中国水情分析研究报告
2008年第6期（总第151期）
水规总院水利规划与战略研究中心 2008年10月17日
21世纪黄河节水节地节能型
赵衍庚 研究员
（山东省科技战略研究所）
新中国实行人民治黄，已经取得关键决定性胜利。主要标志为：历史上曾多次决口改道，具有善淤、善决、善徙特点，治理难的黄河，取得了50多年伏秋大汛无决口巨大成就；实行上拦治黄，以兴建干流上拦工程为重点，显著地减水减沙，是下游防洪治理的釜底抽薪；以三门峡水库为开端的中上游干支流工程开发，特别是小浪底、龙羊峡、刘家峡等干流枢纽工程建设，改善了中上游地区的资源环境和经济发展条件，资源开发、工业化、城市化正在加速进行，尤其是山西能源基地的开发建设与颇具规模，为工业化、现代化建设提供了强有力地能源与资源支撑。
然而，2002年治黄规划却认为存在“南决、北决”灾害，威胁竟然涉及5省24个市110个县，达12万km2巨大范围，国家还撤销着黄河下游经济带，规划了长500km、宽7—10km改道区。人们看到的是，治黄成就与洪水威胁间的极端不协调，似乎是让人难以理解。这也是治黄战略重点没有及时向下游转移所出现的问题。
黄河下游实行三河四堤治理，将与上拦治黄结合，又有南水北调东线、中线工程的调水，将在21世纪形成节水节地节能型河流治理模式。
一、治黄遇到了“大水危险”、“小水淤积”两难问题
治黄的基本工作方针是人民治黄，也是主要的防汛抗洪抢险形式和基本力量组织，而人民实际感受到的是来水减少，断流加剧，引黄用水日益紧张，因此，国家开工兴建南水北调东线和中线，以向黄淮海平原调水供水；沿黄和近黄地区大量的防洪工程成为“太阳工程”，黄河防洪的切身体会是年年防洪不见洪，近10多年来最大的“96.8”洪水，花园口洪峰流量7860m3/s，成了地方小河，仅为2—3年一遇；黄河花园口天然径流总量560亿m3，小浪底设计入库水量380亿m3，再除去干流工程的蓄水削峰和上拦治黄减水，怎么就有使治淮、治海工程“毁于一旦”的洪水灾害发生呢？淮河丰水年径流量为800亿m3，目前治淮、治海已经达到百年一遇，“南决、北决”之洪水难道是“天水”？2002年治黄规划以“南决、北决”为减灾任务，而治黄目标却是“四不”，措施目标限制在河道之内，这是少有的规划目标措施与减灾治理任务不一致的不合逻辑。
对于目前的黄河防洪治理困难，黄委李国英主任的认识就更加直接：大洪水存在漫滩、偎堤和大堤被冲决、溃决的危险，小洪水又造成河道淤积、河床抬升、二级悬河加剧。可见，当前的黄河防洪治理，几乎到了难以适从的地步。综观大规模治黄过程与当前的矛盾点，目前黄河存在的严重决口灾害和治黄难，并不是源自黄河洪水和洪水增大的自然因素，是“黄河下游河道恶化形势已经超过了历史上的任何时期”（李国英），是治黄方略和评价方法上出了问题。
徐乾清院士在对《小浪底水库防洪设计错误及下游窄深河槽治理》一文的批示中说，“在上拦治黄总体方略下，研究下游防洪治理的重点，是如何治理下游河道治理成窄深河槽，以与上拦治黄的需要相适应”，是一个值得深思的问题。至于下游河道如何治理成窄深河槽，涉及的问题极为复杂，需要作为治黄的一项重大课题，进行系统研究。遵照徐院士批示，进行研究的结果，认为目前的治黄困难，始自盲目引进国外大坝技术而兴建三门峡水库，治理成窄深河槽的关键是实现水沙资源化利用。
二、三门峡兴建是盲目引进国外大坝技术的严重教训
