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黄河科学治理的阻力来自目前的投资体制

(2024-02-18 22:43:46)
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黄河

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[1]齐璞、赵文林、杨美卿,黄河高含沙水流运动规律及应用前景,科学出版社,1993年,北京,钱正英,黄秉维分别作序

[2]齐璞、刘月兰、李世滢等,黄河水沙变化与下游河道减淤措施(M),黄河水利出版社,1997年,获河南省科技进步2等奖

[3]齐璞、孙赞盈、齐洪海,黄河下游泄洪输沙潜力和高效排洪通道构建(M),黄河水利出版社,2010年12月,郑州,汪恕诚,潘家铮,李国英分别作序


 科学治黄的阻力主要来自目前的投资体制

 

我1942年出生在北京市长辛店北留霞峪村。1963年到中国水科院泥沙所参加工作,开始接触黄河泥沙问题。屈指算来,已经历47个春秋。回顾往事,我深深地体会到,黄河不是50年前的黄河,对它认识不同于50年前,治理的方法也不应是50年前的老办法。袁隆平发现杂交野生稻引发了水稻生产一场革命,但北洛河下游河道形成的发现却并没能推动黄河治理的一场变革!

1北洛河下游河道形成的启示

上世纪70年代我参加了黄河第二次规划,查勘了三门峡水库库区。在三门峡水库的回水末端,我们发现流入库区的北洛河下游河道窄深稳定,宛如一条人工修建的弯曲渠道,这给我留下了极为深刻的印象。就此问题向钱宁先生请教,他沉思了片刻,只说了四个字“含粘量高”。在以后几年的时间里,我学习了前人的研究成果,分析了北洛河、渭河的来水来沙特点及其下游河道的演变特性,发现北洛河经常发生含沙量700~900kg/m3的洪水,洪水塑造出窄深河槽,大量泥沙能在上百公里长河道上顺利输送,主槽还会产生强烈冲刷。渭河、北洛河下游河道的输沙特性,与渠道高含沙水流及管道物料高浓度输移的特性极为相似。在管道高浓度输送中,像黄河这样泥沙组成、粒径小于0.08mm的高含沙水流均按重介质处理,只要克服阻力,即可顺利输送,不用考虑挟沙能力问题。通过黄河主要干支流不同河段的高含沙洪水的实测资料进行类比分析,可以得出:窄深河槽有利于高含沙水流输送;适宜输送的含沙量不是低含沙量;造成高含沙洪水在黄河下游河道严重淤积的主要原因是其河道极为宽浅;当一条河流的泥沙主要由高含沙洪水输送时,就能形成具有窄深河槽的弯曲性河道

此项研究成果得到中国水利学会泥沙专业委员会的高度重视,《水利学报》1982年第8期将《黄河高含沙洪水输移特性及其河床形成》一文予以发表。在随后的岁月里,围绕着高含沙洪水对防洪的影响,研究了高含沙洪水在游荡性河道上输送时因河床剧烈调整而产生的各类“异常”现象,如能否形成“浆河”,洪峰流量为什么会沿程增大等。这些研究成果,不仅能解释当时防洪中的生产问题,也加深了对高含沙洪水输移特性的认识。

针对游荡性河道不利于高含沙洪水输送的情况,深入研究黄河下游游荡性河道在不同来水来沙条件下河床调整变化规律,揭示了游荡性河道因其比降陡,组成河床的粉细沙易起动;在不同水沙条件下河床调整相互制约、破坏,始终保持宽浅散乱特性;河道没有因淤积使比降变陡以及输沙能力增加而达到稳定,而是呈现恶性循环,其演变特性如同一条没有兴建跌水的不稳定渠道;只有具有窄深河槽的河流才有可能发展成为稳定的弯曲性河道。这些研究成果在1989年第4期《泥沙研究》上以《黄河游荡性河道形成与改造途径》为题全文发表。

