與一級水體功能區(qū)沒有關(guān)系。一級水體功能區(qū)大多處于黃河的源頭,其中,龍羊峽以上比例最高,河長為3 058.2 千米,占全流域保護區(qū)總河長的40.9%［36］。黃河源頭保護區(qū)的水是清的,而黃河水變黃是在經(jīng)過黃土區(qū)之后,再造工程是處在這一階段,因此與一級水體功能區(qū)沒有關(guān)系,不會對其產(chǎn)生影響。其次,從二級水體功能區(qū)來看,再造工程與水源和用水不會產(chǎn)生矛盾,而是減少了飲用水中的泥沙處理過程,對改善水質(zhì)產(chǎn)生促進作用;其他如對工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、漁業(yè)用水都可以提供更加清潔的水源,產(chǎn)生的是積極效應(yīng);再造工程形成的樞紐、水庫加以綠化,也可形成新的景觀,開展旅游業(yè)。

再造工程還需與現(xiàn)有的一些治理辦法相協(xié)調(diào),如退耕還林、種樹植草、植被恢復(fù)、水土保持等仍然有效。這些辦法可以保護黃河中上游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境,增加雨水的循環(huán)以及森林的天然儲水能力。

2.工程的循序漸進與分步推進

由于再造工程涉及的工程量巨大,可能會遇到一些不可預(yù)見的因素,工程宜循序漸進,分步推進,分段治理。以上游為起點,中游為重點,下游則對黃河三角洲暖溫帶濕地生態(tài)系統(tǒng)加以保護,促進河流生態(tài)系統(tǒng)健康,提高生物多樣性(見圖1)。對流經(jīng)黃土區(qū)的支流進行人工再造,可在上游、中游分別選擇數(shù)條支流進行再造實驗,并對實驗評估之后再選擇其他支流進行再造推進和推廣。除了涉及上游的湟水、大通河、洮河、莊浪河、祖厲河、清水河之外,還須攻克中游含泥沙量大的支流的再造工程。當(dāng)攜帶泥沙含量大的主要支流再造之后,以清水輸入黃河,便可大幅減少黃河泥沙含量。在區(qū)域上對來沙量最多的省份,如陜西、甘肅、山西進行集中治理,而對主要支流治理完畢后,再評估是否對黃河干流的若干區(qū)段進行人工再造。通過若干再造工程,當(dāng)黃河泥沙含量能夠在下游地區(qū)自然沖走而進入渤海,則黃河治沙工程基本大功告成。

四、治水和用水——建立分洪、儲水、儲能綜合系統(tǒng)

治沙是黃河治理的一個重要內(nèi)容,其與治水密切聯(lián)系。治水就是系統(tǒng)解決黃河水患和流域缺水問題以及治水的同時解決黃河水資源的利用問題。通過構(gòu)建分流(洪)、儲水、儲能綜合系統(tǒng),可協(xié)調(diào)工農(nóng)業(yè)用水與水力資源之間的關(guān)系,實現(xiàn)黃河水資源效用的最大化。

(一)構(gòu)建抽水蓄能模式儲水儲能綜合系統(tǒng)

新的運河體系建立以后,就要處理好原先的天然河道的關(guān)系,可利用原先的河道建立分洪(分流)、儲水、儲能綜合系統(tǒng)。當(dāng)汛期來臨時,利用原先的河道分洪、儲水、儲能。這一系統(tǒng)及其功能類似于都江堰樞紐工程:當(dāng)洪水來臨時,利用這一樞紐工程將洪水分流到外江,而確保土地肥沃的成都平原旱澇保收。

廣大西北地區(qū)屬于中國最缺水的地區(qū),在20世紀(jì)90年代,受多種因素的影響,黃河入海年徑流量變小,黃河下游頻繁發(fā)生季節(jié)性斷流現(xiàn)象。而進入21世紀(jì)之后,黃河水情發(fā)生重大逆轉(zhuǎn),不僅徑流量大增,而且汛期水患頻繁,防洪壓力增大。于是,黃河又恢復(fù)到原先的問題,即黃河的治理又回到防汛、防止決溢、滲水、潰堤的模式。同時,中國大氣候環(huán)境也發(fā)生了逆轉(zhuǎn)式的變化,即雨水北多南少,北澇南旱趨勢正在顯現(xiàn)。這一趨勢對北方、西北來說,應(yīng)該是利大于弊。水資源豐富,在調(diào)水、供水、用水及整個治水工程方面就可占據(jù)主動地位,形勢好于缺水、斷流、干旱。鑒于黃河“水無常形”的特征及近年來水情變化的周期性、季節(jié)性現(xiàn)象,當(dāng)豐水季節(jié)水量過多時,可以儲水,以便在缺水的年份、季節(jié)增加供水,同時解決流域汛期水患和枯水年份(季節(jié))缺水問題。

