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黄河断流的态势、成因与科学对策 |
黄河是中华民族的摇篮，作为中国西北和华北的主要水源，被喻为沿黄地区的生命线。从 1972 年以来黄河下游频繁断流，且 1996 年和 1998 年黄河源头也发生前所未有的断流现象[1]。持续断流若不能得到有效控制，黄河将会变成内陆河或季节性河流，直接危胁我国社会、经济和生态的可持续发展，已引起国内外的极大 1 黄河断流的基本特征 1.1 断流的空间特征 尽管在 1996 年和 1998 年黄河源头也发生断流，但影响最大、最引起关注的则是 1972 年以来的下游频繁断流。黄河下游断流一般从河口开始逐渐向上延伸，平均断流河段长 291km（接近泺口水文站），占下游河长 (768km) 的 38%。最长的 1998 年断流河段 683km（接近陈村站），占下游河长的 89%。最短的 1978 年断流河长亦达 104km，占下游河长的 14%。 1.2 断流的时间特征 (1) 断流年际变化：从 1972 年以来下游断流频繁发生，从 1972～1998 年的 27 年中断流 21 年，平均十年八断流。其中 70 年代断流 6 年，累积断流 86d，年均断流 12.29d，80 年代断流 7 年，累积断流 105d，年均 15.00d，90 年代的 8 年中断流 7 年，累积断流 717d，年均 102.43d。反映断流特征的参数如断流天数、断流河段长及年断流次数（下游利津站）的年际变化如图 1 和图 2 所示。从 1972～1997 年的 20 个断流年中，呈现出断流次数增多、天数增加且断流河段愈来愈长之趋势。根据黄河沿岸引水量、社会经济状况及目前断流的统计分析，下游断流在相当长一段时间内仍难以避免，断流将可能持续存在。
图 1 黄河下游年断流河长
图 2 黄河下游利津站年断流次数和断流天数变化 (2) 断流季节：不同年代断流年数及断流年各月平均断流天数如表 1。每年的 5～7 月是黄河断流的多发季节，月均断流 13.71～25.29d，6 月最集中，从 70 年代到 90 年代，断流天数不断增多。 表 1 黄河下游利津站不同年代断流年数及断流年月平均断流天数
2 黄河断流的根源 2.1 70年代以来下游引黄水量不断增加，流域耗水量剧增 黄河流域不同年代引黄耗水量[5]如表 2。流域内农业耗水量是主体，占总耗水的 95% 以上。与未断流的 60 年代相比，70 年代至 90 年代上游区引黄耗水量分别增加了 7.7亿m3、25.9亿m3 和 36.5亿m3，90 年代是 60 年代的 1.4 倍。中游区分别增加了 14.0亿m3、12.7亿m3 和 10.8亿m3，90 年代是 60 年代的 1.2 倍。下游区分别增加了 50.4亿m3、79.8亿m3 和 74.4亿m3，90 年代是 60 年代的 3.3 倍。全流域引黄耗水量 90 年代是 60 年代的 1.7 倍。 表 2 黄河流域各年代引黄耗水量（10
8m
3)
2.2 到达下游的水量减少 花园口站（黄河下游最上端的水文站）天然径流量分别有 60% 和 40% 左右来自上游的兰州和头道拐站。根据裴勇的资料整理[6]，兰州站不同年代实测径流、天然径流量如表 3。表明断流的 1969～1990 年 5～7 月及年天然产流量较断流前的 1954～1968 年各时段分别减少 1.6% 和 4.6%。实测径流分别减少 11.9% 和 7.9%，其变化仍属正常的丰枯波动。头道拐至花园口区间天然径流量 1969～1990 年的 5～7 月及年天然径流量比 1954～1968 年段分别减少 15.5% 和 23.1%，减少了 表 3 黄河上游兰州站径流量
花园口和利津站实测径流量和上中游区平均降水量如表 4。与断流前的 60 年代相比，70 年代至 90 年代上中游区的年均降水量分别减少 4.4%、5.5% 和 15.3%。花园口站径流量分别减少 24.1%、19.7% 和 43.6%。到达利津站的径流量分别减少 36.3%、40.2% 和 64.3%，减幅极大。 表 4 黄河下游花园口和利津站实测径流量