2. 学术界的重视推动了研究工作的进展

我们的初步研究成果引起学术界的重视,早在1987年中美黄河学术讨论会上,黄秉维(1913-2000)院士就指出:“在诸多对策之中,利用高含沙水流特性,使下游河道基本消除淤积,可能是一个有效途径”。“要是现在就可确定利用高含沙水流特性排沙是不行的,我也希望知道否定它的理由”

以学术界的反映为基础,1989年至1991年,万兆惠博士牵头完成国家自然科学基金项目专著《黄河高含沙水流运动规律及其应用前景》。该著作汇集了清华大学、中国水利水电科学研究院、黄河水利科学研究院等科研单位最近几年的研究成果,基本搞清了高含沙水流的流变特性、运动特性和输沙特性以及在黄河上的应用前景。该专著由钱正英和黄秉维两院士分别作序,寄托了他们对黄河高含沙水流研究的希望:使黄河下游的洪水灾害由“史不绝书,变为史不再书”;通过小浪底水库的调节,形成泥沙主要由高含沙洪水输送的水沙条件,以利于黄河下游治理。

1988年,钱正英院士在黄河下游治理座谈会上的总结发言中,认为黄河水利科学研究院提出利用窄深河槽输送高含沙水流是个重大突破,希望在黄河治理规划中有所反映。在她的推动下,利用黄河高含沙水流输沙特性解决黄河下游淤积的问题,列入国家“八五”科技攻关项目,由我作为专题负责人,联合黄河水利科学研究院、黄委设计院、清华大学和中国水利水电科学研究院协同攻关。我们通过三年的努力完成了攻关任务,成果汇集成专著《黄河水沙变化与下游河道减淤措施研究》,由黄河水利出版社正式出版。书中首次提出:小浪底水库的防洪运用由消灭高含沙洪水改为利用洪水排沙,水库的运用方式由传统的“蓄清排浑”改为“泥沙多年调节,相机排沙”,明确提出水库在枯水年不排沙,按最大兴利效益进行调度运用。方案计算结果表明,水库的兴利指标大幅增加,输沙用水大量节省,年平均输沙用水量仅为60亿m3左右,节省2/3,且均安排在丰水年小浪底水库无法调节利用的洪水期。

攻关成果引起水利界众多知名人士的关注。1996年水利界10名院士:严恺窦国仁林秉南徐乾清潘家铮黄秉维、刘东生、黄文熙、陈述彭、李鄂鼎,会同其他9位水利界专家联名,建议进行联合攻关,将这一项目列入国家“九五”攻关项目,由水利部原部长杨振怀送李鹏总理。由于有些人对此认识不一致,最后没有办成。但水利部规划总院给我们列支项目经费,使我们能够继续深入研究。

3.黄河下游游荡性河道形成与改造途径

此时正值小浪底水库投入运用,初期下泄清水。根据三门峡水库的运用经验,清水冲刷期塌滩,河槽展宽,不利于水库排沙由河道输沙入海;在多年调节水库排沙初期,因要塑造窄深河槽,故会发生大量淤积,减淤效果不如节省输沙用水效果显著从长远考虑,若能通过河道整治方法形成有利于输沙的窄深河槽,不仅可以减少淤积,宽浅的游荡河道诸多防洪问题也可以得到解决,于是开始了游荡河道整治新方法研究。

对黄河下游游荡性河道研究表明,主槽的强烈堆积,造成槽高滩低,致使主流频繁游荡摆动,对防洪极为不利。三门峡水库投入蓄清排浑运用后,小水淤槽减弱,加上河道整治工程的控导,河道开始向稳定方向发展,对当时防洪虽然能起到比较显著的效果,但在游荡性河道来水来沙没有得到根本改变之前,也控制了泥沙堆积部位,改变了游荡性河道依靠主流自然摆动平衡槽滩高差的演变规律,使主槽的抬升速度大于滩地的抬升速度,促成了“二级悬河”的形成,而生产堤的存在只是加剧了悬河的发展,给防洪带来新的威胁;宽浅河段也成了利用河道输送高含沙洪水入海的主要障碍。