這一系統(tǒng)工程可部分地借鑒都江堰分流的原理:當(dāng)洪水來臨時,利用原先的舊河道分流,也可根據(jù)不同的河段開辟新的分流河道,但不同的是,要對分流的水加以儲存,建立大壩,形成巨型人工湖,用于儲水儲能。儲水的同時也就形成了儲能,因地制宜,根據(jù)抽水電站的原理建立季節(jié)性抽水蓄能電站,以改善西北地區(qū)以煤炭為主的單一能源結(jié)構(gòu),而西北地區(qū)豐富的風(fēng)能、太陽能因電網(wǎng)消納能力有限,可用來抽水蓄能,從而把風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)換成水能加以儲存。這一系統(tǒng)工程可在豐水的年份、季節(jié)儲水儲能,而在缺水的年份(季節(jié))棄能供水,滿足流域水資源的需求。在凌汛發(fā)生時也可利用這一系統(tǒng)工程來分流回流的水患。

在合適的有落差的地段,可建設(shè)上庫、下庫,形成先進的抽水蓄能蓄水電站循環(huán)系統(tǒng),上下庫的水自然循環(huán),一方面用于發(fā)電,一方面作為儲水備用,在干旱時發(fā)揮供水功能。循環(huán)過程中蒸發(fā)的水量,可通過雨水、黃河干流汛期多余的水加以補足。

從圖2來看,分流儲水儲能系統(tǒng)在上游甘肅、寧夏兩省(區(qū))選址有很大的自由度,并且這兩省(區(qū))地廣人稀,牽涉很少的移民工程,汛期洪水也經(jīng)常集中在上游地區(qū);中段在山西境內(nèi)有選址的自由度,山西汛期的洪水也常給下游造成防汛的壓力。

圖2 黃河中上游引流、儲水、儲能循環(huán)系統(tǒng)地理布局與分段示意圖

根據(jù)這一原理,對黃河主干道進行監(jiān)測與調(diào)控。由于近年來黃河汛期水勢兇猛,上游地區(qū)如蘭州段,水位高,流量大,2019年和2020年連續(xù)兩年河水淹沒了碼頭、售票處,水車公園亦因河水上漲而停止對外開放,并對下游造成多處險情,對下游防洪形成壓力。然而,流淌走的洪水也是寶貴資源,因此可在黃河上游主干道上開渠引流,引入人工水庫中儲水儲能,同時減輕或消除下游水患,實現(xiàn)“化害為利”。使用5G、智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)等先進信息技術(shù)對整個流域各河段的水情進行監(jiān)控,一旦超出合理水位,就自動開閘引流、儲水、儲能［37］。

這樣,根據(jù)中國水情變化大勢及北方雨水不斷增多的趨勢,對黃河水資源加以系統(tǒng)性的綜合利用,采取旺季儲水、枯季供水的辦法,可以利用黃河自身的水資源來滿足流域的供水問題,不需引進外來水。同時,也實現(xiàn)了“化害為利”“興利與除害”的結(jié)合,把可能對人類產(chǎn)生水患危害的水轉(zhuǎn)化成可利用的水資源和水能資源加以儲存。

在氣候惡化,極度干旱與洪澇交替出現(xiàn)的情況下,豐水時期儲水就日顯緊迫④,黃河流域儲水系統(tǒng)有待加強。

(二)展望:構(gòu)建水能-氫能儲水儲能綜合系統(tǒng)

圖2儲水儲能綜合系統(tǒng)的構(gòu)建在技術(shù)上已經(jīng)成熟,可以盡快推動,而正在蓬勃發(fā)展的氫能將在不久的未來興盛起來,可以作為儲水儲能系統(tǒng)進一步優(yōu)化的選項。氫能作為綠色能源,一旦用更先進的技術(shù)開發(fā)出來,實現(xiàn)大批量生產(chǎn),就可以在一定程度上推動能源革命。這需要與具體的制氫技術(shù)和合理的能源生產(chǎn)模式結(jié)合起來。

