面向21世纪的黄河科学技术问题思考.doc

1 面向 21 世纪的黄河科学技术问题思考摘要: 对黄河的研究由来已久, 但系统而深入的黄河研究与实践则始于新中国成立以后。 50 多年来, 人们对黄河水沙运动规律的认识取得了质的飞跃, 从而使治理黄河的技术获得了跨越式的发展, 并逐渐形成和深化了开发利用黄河水资源的思路和模式。但黄河毕竟是一条河性最为复杂的河流, 人们仍没有完全掌握其水沙运动规律和特点, 因而制约了黄河治理和开发技术水平的进一步提高, 21 世纪的黄河研究任重道远。关键词:黄河研究进展治黄实践研究展望 120 世纪黄河研究的进展对黄河的研究由来已久:从汉代贾让的“治河三策”、王景的“河汴分流”,到明代潘季训的“束水攻沙”,他们从不同角度和不同的实践提出的治黄见解,使治黄思想不断发展, 为黄河治理积累了十分宝贵的技术经验。 20 世纪初,随着一批学者学成回国,为黄河研究带来了西方新思想和先进技术。以李仪祉、张含英等为代表的中国现代水利先驱, 在探讨治黄途径中, 首次引进国外水文 2 测验技术、原型观测技术、模型试验技术等, 加之大量的实地考察和中国的传统经验, 提出治河应上中下游兼顾、下游应固定中水河槽并整治河口等思想, 改变了几千年来单纯着眼于治理黄河下游的思想,推动了从经验治河向现代科学治河的转变。但由于时代背景的限制, 这些治黄思想终未付诸实践。对黄河问题的系统而深入的研究和实践始于新中国成立以后。 对黄河的认识获得了质的飞跃认识黄河是治理和开发黄河的基础。所谓认识黄河主要是指认识黄河的水沙运动规律, 包括其产生、输移和演化趋势等。在过去的 50 年中,人类对黄河的认识突破主要反映在以下方面: (1) 摸清了黄河泥沙的来源、数量及其时空分布,弄清了决定水土流失程度的自然因素, 弄清了不同粒径泥沙在黄河下游河道内的淤积分布。这个认识的突破对促进黄河泥沙“上拦”方略的形成、选定水土流失治理措施,对“利用水库减轻下游河道淤积”思路的形成和实践等都具有决定性的意义。(2) 摸清了黄河径流的来源、数量及其时空分布,弄清了产生黄河下游洪水的原因, 洪水的来源、特点和演进规律。这个认识的突破对促进黄河洪水“上拦”方略的形成、确定防 3 洪工程布局及其运用方式等具有决定性意义, 同时也为实现黄河水资源优化配置奠定了基础。(3) 基本摸清了黄河水沙在下游河道中演进的规律,包括不同粒径泥沙在下游河道中的输移冲淤特点、不同水沙量和水沙比例的洪水在下游河道中演进的特点、影响泥沙输移的主要因素, 这些成果为形成和实践利用水库调水调沙减轻淤积的方略、对形成和实践游荡性河道整治等奠定了坚实的理论基础。(4) 基本摸清了人类活动和气候变化对黄河水沙变化的影响, 包括影响方式、影响程度及其发展趋势等, 这些成果为指导今后治黄措施的修改和实施具有重要意义。(5) 结合三门峡水库和小浪底水库运用方式研究,不仅深化了对黄河泥沙运动规律的认识, 发展了水沙运动的数学模拟和河工模型模拟技术, 更重要的是基本上形成了一套具有国际先进水平的多沙河流水库调度运用的理论。人们对黄河水沙运动规律认识的突破,主要得益于四个方面的支持: 一是几十年来对黄河流域进行的几十次大规模实地科学考察, 使科学研究可以建立在宝贵的第一手资料之上; 二是西方水文观测技术的引进和大规模应用, 使科学研究的资料更具广泛性和客观性; 三是在科学研究中发展起来的水沙数学模拟和河工模型模拟技术, 也为科学研究提供了更多的研究手段; 四是边认识边实践的研究路线使科学 4 研究的成果可以随时被检验和修正。 治理黄河的技术获得了跨越式发展历史上, 黄河以“三年两决口、百年一改道”著称于世, 所以“千年黄河, 唯防洪一事”。过去的 50年, 人们在治理黄河中做出的最突出成绩莫过于“ 50 年伏秋大汛未决口”, 取得这一辉煌成绩除了依赖于国家治理资金的投入、历史治水经验的继承运用等因素外, 更重要的是依赖于人们治理黄河技术水平的跨越式发展: (1) 在黄河治水史上首次提出并实践了“依靠干支流骨干水库和下游蓄滞洪区, 拦减和疏导洪水”的防洪措施, 并取得了极大的成功。而这种思路的形成主要得益于人们对黄河洪水规律认识的深化和国外防洪经验的引进。目前, 随着水文测报技术的发展、计算机网格技术和 3S 技术的引入和大规模应用,更使黄河防洪跃上了现代化的轨道。(2) 黄河洪水灾害之症结在于泥沙。 50 年来,人们在充分认识黄河洪水泥沙特性的基础上, 提出了减少黄河下游河道泥沙淤积的综合措施,包括上中游水土保持拦减入黄泥沙, 中游骨干水库拦截泥沙、调节出库水沙比例使之有利于下游减淤等, 这是治河思路的飞跃和创举。同时, 在科学研究的指导下,水土流失治理措施的选择和配置更加科学合理、多沙河流水库减淤调度技术基本形成。 20 世纪末, 挖河疏浚