注：(1) 指 1950～1995 年；(2) 指 1990～1995 年；(3) 指花园口以上地区的平均值 2.3 土壤流失严重，输沙需水量巨大 水少沙多是黄河的水文特征之一。黄河多年平均天然产流量为 580亿m3，为了防止和减少黄河淤积，每年需有 200～240亿m3 的径流量弃入大海用于黄河输沙，输沙需水量占天然产流量的 34%～41%，相当于黄河上游与下游耗水量之和。黄河泥沙主要来自于上中游的水土流失区，侵蚀以水蚀为主，该区水土保持的根本目的是蓄水拦沙，从而会减少流域地表产流量。有效的水保措施有减小地表径流量的趋势[7,8]，但流域水土保持措施的减水作用远小于它的减沙作用。据水利部黄河水沙变化研究基金会的研究成果（1993 年），由于黄河中游河口镇至龙门区间的水土保持措施，70 年代至 80 年代该区平均每年减沙约 2.6亿t，按黄河每年输沙 16亿t 计算，相当于减少黄河 16% 的输沙，由此可大量节省以下游河道防洪减淤为目的的输沙水量，而 70 年代至 80 年代平均每年水土保持措施仅减少径流约 13亿m3。因此，总体而言，水土保持有助于缓解黄河的断流。 2.4 中游工程调节能力不足 黄河河川径流的基本特征是：年际变率大（上游、下游 Cv 值分别为 0.2 和 0.25）；季节分配不均。黄河汛期（7～10 月）径流量占年径流量的 60%，并且汛期径流量又集中在几场暴雨洪水中。而非汛期的 3～6 月是流域用水高峰期之一（占年用水量的 45%），同期径流量占年径流量的 26%，因此，水库在黄河河川径流调控中的作用更为重要。黄河干流已建水库（龙羊峡、刘家峡和三门峡水库）能正常运用的龙羊峡、刘家峡水库位于黄河上游的上段，对上游下段的河段具有较好的“蓄余补亏”的调节作用，对中游的 1224km 河段的汛期和非汛期的径流的调节作用较小，对下游作用更小。中游的三门峡水库不能按设计正常运用，对下游河段的调节作用较弱，小浪底水利枢纽发挥作用后，情况会明显好转。但从治水治沙的需要统筹考虑，还应加大中游的调蓄能力。 3 流域降水量变化与黄河断流 降水是黄河河川径流的基本来源。大陆性季风气候使流域降水年际变率大，除西北干旱区外黄河流域是中国降水变率最高的区域，高达 30%。黄河流域各年代降水量如表 5，与 60 年代平均降水量相比，上游 70～90 年代降水量分别偏多 0.3%、4.1% 和 16.0%，中游分别偏少 10.0%、5.9% 和 14.8%，下游分别偏多 5.5%、14.2% 和 8.8%。流域降水量偏少多在 10% 以下，应属降水气候的正常丰枯波动。90 年代降水量偏枯较多，加剧农田引水量。 表 5 黄河流域不同年代降水量
按流域不同行政区（省/自治区）分析[9]，自 50 年代以来，80 年代降水量普遍偏少，而 90 年代除青海、陕西和河南外其它省区普遍偏多，与 80 年代相比高 5%～30%，以山东最明显。因此，尽管区域降水量有所减少，但不足以成为断流的主因。 4 缓解断流的对策 4.1 调整产业结构，并切实提高水资源有效利用率 导致引黄水量增加的原因有二：工农业生产发展，特别是农田灌溉面积扩大和水资源严重浪费。在黄河上游 60 年代灌溉面积为 88.5hm2，90 年代达 131.5hm2。中游从 80.2hm2 增加到 133.3hm2，而下游从 33.3hm2 增加到 173.3hm2，灌溉面积扩大导致用水量必然增加，因此在当前应适当控制灌溉面积的扩大。 在用水量不断增加的同时，水资源严重浪费，它表现在输水和用水过程中的各个环节。 (1) 输水过程中。设计和修建于 50～70 年代的引黄灌溉系统，设计标准低，防渗处理简单，多年失修，老化严重，其中渠道老损率高达 40%～70%，导致水资源的无效损耗。 (2) 管理粗放，灌溉定额高。1990 年黄河流域平均灌溉定额 8246m3/hm2，中国平均 7755m3／hm2，一些发达国家为 4000～6000m3／hm2。