目前,光催化制氫技術(shù)正在不斷取得新進展。GUO S H等提出光催化體系,該體系由集成的光熱-光催化材料組成,在沒有額外能量時在光照下分解產(chǎn)生氫氣［38］。這項工作突顯了光熱-光催化兩體系較高的成本效益和實際應(yīng)用價值。獲得比爾·蓋茨投資支持的美國光熱技術(shù)企業(yè)Heliogen和美國燃料大廠Bloom Energy于2021年7月26日宣布,雙方計劃僅利用聚光集熱系統(tǒng)和水來生產(chǎn)綠色氫氣,以代替商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用過程中的化石燃料,這將進一步加速世界朝著零碳未來邁進⑤。

以上新技術(shù)制氫尚處于實驗階段,一旦形成規(guī)模化、商業(yè)化的生產(chǎn),將會推動新的能源革命。這樣的氫氣生產(chǎn)技術(shù),要實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模,必須滿足三個條件:充足的太陽能、充足的水資源和選址的安全性(主要考慮氫氣目前尚為危化品,廠址的選擇需要遠離城市)。西北地區(qū)作為風(fēng)光大基地的重點開發(fā)地,有著豐富的太陽能資源,并且地廣人稀,具有選址的安全性和選址自由度大的優(yōu)勢,過去曾經(jīng)缺水,但現(xiàn)在通過儲水,缺水的問題可以解決,上述三個條件都能滿足,即隨著水情的變化,黃河汛期的水可引入人工湖,湖中的水既可按前述系統(tǒng)方式用水能發(fā)電,當(dāng)光催化制氫技術(shù)成熟時,也可用湖中的水制氫。在水電站的另一側(cè)建立制氫系統(tǒng),形成水能-氫能綜合系統(tǒng),同時發(fā)電和制氫,或根據(jù)市場和國家的需要在兩者之間進行權(quán)衡、側(cè)重、取舍。這為進一步優(yōu)化黃河的用水及水資源開發(fā)提供了一個新的思路。

氫氣生產(chǎn)出來之后有多種用途:(1)工業(yè)用氫,即普通的氫產(chǎn)品,而液化氫可用于航天工程,可直接為酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心等航天基地提供液氫產(chǎn)品(在制氫的同時可以制氧,氧氣可供醫(yī)院等部門使用);(2)氫能,可有兩種用途,一是用于氫能汽車的燃料電池(在氫能汽車成熟時使用),二是直接用氫氣燃燒發(fā)電。氫的熱值高(是普通輕油的3倍),因而發(fā)電的效率也高,成本較低,制氫之后直接發(fā)電,然后輸入電網(wǎng)。太陽能—制氫—供能發(fā)電,這一過程完全綠色,零碳,可循環(huán)持續(xù),將會推動能源革命(見圖3)。

圖3 水能-氫能儲水儲能綜合系統(tǒng)示意圖

以上分段治理包括治沙與治水兩個部分,治沙、分流治水(儲水、儲能)工程都分布在中上游,這是根據(jù)黃河水沙形成的特點而為之,專門解決下游泥沙擁堵和水患問題,下游是受益地區(qū),而儲水、儲能作為中上游治水的部分,同時有益于中上游本地的水資源和能源供給。

五、可行性研究

黃河治理得到中央的高度重視和支持,是推進黃河治理及治沙工程最為重要的可行性條件。具體從以下方面論證黃河再造工程的可行性。

(一)施工團隊和技術(shù)力量

目前,中國運河工程的技術(shù)、管理、團隊和效率屬世界一流。既然能夠完成南水北調(diào)中線和東線工程的運河修建,也就能夠完成黃河中上游的河流再造工程,原有的工程管理及團隊體系可用于黃河中上游運河的修建,進而實現(xiàn)“再造黃河”。

關(guān)于修建大壩儲水、儲能問題,中國在修建大壩方面具有世界一流的工程技術(shù)、管理和施工團隊,在抽水蓄能電站建設(shè)方面,中國也具有先進、成熟的技術(shù)和施工經(jīng)驗。

總之,有關(guān)“再造黃河”、在流域中儲水儲能等相關(guān)工程技術(shù),中國都已完全具備,不存在系統(tǒng)的或關(guān)鍵環(huán)節(jié)的障礙。