治黄专家潘贤娣，在《三门峡水库修建后黄河下游河床演变》一书中说到，基于当时对河床自动调整的内在机理是一个尚待阐明的研究课题，当这个内在机理未能弄清之前，我们不得不在一些水文学的方法，利用决定调整作用的外在条件来反映挟沙能力的内在调整过程。在钱宁和麦乔威先生指导下，于1963年提出黄河下游河道冲淤计算方法，并对实测情况进行了验证计算，得到了满意结果，为三门峡水库改建方案比较提供了科学依据。
而在这之前，由于当时对黄河水沙和河床冲淤演变规律认识不清，甚至可以说是一无所知，是按少沙河流的模式来研究黄河下游河道的冲淤变化，因此成果不符合实际情况。而认识与理解黄河下游河床演变过程，是经历了一个由宏观到微观、由粗到细的艰难过程。难点是黄河的河床边界条件异常复杂，洪水含沙量变幅巨大。直到1990年后，随着计算机技术的发展，一些复杂的现象通过计算机模拟，在“八五”国家重大攻关项目中又分别建立起“水文学模型”和“水动力学模型”，使下游河道冲淤学模型和黄河河道冲淤学有了更大发展。
1955年我国编制的治黄规划，是黄河综合治理与开发规划，确定上马三门峡水库。而由原苏联设计的三门峡这个高坝大库，总库容350亿m3， 竟占入库水量的92%，是防洪、拦沙、发电、灌溉、通航等综合枢纽工程，设计淹没耕地高达200万亩，移民60万人，还要建成五座大型和五座中型拦泥库，配合水土保持措施，要减少泥沙50％，黄河的泥沙问题解决了，就可以按照一般的清水河流进行梯级开发，黄河下游的防洪威胁可以解除，下游河道也将逐步冲刷、稳定。由此可见，引进大坝技术兴建三门峡，是要让黄河这条多泥沙河流改性，以治理改造成为清水河流。结果与设计者的良好愿望相反，1960年三门峡水库建成投入运用，1962年就改变运用方式，1964年开始扩大排水炸坝改建，1972年完成第二次大改建，1973年汛期下游河道便出现二级悬河问题，导致失败。1988年治黄规划认识到，黄河不可能变清，因重力侵蚀的水土流失量为年均泥沙8亿t，仍是条多沙河。
我们以进行黄河的综合治理，为工农业发展服务和综合兴利为规划目的，而三门峡作为治黄的重点关键工程，其引进技术的大坝兴建设计，却要让黄河变清，更由于对黄河的治理规律与河道特点缺乏应有的研究和认识，三门峡设计脱离了黄河实际，招致失败是必然的。
三、小浪底兴建的教训则是无视下游河道向二级悬河演变
小浪底水库存在的防洪设计错误，一是防洪设计主辅颠倒，小浪底防洪与花园口及下游河道之间没有唯一性，其作为上拦工程的防洪作用是明显可靠的，没有必要以下游河防工程防洪标准的提高与否来表征；二是无视下游河道向二级悬河演变，花园口及下游河道实际防洪能力已经大大降低，远远低于设计的河防标准60年一遇，也就不可能使其由60年一遇提高到千年一遇；三是防洪设计既违背河流学原理，又不符合河道淤积实际，而要使错误设计自圆其说，只能是数据编造，小浪底设计中的核心性减淤系数和减淤量等，就是编造的。上拦治黄不仅来水减少，来沙减少，河道淤积也相应减少，然而，目前河道断面恶化却出现了“小水淤积”和“大水危险”的两难问题，这就是对其防洪、减淤数据编造的事实揭穿。
更严重的问题是，小浪底按计划于2000年建成，《黄河的重大问题及对策》研究课题，于1999年10月通过专家评审，却依据下游河道二级悬河存在“小洪水、高水位、大漫滩”实际，提出“南决、北决”洪水威胁问题，并且，2002年治黄规划则进行了“南决、北决”洪水威胁的确认与全面的决策采纳。在小浪底水库决策兴建之前与之后，所采取的这两种完全不同的两个极端性的评价与认识，是值得思量的。