游荡河段的整治任务是稳定主槽,形成排洪输沙通道。黄河下游宽河段采用的“微弯”整治方法,主要是基于“水流性曲,按弯曲性整治可使河道稳定”的认识,并参照高村以下过渡河段的整治经验。其实高村以下成功的原因是由于有了窄深河槽,而不是因为平面弯曲所造成。以形成稳定窄深河槽为目标双岸整治是基于游荡河道河势变化规律具有随机性,河床调整呈现恶性循环,“微弯”整治无法控导河势,形成窄深河道的基础上提出的。窄河固堤只能减少洪水的滩地淹没损失,双岸整治可形成高效排洪输沙通道,控制河床不抬高。

4. 洪水非恒定性--涨冲落淤规律的破解

根据多年研究黄河泥沙运动的经验,应通过现象分析摸清造成该现象的力学基础,只有分析清楚造成现象的过程和原因,才能真正地认识黄河下游。例如“淤滩刷槽”问题,一场大洪水过后,滩地大量淤积,主槽强烈冲刷,从表面看似乎它们之间有关联,但通过对河槽冲刷过程的分析,则会发现河槽冲刷发生在涨水期,而在落水期不管高、低含沙洪水主槽都是淤积,甚至在比降变幅相差十倍的情况下也是如此,由此可见,漫滩清水在落水期回归主槽造成刷槽的假说不能成立。为什么会发生不管高、低含沙洪水,在比降变幅十倍的情况下均会发生“涨冲落淤”呢?用以往有关恒定流、挟沙力为单值的理论无法解释。应该从黄河实际出发,首先认识造成窄深河槽“多来多排”的机理(见1994年第2期《泥沙研究》)。丁联臻看到我们的研究成果后给我写信,建议在他主编的英文版《国际泥沙研究》上发表,是他老人家帮助译成英文,登在1995年2期《国际泥沙研究》上。在此基础上分析洪水非恒定性,对作用在床面上力的变化过程与河床冲淤之间的关系进行分析,才能形成正确的认识。这个复杂的问题我们是经过十多年的探索,才取得成果(见2005年第6期《水利学报》)。

洪水输沙的非恒定性、涨冲落淤规律的破解,打开了对下游治理的新视野。经过长期研究,我们搞清楚了为什么高含沙量、低含沙量、比降陡与比降缓的河流,河床在涨水期都是冲刷,落水期都是淤积。由于对这个问题的认识有了进展,所以对窄深河槽的过洪机理、淤滩刷槽之间没有联系、利用洪水长距离输沙入海、水库排沙调控原则等问题的认识,都向前推进了一步。基于这些新的认识,我们提出了《应该把河床不抬高作为黄河下游治理的战略目标》。

5. 落实科学发展观的艰难

每一项新的学术理论产生初期,都必然遭到传统观点的强烈的反对,这是科学发展的一般规律。丁肇中先生说过,科学进步是多数服从少数的过程。新事物出现后,意见不一致是经常的,反对的人占多数也是正常的。在世界上改变传统观念是最困难的事。

对黄河这样一条复杂的河流,在认识上产生分歧是自然的,不同学术观点的争论是科学发展的动力。我们多次向有关领导写信,提出有关建议,光给水规总院水利规划与战略研究中心就提交了中国水情分析研究报告、关于黄河下游河道治理等方面的报告与建议冫你们了二十几份。遗憾的是对我们的成果还没有引起主管部门的足够重视。