农田灌溉水量宁夏引黄灌区为 24720m3／hm2，内蒙古引黄灌区为 11985m3／hm2，分别为全国平均的 3.2 倍和 1.5 倍。银川灌区的卫宁七星渠的水稻灌溉量高达 22500m3／hm2，青铜峡唐徕渠为 27000m3/hm2。这是在“浇地”而不是“灌溉”，灌区灌溉水利用率仅 25% 左右。 基于此，为缓解断流，近期应认真开展：①控制灌溉面积的扩大，调整作物布局，特别是压缩耗水量大的作物如水稻的播种面积；②加强灌区输水设施的更新和改造；③加强节水技术和节水方法的研究和推广应用；④提高农业用水价格，扶持节水技术和设备使用。为保证农业高效用水必须大幅度提高水价，提高农业用水价格可以激励农民应用高效灌水技术，促进节水新技术的推广应用。 4.2 加强水土保持，减少入黄泥沙 水土保持在蓄水的同时能大量拦沙。黄河中上游地区已初步治理水土流失面积 15万km2，年减少入黄泥沙 2～3亿t。据水利部黄河水沙变化研究基金会的研究成果（1993 年），由于黄河中游河口镇至龙门区间的水土保持，使该区 70 年代和 80 年代向黄河输沙量分别减少 1.9亿t/a 和 3.2亿t/a。黄河中游地区的 18.68万km2 是黄河流域水土流失治理重点区，也是造成下游“悬河”的主要泥沙 黄河断流反映了我国流域性环境与发展中的矛盾正在激化，同时也昭示人们要把区域生态环境建设作为推进可持续发展的重要目标。国家水土流失重点治理区二期项目对 463 条下流域的治理，使项目区人均粮食拥有量从 1993 年的 285kg 提高到 1997 年的 553kg，人均纯收入从 341 元提高到 1191 元，贫困人口由 40 万减少到 11 万。表明，水土保持具有蓄水拦沙、改善生态环境和提高当地人民生活水平等多重功能，是黄河高原生态农业建设和扶贫的核心。水土保持拦蓄的径流是区域发展和生态建设基本所需。因此，水土保持是治黄的根本[11]。 4.3 加强骨干工程建设，科学调配水源 黄河干流工程主要指黄河中游蓄调工程。黄河中游除现有的三门峡水库和在建中的小浪底工程外，为满足社会经济发展对水的需求以及防洪减淤的需要，合理开发和利用黄河水资源，有必要在中游另外建设大型水利工程。 流域外调水是缓解黄河沿岸省区缺水的重要途径，但应从长计议。中国南方有较充沛的水资源，1/3 的耕地占 3/4 的水资源，北方地区每公顷水资源量仅为南方的 1/8。华北地区生产了中国 40% 的谷物，但近 5 年来地下水位每年下降 1.5m。除黄河频繁断流外，华北几乎没有保持河水不断的河流，断流是中国北方省区水资源危机的征兆。缓解北方省区缺水的措施之一就是实施“南水（长江水）北调”。但任何调水工程都是一项需要大量的人力和财力的巨大工程，总体而言，中国目前正处于工业化发展的初期，社会经济的发展对长江流域水资源开发利用影响的程度和方向尚不十分清楚，如同很早以前人们未曾知道社会经济发展引起的黄河断流这一灾难；大型跨流域调水的生态环境效应仍然是国内外极为关心的热点之一，许多问题尚待研究。因此，从社会、经济和可持续发展等方面考虑，流域外引水应从长计议，科学论证，不可仓促行事。 5 结语 黄河断流情势日趋严重，不论是流域耗水量剧增，到达下游水量锐减，还是输沙弃水量大，归根结底，黄河断流是人水关系紧张的直接表现，其根本原因是由人类活动所致：是人类破坏生态环境导致上中游严重的水土流失，是人类轻视河流自身规律，过度开发引水导致河水减少以致干枯。黄河断流昭示人类要改造自然，利用自然，保护自然，而不是滥用和破坏自然，否则将会受到自然的惩罚，这是保持可持续发展的基础。 参考文献
第一作者简介 陈霁巍 (1966－)，男，浙江人，高级工程师，博士研究生，研究方向是水资源及水土经济。 致谢：本文编写中承蒙水保所王万中、李锐、吴普特等研究员及西北农林科技大学李靖教授审阅和赐正并提供部分资料，特致谢意。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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