四、忽视对传统堤防治河和宽河防洪的应有研究与继承
现代治河的科技进步与流域治理的加速发展，实用目的很明显很突出，就是服务于工业化，以加速现代化，实现生态化。这也是我们制订1955年综合治黄与上中下游全面兴利规划的目的和要求。历史上的堤防治河，是出于防御家园和耕地被洪水危害的目的；实行宽河防洪，是因为黄河中上游洪水泥沙多变，可以以宽河道的不变，应洪水泥沙的万变，实质是以土地换安全的治理思想。而当前治黄所出现的减水减沙和断流缺水加剧发展，与南决、北决洪水威胁加剧的评价之间，所形成的矛盾与对立，是治黄远离了河道实际，流域治理规划 脱离了正确的方向与目的的结果。治黄的突破，将是现代与传统的结合。
千年治河唯王景一人，千年行河而不淤等，都是对古人治河的誉美之辞。站在历史唯物主义的观点看待黄河治理，在黄河实行堤防治河之前的古代，我们的祖先是逐水草而居。实行堤防治河之后，则是在黄河行河与决口灾难中，既要求生存发展，又要灾难担当。当时人们的治水和治黄思想与生产实践，还没有达到要综合治黄和全面治理河道的愿望、目标与需求。用小生产的思想认识，对待现代治水和治黄研究，忘记了为工业化、现代化服务这一根本目的，把治水与治黄当成单纯的水利学术问题，即，可以按照某一学术观点或治理思路，进行治理措施或前景的畅想，这是为治水而治水，为治黄而治黄。将黄河治理到“天上”，或者把黄河水沙“吃光喝净”，竟认为“成为内陆河也没有什么不好”等，都是没有把治黄与国家的民族复兴、加快实现工业化相联系。
五、21世纪治黄模式与目标：节水节地节能型
实行三河四堤治理，又有兴建南水北调东线、中线工程调水支持，治黄战略重点面临向下游的转移，要为黄河下游的河道布局优化和城市群、经济带的部署发展，奠定水利基础设施与治黄的基础。可以预计，实施科学治黄，到新中国成立百年，将实现科学发展观在黄河上的全面落实，达到世界最先进河流的治理或资源利用水平。或称治好了黄河。
1、进行三河四堤布局，实现下游河道体系的优化
上拦治黄，减水减沙，然而黄河有洪水，洪水挟泥沙，下游仍然存在南决、北决洪水威胁危险。针对这一黄河的潜在危险，有针对性的对策是三河四堤。
一是，开挖两岸平原运河和修建遥堤，将使决口洪水在黄淮海平原上的冲刷淹没范围，被限制在运河和遥堤之内，“南决、北决”的潜在危险基本解除。
二是，下游二级悬河的河道恶化，所存在的小洪水淤积、大洪水危险问题，洪水威胁灾害主要发生在沿黄和近黄地区，最大危险是多处决口的共同发生。采取三河四堤布局下的临黄大堤、遥堤、格堤、运河方式，是治理多处决口险情的有效可靠措施。不仅决口洪水的淹没或成灾范围，可以限制到有可能的最小，决口堵复条件也得以优化，运河还能及时泄洪排水除涝，以尽快实现生活生产的恢复。
三是，决口洪水在某一个格堤内滞水抬升，水位升高后可逼水回河，以保持对黄河河道的大水冲刷，符合黄河防洪治理的特殊性。
四是，小浪底水库蓄清排浑运用，汛期敞泄洪水泥沙，非汛期有9个月蓄水发电，下排清水，将小浪底清水排入平原运河，三河四堤与上拦工程调节水沙形成了紧密结合。
五是，两岸运河能够承担起平原的防洪、排水、除涝的泄水任务，极大地改善了平原的资源环境和发展条件，又能兴运河的航运之利，平原运河表现为清水河流多功能，根本改善了黄河在平原上的害河形象。沿黄河两岸运河，可进行经济带开发和城市化部署。
2、利用三河四堤治理二级悬河成窄深河槽