针对21世纪黄河的治理思路,水利部提出“堤防不决口、河道不断流、水质不超标、河床不抬高”宏观治理目标。其中最难的是河床不抬高。水利部部长汪恕诚对我们的研究成果十分重视。2001年黄委会研究21世纪黄河治理新思路,我有幸被点名参加黄委会编写组。窄深河槽在黄河下游治理的意义均已写入初步文件。但没能形成黄河21世纪治理新思路正式文件。2005年我同赵业安就小浪底水库投入运用后游荡性河道治理问题与黄委会李国英主任达成共识,会后还就形成有利于排洪输沙的中水河槽、以实现排洪输沙效率最高为标准的会议纪要,后来也没有下文。2009年向水利部负责规划的矫勇副部长汇报了此事,他同意选择一段宽河段进行双岸整治试点,帮助推动此事,他曾找过黄委会负责人谈过,也推不动,这不得不引起我们的深思。

潘家铮院士说:“任何新技术,既冠名为新,就意味着缺乏实践经验和存在一定的风险。而水利工程的成败,一般又影响巨大。如何既保证安全又促进新技术的应用便成为一对矛盾。形象地说就是谁来吃第一只螃蟹。我认为,解决这个矛盾的正确办法有二。一曰在方针上要‘慎重’与‘积极’并举,不可偏废。所谓‘慎重’,就是保持头脑清醒,不做无根据和无相当把握的事。一切通过试验,由实践来做出结论和决策。尤其在重要工程或关键部位不能掉以轻心。所谓“积极”,指思想上要确信创新和发展是人间正道,满怀热诚地欢迎新生事物,并深入调查研究,采取各种措施为其成熟和采用创造条件,有‘敢为天下先’的襟怀,而不是消极地等待‘等别人吃了第一只我再吃’。其二,在策略上,‘实事求是,区别对待’八个字极为重要”(全文见《水利建设中的哲学思考》)。

6. 黄河下游的治理前景广阔,但任重道远

著名泥沙专家钱宁(1922-1986)教授开创了高含沙水流研究,著名治河专家方宗岱(1911-1991)先生开创了利用高含沙水流治理黄河的研究。我作为两位长者的学生,紧密结合黄河实际,总结他们成功的经验与受挫的教训,跟踪黄河水沙变化,试图提出一套能利用高含沙水流输沙特性,解决黄河下游的泥沙问题,合理开发和利用黄河水资源的新途径。更希望有关方面能尽快决策,使凝聚了几代科研人心血的有关“高含沙水流”研究成果能付诸于治黄实践,为黄河的治理和开发做出应有的贡献。

华北地区的河流相继都变成干河,只偶尔才有洪水下泄,黄河流域也属半干旱地区,水库大量兴建与水土保持、灌溉的发展,已使黄河实测洪水大幅度减小。

由于龙羊峡、刘家峡水库的联合运用及工农业用水的增长,丰水年汛期进入的水量减小幅度可达100亿m3,洪峰流量的减小,洪水造床作用减弱,水少沙多的矛盾更加突出。洪水发生的机会大幅度减少是不可逆转的。但黄河进入下游的水沙条件可通过小浪底水库泥沙多年调节,相机利用洪水排沙优化,为利用窄深河槽极强的泄洪能力创造了条件。

三门峡水库的“蓄清排浑”运用避免了非汛期小水挟沙后淤槽,从1973年开始蓄清排浑运用,利用潼关以下槽库容进行调沙,虽然仍有不尽人意的小水排沙的情况发生,但对黄河下游河道仍有减淤作用,使得花园口以上河道基本不淤。小浪底水库进行泥沙多年调节运用,会将更多的泥沙调节到洪水期输送,黄河的水资源也能得到充分合理的利用,为进一步整治游荡型河道创造了条件。“拦、排、调、放、挖”中以“调”为核心的治河方略也为下游形成窄深河槽提供了技术支撑。由于水库主动空库泄洪排沙、淤土滑塌所形成的调沙库容可以长期重复使用,为保证黄河下游河槽长期不淤创造了有利的来水来沙条件。