(二)地質(zhì)、地形條件

黃河中上游地域廣闊,地質(zhì)、地形條件各異,而“再造黃河”工程所針對的地質(zhì)條件有一個共同特征,就是黃河支干流所流經(jīng)之處的黃土、泥沙密集的地域,且用專用工程機械在黃土地上開鑿運河、再造河床并無工程難度,關(guān)鍵是交通運輸條件。比較來看,西北地區(qū)地形較為平坦,遠沒有西南地區(qū)地形復(fù)雜。整個西南處于中國海拔最高的地區(qū),多是崇山峻嶺,高山峽谷,地形異常復(fù)雜。而就在這樣地形復(fù)雜的地帶建成了連通西南各省的高速公路和高速鐵路,極大地推動了西南地區(qū)的發(fā)展。這些道路幾乎全是橋梁、隧道所組成,投資巨大。而西北建設(shè)道路等基礎(chǔ)設(shè)施的工程難度及所需投資都遠低于西南地區(qū)。加大西北地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資有利于推動西北地區(qū)的發(fā)展,縮小西北與發(fā)達地區(qū)的差距。因此,在“再造黃河”的過程中可以有針對性的同時改善當(dāng)?shù)氐牡缆返然A(chǔ)設(shè)施。

可在甘肅和寧夏的一些泥沙含量大的支流(如湟水、大通河、洮河、莊浪河、祖厲河、清水河)選擇一兩條河流進行再造實驗,在對實驗結(jié)果進行總結(jié)的基礎(chǔ)上再加以推廣。

(三)工程占用資金的問題

河流給人們帶來源源不斷的水資源,但河流也會帶來水患,給流域的人民帶來災(zāi)難。于是,世界各國的各大河流都存在著流域治理問題。例如,就萊茵河的治理,成立了保護萊茵河國際委員會(1976年),實施了萊茵河行動計劃(1978年)、萊茵河生態(tài)修復(fù)行動計劃(1987年)、1992年鮭魚行動計劃、2000年歐盟水框架指令、萊茵河2020行動計劃等等,這既是世界流域生態(tài)環(huán)境協(xié)同治理和可持續(xù)發(fā)展的典范,也涉及源源不斷的巨額投資［39］;湄公河治理時,成立了湄委會和大湄公河次區(qū)域合作組織,以協(xié)同各國之間的治理行動［40］;其他如多瑙河的治理［41］、田納西河谷的治理［42］、澳大利亞墨累-達令河流域的治理［43］等等,都牽涉大量的資金投入。流域治理,雖然耗資巨大,但卻是人類生存、發(fā)展所必須支出的資金。流域投資的特點,關(guān)鍵不在于投資的多少,而是投資是否有效。

既然涉及投資,當(dāng)然需要對投資效益進行評估,包括經(jīng)濟效益和社會效益。從南水北調(diào)中線和東線工程來看,前期投資巨大,但產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益卻是長期性的。因此,只要投資有效,其投資成本就會在若干年后全部收回,并且繼續(xù)產(chǎn)生效益。同樣,“再造黃河”的前期投資巨大,但一旦投資成功,產(chǎn)生的效益也是無窮的,至少可以節(jié)省每年用于治沙的巨額經(jīng)費,并有利于沿線的水土保持,而清澈的河水可以較為直接地供給生活和生產(chǎn)使用,節(jié)省水中泥沙處理的費用。

(四)治沙、治水、用水的綜合工程的綜合效益

治沙、治水、用水的綜合工程可產(chǎn)生綜合性的效益。其中“再造黃河”可創(chuàng)造以下效益:首先,可實現(xiàn)水土保持。河流在經(jīng)過黃土區(qū)時,隨著水流對泥沙的沖刷,必然會產(chǎn)生水土流失。植樹種草雖然有利于水土保持,但黃河流域流經(jīng)的黃土區(qū)的地質(zhì)構(gòu)成就是黃土,只要河水直接沖刷黃土,就會造成水土流失,而用人工建筑材料修建河床,也就避免了河水與黃土的直接接觸,因而可以徹底解決水土流失問題。其次,可為流域生產(chǎn)生活提供清潔的水資源。黃河支干流泥沙含量太大,水質(zhì)也很差,不能直接使用,需要對泥沙進行沉淀、處理。再造的河流則可以直接提供清潔的水源,有著極大的經(jīng)濟和社會效益,可在運河沿途設(shè)置取水點,方便沿線城市和居民區(qū)取水、用水。再次,黃河水變清之后,亦可以在很大程度上解決“揭河底”的問題。所謂“揭河底”,也就是黃河泥沙堆積過多,突然遇到水流沖擊速度增大,泥沙被大量翻涌出來,到下游再次堆積,從而河道擁塞,繼而對堤壩形成較大的壓力,從而使黃河潰壩或黃河水位突然降低形成災(zāi)害。最后,當(dāng)注入黃河的泥沙減少,清潔水增加時,也就解決了治沙的問題,從而逐漸解決黃河下游泥沙淤積、“地上懸河”的危機。而分流、儲水、儲能綜合體則可有效、協(xié)調(diào)解決黃河水患和流域缺水問題,并使黃河水資源和水能資源實現(xiàn)最大化利用。