黄河下游实行三河四堤的河道布局，基本的河道地形是：主槽高于滩地，滩地高于背地，背地高于平原地面，平原高于运河。利用这一自然地形，实行从主槽的引水引沙梯级治理与开发，既是治理二级悬河成为窄深河槽的措施，又能与当前的引黄淤滩、淤临、淤背、淤田改土相结合。因此，二级悬河中的淤积泥沙治理，将在引水引沙结合两岸的水沙资源化利用中实现。
小浪底水库调节实现了水沙分离，下游河道主要在汛期泄洪输沙，河道将由淤积向冲刷侵蚀转变。两岸引水引沙主要是在非汛期进行，有小浪底水库的调水调沙，下游河道将逐渐向窄深河槽调整，所形成的现代工程治黄方式，治理成窄深河槽的措施是可靠的。
3、主河道与复河并行行洪，南四湖增水，从而将锁定黄河不再改道
进行黄河下游经济带布局，建设沿黄城市群，重要的条件是黄河下游不再改道。三河四堤治理将实现现河道的长期稳定行河。
措施之一：打通菏泽、东平湖、济南黄河滩区一线，长约300km黄河复河，能与现河道并行泄洪，将使艾山站设防流量10000m3/s洪水位下降3m，具有重大的黄河防洪治理意义。
菏泽、北五湖的自然流向，是经东平洼入黄河。东平洼建成东平湖滞洪区后，阻断了水的退路，经人工改道向南四湖泄洪。目前东平湖入黄困难，又存在大汶河与黄河的洪水遭遇，加重了东平湖一带的洪水灾害与威胁，对区域发展与京杭运河复航开发，构成不利影响与制约。山东西水东调从东平湖引水位38m，经济南黄河滩区自流输水至济南。如果按泄放东平湖洪水的水位要求，需要降低3m，可在沿线平阴洼、滦湾洼、贵平洼、孝里洼等向黄河注水。需要打通的关键工程，是西水东调拐点处，黄河姜沟引黄站这个黄河下游的泄洪卡口。如果通过工程措施，姜沟能够为东平湖泄洪，将形成黄河复河，能与主河道并行泄洪。
姜沟站相应洪水位，东平湖向黄河泄流500m3/s，黄河黄桥断面水位40.2m，10000m3/s设防流量洪水位46m。如果姜沟复河也为黄河泄洪，设防流量下的姜沟复河水深将达11.5m。可见，复河与主河道并行行洪，黄桥设防洪水位将下降3m，具有重要的防洪治理意义。宽河道在大洪水时大漫滩，“96.8”洪水孙口站含沙量仅6.98kg/m3，孙口以上滞水12.5亿m3。可见，复河行洪将是黄河清水。
措施之二：复河向山东窄河道注水冲刷，南四湖增水，与小浪底调水调沙联合调度，东平湖卡口成为下游调节枢纽。
复河泄放的是黄河滩区漫滩沉沙后清水，东平湖和大汶河、南四湖分流水都是清水，注入黄河将形成冲刷，既有流量增大的冲刷作用，也有清水侵蚀冲刷作用。即黄河从南运河的多元增水，与小浪底的调水调沙联合调度，将成为现代工程措施的调节治黄，结果是山东窄河道加大冲刷，形成以上宽河道的溯源冲刷。黄河下游河道的以上冲刷治理方式与前景，将是黄河河口基准面，上溯到济南黄河滩区山区河道，东平湖卡口从而成为黄河下游调节枢纽。这既可确保宽河道向窄深河槽的演化，又锁定了现河道能长期行河，黄河不再改道。
4、建设沿黄地下城，促进泥沙资源化利用
据对黄河故道探察，北流入渤海千年，河北省平原淤高9m。如果以现河道行河千年进行战略规划，必须对平原的淤积泥沙区域进行适当安排，三河四堤就扩大了容沙环境。如果临黄大堤与遥堤之间的格堤，设计在县县之间，治理二级悬河的引水引沙梯级工程，就能与地方的水沙资源化利用实现有机结合，又有运河通航与综合交通，为沿黄城市的发展和工业化，提供了水利基础设施和资源环境的支撑。