小浪底水库投入运用以后,由于运用的比较好,使得河南河道、山东河道都发生了冲刷。河南河道大概冲深3.8m,山东河道冲深1米多,河道的总冲刷量达25亿m3。

通过小浪底水库泥沙多年调节,把泥沙调节到洪水时输送,是可以控制主槽不抬高,甚至下切。因为每当发生高含沙量洪水时,主河槽都是冲的。小浪底水库初期运用下泄清水,淤满调沙库容以后,进行泥沙多年调节,相机利用洪水排沙,这两者组合起来,有可能使下游大部分河段的河床不抬高。

主槽过流能力增大了,洪水漫滩机会减少了,才能使黄河滩区人们与自然和谐相处,滩区189万群众得到解放,359万亩耕地得到充分利用, 是以人为本、科学发展观对现今黄河下游河道治理的客观要求。

三门峡水库投入运用以后的调节作用使花园口以上河道基本不淤(温孟滩已成为小浪底水库的移民安置区)。 小浪底水库泥沙多年调节, 利用洪水排沙可以使高村甚至艾山以上河段基本不淤,黄河下游二级悬河及滩区治理的主要问题可得到解决,钱正英院士等提出的窄河治理的方案可逐段落实。

科学发展观已是当今的国策,应加强科技创新,加速科学技术成果向现实生产力转化。时至今日,有关主管部门一直还没有就窄深河槽具有极大的泄洪输沙潜力在治黄上应用的技术可行性进行认真研究。

潘家铮院士在黄河治理建议中指出:“科学调水调沙,塑造好下游河道,把进入下游的泥沙尽量排入外海”。生产堤的长期存在已使黄河下游河道变成了“窄河”。当务之急,该在黄河下游河道治理计划中列入以形成稳定窄深河槽为目标的双岸整治,并大力推广,使科学技术是第一生产力在黄河的治理和开发中都发挥不可替代的巨大作用,使关心黄河治理的众多人士的意愿能早日实现。

7.企望

这本书的出版是对黄秉维院士等希望高含沙水流研究成果能在黄河治理中应用的公开答复,作者在几十年的生涯中一直沿着科学治黄的道路,为此尽了最大的努力,所有的关键技术问题都已基本解决,然而社会现实对于付诸实施的阻力我深感无力抗衡。目前我深感心有余力不足!我未能将已故的八位院士和其余关心黄河治理的前辈的期望付诸实施,希望未来能有志士仁人完成我未尽的历史任务。

传统治黄者强烈地反对

对于我们提出的治理方略,反对者有一个共同的特点,很多都不是从具体技术上反对,如河道有没有那么大的输沙能力、过流能力?而是从感情出发,产生种种议论:自盘古开天以来就是宽河,今后也没有必要搞窄河。部领导要在黄河下游搞试点时,则有人说:不能搞试点,不给他这个机会。错了也不改。难道都错了?等等。传统治黄者不想看到黄河河道具有的输沙潜力,否则治理方案要发生根本性变化。反对者公开说:你这一套如果能成立,治黄的五千年历史则要重写。若承认黄河窄深河槽存在巨大的排洪输沙潜力,则黄河“水少沙多”不能成立!必然会动摇传统治理黄河的理论基础!

黄河规划应有长期治理目标

在对黄河认识“什么都不清楚”的思想指导下,黄河没有最优的治理方案,黄河难治理是最好的托词。2000年黄委会提出的黄河重大问题决策投资几千亿元,钱正英院士当时评价为:思路不清,不具有可操作性;这次黄河规划要投资更多,也没有明确的治理目标,客观上有争取投资之嫌。潘家铮提了黄河治理下游河道不淤的长远目标的建议后,在规划中加了第20章,但前19章没有变化,即具体黄河治理措施没有变化,很难说能达到第20章提出的长远治理目标。如在中游建设调水调沙体系,而在黄河下游搞宽河治理,滩区堆沙,其本身就不配套。目前商品经济社会是产生上述问题的外部条件。