此外,造河工程可以拉動經(jīng)濟增長。中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不僅提高了經(jīng)濟運行的效率,降低了能源(電力)成本、物流成本、運輸時間,而且還可以對中國經(jīng)濟增長產(chǎn)生巨大的拉動作用。隨著中國的“鐵、公、機”等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善,新項目相應(yīng)減少,也會影響到中國經(jīng)濟的增長動力。而“再造黃河”工程將會對中國經(jīng)濟或區(qū)域經(jīng)濟產(chǎn)生新一輪的拉動作用。其中,一項重要的意義在于有利于促進黃河流域所在區(qū)域的西北地區(qū)發(fā)展。近十多年來,中國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡又出現(xiàn)了新的問題,在東西部差距拉大的同時,南北差距也在拉大,特別表現(xiàn)為西南與西北之間的差距在快速拉大,加快西北地區(qū)的發(fā)展已經(jīng)成為中國區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的一個緊迫任務(wù)［44］?！霸僭禳S河”工程所形成的投資將直接拉動西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,而“再造黃河”工程的成功將會極大地改善西北地區(qū)的資源與環(huán)境條件,有利于西北地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

(五)工程的難度與南水北調(diào)西線工程的比較

南水北調(diào)西線工程指從四川長江上游支流雅礱江、大渡河等長江水系調(diào)水,至黃河上游青、甘、寧、蒙、陜、晉等地的長距離調(diào)水工程。該工程正處在論證階段。南水北調(diào)西線工程堪稱史上耗資最大、施工難度最大的工程,這在《南水北調(diào)工程總體規(guī)劃》中已經(jīng)說明⑥。正因如此,西線工程備受爭議,主要集中在:一是認為工程所在地地殼活躍,地震(強震)多發(fā)［45-46］;二是認為青藏高原是全球氣候變化的發(fā)動機、東亞水循環(huán)的核心、東亞地區(qū)的水塔、主要河流發(fā)源地,應(yīng)該加以保護,慎重對待［47］;三是認為調(diào)水量被高估,調(diào)水區(qū)屬于高寒地區(qū),漫長的冬季無水可調(diào)［48-49］;四是認為未來中國南北方氣候?qū)l(fā)生轉(zhuǎn)折性的變化,即“北澇南旱”,形成降水北多南少的格局,而西線工程與此趨勢相反［50-51］。此外,調(diào)水工程影響大渡河、雅礱江、金沙江這些國家水電開發(fā)重點地區(qū),調(diào)水帶來的巨大影響的補償十分復(fù)雜。

相比之下,“再造黃河”以及構(gòu)建儲水儲能綜合系統(tǒng)工程難度和投資額都應(yīng)該遠低于南水北調(diào)西線工程。但問題是西線工程只解決黃河缺水問題,解決不了黃河水患問題。治水、治理流域要與大氣候變化趨勢和規(guī)律協(xié)調(diào)一致,不能違背規(guī)律。當(dāng)在黃河處于長期缺水、斷流的情況下,調(diào)用外來水才有意義,但中國氣候及黃河水情已經(jīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn),北澇南旱,夏季不是水少而是水多、水患,無須調(diào)用外來水。這種逆轉(zhuǎn)是長期性的,應(yīng)該作為決策的基礎(chǔ)。而在黃河需要水的時候卻無水可調(diào)(而黃河在冬季也經(jīng)常結(jié)冰,甚至爆發(fā)凌汛)。對此,完全可以利用黃河自身的水資源來完成流域的供水問題,在夏季水多的時候分流解患,儲能儲水,到冬季枯水季節(jié)再輸水供水,系統(tǒng)解決水患與缺水問題。

六、結(jié)論

本文根據(jù)黃河泥沙形成機理、黃河水情的變化以及最新科技的發(fā)展,提出“再造黃河”,將治沙、治水和用水有機結(jié)合起來,協(xié)調(diào)解決黃河泥沙淤積、水患頻仍、流域缺水和高效用水問題,實現(xiàn)水資源利用的最大化,由此推動黃河治理模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型。