1972年世界能源危机发生，到1992年世界环发大会召开，各国政府达成了可持续发展共识。鉴于能源的巨大需求增长和化石能源资源有限，其间就有科学家预计，21世纪将有1/3的人生活在地下。当前石油价格急骤飚升，又使人们联想到地下城节能节地开发的理念。利津以上河段堤顶，普遍高于地面10m以上，河南新乡大堤高于地面21m，沿黄地下城开发具有普遍适宜性。当前许多国际大都市迫于交通压力，大量发展地下交通和地下城，一般开发建设方式是先挖土外运，建成后再掩埋覆盖。在沿黄，则可以是地下建筑的地面设计与施工，建成后引黄河泥沙覆盖，显然将大大节约建筑用工，土地资源是空间利用，又是节能节地建筑，使用成本降低，从而使黄河泥沙具有了经济利用价值。
沿黄地下城建设与开发，对黄河泥沙的大宗需求，一是沿两岸运河的综合交通通道，包括地下轨道交通，二是遥堤、格堤建成蓄水环境，引水引沙实施，蓄水规模达到100亿m3，其两项合计需要泥沙100亿t，能确保二级悬河治理成窄深河槽的减沙。沿黄城市的地下城建设需沙，则成为经常性黄河泥沙的资源供应。
5、三河四堤蓄水开发，将利用南水北调的汛期汛后丰水
目前南水北调的东线、中线，以城市工业为供水重点，设计在非汛期调水。而黄河进行三河四堤开发，所推动的蓄水开发，一是现有黄河滩区蓄水开发，二是以遥堤、格堤为单元的蓄水开发，三是运河外平原水库的蓄水开发，四是客水补源用水。黄河两岸运河开发，为蓄水开发创造了水利基础。三河四堤促进的蓄水开发，是滞蓄黄河洪水和南水北调，即在东线、中线的汛期或汛后，给黄河蓄水环境调水。同时，三河四堤与蓄水开发，还将推动黄淮海平原的通航开发，从而形成以京杭运河和黄河运河为骨干的水运网络。
6、资源高效利用和优化配置的未来黄河经济带
三河四堤实现了黄淮海平原资源环境的重大改善，将崛起上百座城市，并带动着区域工业化和城市化的发展，以水利为基础的经济发展布局，也将对电力能源形成强大需求。向三河四堤调水的中线丹江口水库一带，以及位处黄河下游的泰山山区，都有进行电水联合开发的预期，从而将展现黄河下游经济带的资源高效利用和节水节地节能开发模式，以及生态优化的光明前景。
长江三峡总装机2250万kw，而最低出力仅499万kw，原因是长江存在年内的来水丰枯问题，还有年际的丰枯。据报道，金沙江12座梯级水电开发，总装机达5858万kw，显然，支流要比干流三峡的丰枯还会较严重，必须研究应有的技术措施。对策之一是在丹江口一带开发抽水蓄能，利用抽水蓄能电站群实施南水北调，以在满足城市工业电网调峰的同时，又能在汛期用水电进行南水北调。进一步的规划与发展，将是长江水与黄河能互补开发。
具体到丹江口水库，就是利用三峡汛期水电，在汉中游从江汉运河提长江水，实现长江汛期水的北调利用。在泰山兴建的泰安抽水蓄能电站，已经建成运用，目前是以当地小河上的水库蓄水为使用水源。如果黄河平阴引黄工程，能调水入抽水蓄能电站下水库，抽水蓄能电站将实现水资源在山区的开发和循环利用，即电水联合开发，从而丰富了山区用水，还能为平原河湖补源。
黄河下游的三河四堤开发，能够促进黄河下游经济带和城市群的部署，能够满足开发的资源环境需要，又有丹江口水库一带在上端的电水联合开发，泰山山区在中下段的电水联合开发，将确保黄河经济带的资源配置优化和高效运行。
发送:部领导、总工，国务院发展研究中心，国家发改委有关司局，部机关各司局，各流域机构 ，各省（市、区）水利（水电）厅（局），有关规划、设计、科研单位和高等院校。
水利规划与战略研究中心编印 共印300份