目前的设计与科研体制存在弊病

从现实利益出发,设计单位关心的是能否得到大的工程投资项目,不管设计水平是否先进,一律按工程总投资的百分数计费。科研单位也只是关心有多少钱,能否发全工资(包括津贴),忙于立项,这是多年来没有人对此事进行认真讨论的原因。设计单位与科研单位技术人员只对甲方负责,缺乏对人民负责的精神,出了问题也不追究。要改变当今的社会只认识钱的现状,不是一件容易的办得到的事。

研究成果付诸实践道路异常艰难

每个人都希望为黄河治理做出贡献,因此对别人的新认识和成果,心里不平衡也会产生:如非工程措施治河论者认为我们的研究大逆不道,在专家审稿已通过后,常务执行主编以:“20世纪人类治水的实践已经表明,根治河流水害,既不经济,也无必要,更不可能,一举根治河流的追求,反而有害”为由退稿。我们的研究成果有黄河大量实测资料为证,希望反对者拿出具体的论据。

对黄河这样一条复杂的河流,在认识上产生分歧是自然的。不同学术观点的争论是科学发展的动力,我们应该组织开展积极的学术争论。可惜当前在杂志上对问题的讨论太少了,《水利学报》是中国水利学会技术杂志,是学者百家争鸣、百家齐放的场所。我曾经委托《水利学报》主编陈炳新:若有人对我的文章有意见,请你们一定要给他发表,欢迎提意见。你的文章有问题,人家提出来帮你改有什么不好?应该感谢!

我也曾经在“宽河与窄河”辩论会上当着近百人说过:“我在网页上有几十万字的文章,若有那篇文章基本概念、理论站不住,敬请年青人挑毛病。我的退休工资不高,每月几千元,可以拿出一个月的工资进行奖励!”时间已经过去近1年,但没人应答。

解决的希望

针对上述成果的新认识,只有德高望重众长者才会有明确态度,但是这些名人的意见没有得到主管部门足够的重视,因此也解决不了社会中存在的上述问题。

徐冠华先生说的对:面对争论,面对机遇和风险,等待绝不是好的选择,政府必须承担责任,大胆决策。看领导有没有决心去决策,有没有能力决策,敢不敢去决策。在当前商品经济社会意识普遍存在的情况下,高层决策显得尤为重要。

黄秉维院士1993年在给我书的序言中写道“我行年八十,来日无多,仍翘企能于就木以前,喜见土壤保持与高含沙水流两个研究领域确实地掌握了根治河害,永庆安澜的技能。黄河历史上灾害‘史不绝书’将成为‘史不再书’。中原人民咸登衽席之安,则古往今来,无数为治黄而殚精竭虑的先驱,亦可欣然瞑目矣”。我已是年近70的老者,不久将会离开这个地球入天国。我现在也有同样的心情。

 我们40余年对利用高含沙水流特性排沙,使下游河道基本消除淤积的可行性进行了认真的研究,至今已形成一整套治黄方案,研究成果本应引起有关领导重视,我企望能在黄河上及早应用。转统治黄整治者不想采用新技术,从根本上治好黄河下游河道,只想把黄河治理作为要钱的摇钱树!黄委会廖义伟主任说:自盘古开天就是宽河治理。。。以后从也不需稿窄河!但是河南局副总工耿明全提出河道整治工程要随着游荡河道摆动游进行双岸整治试点的建议。花很多投资,在黄河。河道上花巨资在现场进行了现场实体试验。

2007年为了推推动科学技术治理正式方案!陈雷和矫勇部长对我们建议书;关于在黄河下认为在黄河下游进行双岸整治试点是必要的,见图4。但是我们希望黄河下游合理的工程治理措施能得到逐步的落实希望还是落空了。

 

新华社河南分社前任社长,中央文史馆馆员赵德润,对目前黄河治理总结很好:黄河安澜人民之福,人民治黄功禹上。部门利益遮住双 眼,竟可以拒绝真相!     

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