一是黃河治沙模式的轉(zhuǎn)型。將黃河泥沙治理模式由泥沙形成之后的后期、被動治理轉(zhuǎn)為前期及源頭治理,即針對黃河中上游泥沙密集的支流和部分干流采取河床人工再造的模式將水流與泥沙分隔開,保持河水的清澈。也就是說采用先進、合適的建筑材料再造河床,從而使水流不直接接觸并沖刷黃土,同時,適當(dāng)抬高河堤,阻擋攜帶泥沙的雨水流入河道中,以保持水土、改善水質(zhì)并減少黃河泥沙輸入量,從而保持黃河水的相對清澈,徹底解決黃河攜帶泥沙過多、下游泥沙淤積、“地上懸河”的危機。而南水北調(diào)運河的修建成功已經(jīng)解決黃河再造的工程技術(shù)問題,可以將南水北調(diào)的運河修建模式移植到“再造黃河”上。

二是治水、用水模式的轉(zhuǎn)型。根據(jù)黃河水情的逆轉(zhuǎn)變化(即由常年斷流缺水轉(zhuǎn)變?yōu)檫B年水患不斷),在黃河中上游構(gòu)建分洪(分流)、儲水、儲能綜合系統(tǒng)。這一系統(tǒng)工程可在豐水的年份、季節(jié)儲水儲能,而在缺水的年份、季節(jié)棄能供水,滿足流域水資源的需求,從而用黃河自身的水滿足流域用水需求,不需調(diào)用外來水。在光催化制氫技術(shù)成熟時可構(gòu)建水能-氫能儲水儲能綜合系統(tǒng),既可用水能發(fā)電,又可制氫。

以上治沙、治水、用水模式的轉(zhuǎn)型是一項偉大的系統(tǒng)工程,即用現(xiàn)代系統(tǒng)方法和科學(xué)技術(shù)以構(gòu)建治沙、治水、用水的綜合體,實現(xiàn)流域水資源開發(fā)與利用的良性循環(huán)。

黃河治理的意義重大,是中華民族千百年來一直努力奮斗的目標(biāo),歷史上卻因治理難度太大和技術(shù)能力不足而治理成效甚微?，F(xiàn)如今,中國的工程技術(shù)能力強,資金保障能力強,解決黃河治理這一千古難題的條件和時機已經(jīng)成熟。黃河治理的資金投入將會拉動西北地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展,黃河治理的成功將極大地改善西北地區(qū)的資源與環(huán)境條件,推動西北地區(qū)可持續(xù)發(fā)展。

注 釋：

①本文的圖全由西南財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院張航博士所作。

②數(shù)據(jù)來源于水利部黃河水利委員會http://www.yrcc.gov.cn/hhyl/hhgk/hs/ns/201108/t20110814_103396.html。

③黃河水體功能區(qū)有一級水體功能區(qū)(包括保護區(qū)、保留區(qū)和緩沖區(qū))和二級水體功能區(qū)。二級功能區(qū)包括飲用水水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂用水區(qū)、過渡區(qū)、排污控制區(qū)。參見中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局2010年11月3日聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于水功能區(qū)劃分的國家標(biāo)準(zhǔn)》。

④2022年夏秋之際,長江流域出現(xiàn)歷史罕見旱災(zāi),長江水位幾乎見底,多條河流幾近斷流,流域缺水缺電嚴(yán)重,而建設(shè)了儲水水庫,如丹江口水庫、酒埠江水庫等區(qū)域則能保持農(nóng)田灌溉和豐收。這說明加強長江和黃河兩大流域的儲水系統(tǒng)建設(shè)十分重要。

⑤參見《光熱制氫新進展!Heliogen將聯(lián)合Bloom利用聚光集熱技術(shù)生產(chǎn)綠氫》,來源于https://helioscsp.com/bloom-energy-heliogen-to-produce-green-hydrogen-using-only-concentrated-solar-power-and-water/。

⑥鑿埋深數(shù)百米,長達100千米以上的長隧洞,同時這里又是我國地質(zhì)構(gòu)造最復(fù)雜的地區(qū)之一,地震烈度大都在6°～7°,局部8°～9°,工程技術(shù)復(fù)雜,施工環(huán)境困難,還須加深前期工作,積極開展科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān),解決這些難點。