Language: 簡體中文 English

官方微信

黨群建設
首頁 科學家精神

論文快遞|張楚漢院士,王光謙院士:關於黃河流域生態保護和高質量發展的思考

2024-09-18     新聞來源:張楚漢,王光謙 人民黃河

引用格式:張楚漢,王光謙.關於黃河流域生態保護和高質量發展的思考[J].人民黃河,2024,46(9):1-7.

作者簡介:張楚漢(1933—),男,廣東梅州人,中國科學院院士,研究方向為水安全與水利工程;

王光謙(1962—),男,河南鎮平人,中國科學院院士,研究方向為水力學與河流動力學


摘要

    黃河是中華民族的母親河,黃河流域是重要的生態屏障和經濟帶,也是重要的糧食和能源基地,對我國政治、經濟和文化發展具有不可替代的重要作用,黃河流域生態保護和高質量發展已上升為一項重大國家戰略。黃河又是世界上最為複雜難治的河流之一,我國治理黃河曆史悠久,人民治黃以來,黃河流域治理和生態保護取得了舉世矚目的成就,但仍麵臨諸多亟待解決的重大問題。梳理了人民治黃的輝煌成就,分析了當前治黃麵臨的形勢與挑戰,並針對如何實現黃河流域長治久安與高質量發展提出了構建流域水資源保障體係、實現流域重點地區生態環境修複與保護、完善流域防洪防淩與水沙調控工程體係等對策建議。

關鍵詞:生態保護;高質量發展;黃河流域


0  引言


黃河是中華民族的母親河,橫跨我國溫帶季風、大陸幹旱和高寒三大氣候帶,是連接青藏高原、黃土高原、華北平原的生態廊道,是“絲綢之路”經濟帶和歐亞大陸橋的重要走廊。黃河流域是我國重要的經濟帶,國家重要的糧食和能源基地,擁有多個國家級經濟區和城市群,也是國家推進西部大開發形成新格局的主體承載區。2023 年,沿黃九省(區)生產總值31.64萬億元,占全國GDP 總量的25.1%。

2019 年9 月18 日,習近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態保護和高質量發展座談會,指出當前黃河流域麵臨的四大突出困難和問題:一是洪水風險依然是流域的最大威脅,二是流域生態環境脆弱,三是水資源保障形勢嚴峻,四是發展質量有待提高。破解這些問題,落實“節水優先、空間均衡、係統治理、兩手發力”的治水思路,發揮黃河流域在我國經濟格局中“平衡南北方,協同東中西”作用,戰略意義重大。鑒於此,本文梳理了人民治黃的輝煌成就,在充分吸收前人研究、實踐經驗的基礎上,結合黃河水沙情勢現狀,分析現有矛盾,針對黃河流域如何實現長治久安與高質量發展提出對策建議。

1  人民治黃的輝煌成就
1.1  21世紀初期以前的治黃成就

治理黃河曆來是中華民族安民興邦的大事。在中華民族4 000 多年的治黃曆史中,隨著自然環境的變化和黃河水沙關係的改變,不斷產生新的治河思想以解決洪水、亂流和淤積等問題[1]。但曆史上的治黃方略都是定性描述,並無定量的深入研究,且治理主要集中在黃河下遊,堤內河道淤積抬高的問題始終沒有得到根本解決。

1946 年5 月,冀魯豫區黃河水利委員會正式成立,標誌著人民治黃事業的開始。在1947—1949 年黃河大汛的背景下,根據黃河下遊水沙特點,提出了陶城鋪以上河段“寬河固堤”、陶城鋪以下河段“窄河固堤,束水攻沙”的治黃方略,大力修建防洪工程,初步改變了下遊防洪形勢[2-3]。認識到黃河河道“上衝下淤”的自然規律後,1952 年第一次提出“除害興利,蓄水攔沙”的治黃主張,規劃在三門峽修築高壩大庫,采用“蓄水攔沙”理念,將黃河的泥沙攔截在庫區內[2-3]。三門峽水利樞紐於1960 年下閘蓄水,隨後發生嚴重淤積,潼關高程抬高使洪水威脅關中平原,在進行三門峽工程一係列改造並改變其運用方式的同時,提出了“上攔下排,兩岸分滯”方略[3-4],即在涇河、渭河等主要支流陸續修建10 座水庫[5],並針對特大洪水建設北金堤滯洪區分蓄洪水[6]

黃河的症結不僅在於洪水威脅,而且在於水沙不協調。通過總結實踐經驗並深入開展泥沙科學研究,提出了“調水調沙”的治黃方略,即利用水庫的調節庫容調節天然徑流形成人造洪峰,對水沙進行有效控製和調節。在總結40 a 的治黃經驗後,於1986 年概括出了“攔、用、調、排”四字方略[4]。小浪底水庫建成後,2002 年水利部將處理黃河泥沙的方略定為“攔、排、調、放、挖”[7-8]。至此,黃河治理從下遊防洪階段走向全河治理階段。

1.2  新時代黃河生態文明建設成就

進入新時代,生態文明建設成為黃河治理的核心,國家高度重視黃河生態文明建設,黃河治理實現從被動到主動的曆史性轉變並取得顯著成效。

流域生態工程建設發揮了巨大作用,入黃沙量銳減。1919—1959 年陝縣站實測多年平均輸沙量為15.92億t,直到20 世紀80 年代末,多年平均輸沙量均在10億t 以上。隨著退耕還林還草、淤地壩工程和坡改梯等水土保持工程的大力開展以及水庫工程建設,2000—2019 年潼關站年均輸沙量降為2.45 億t,減幅為84.6%[9]。近年來,充分發揮重要樞紐攔沙和調水調沙的功能,使得黃河下遊河槽平均刷深3.1 m,保障了大水年平安度汛、歲歲安瀾,為進一步治理黃河、協調生態保護與發展創造了良好的條件。

生態惡化趨勢得到明顯遏製,逐步向好。黃河流域擁有三江源、祁連山等多個重要生態功能區,進入21 世紀以來,黃河流域生態修複工作穩步開展,經過堅持不懈的退耕還林還草,截至2020 年,黃河流域累計修建梯田6.08 萬km2、營造水土保持林12.63 萬km2、種草2.34 萬km2,總植被麵積達54.95 萬km2,植被結構得到優化改善,相較於1990 年國務院第一次全國土壤侵蝕遙感調查結果,水土流失麵積減少20.23萬km2,減幅為43.51%,流域生態逐步恢複[10]

黃河汙染問題得到極大改善。黃河生態破壞和環境汙染問題是中央生態環境保護督察的重要內容,通過加強黃河水資源管理調度、加大汙水處理力度等措施,對黃河流域生態環境進行監督檢查,成效顯著。據統計,2019 年黃河流域汙染水體比例下降到27.0%,較1998 年降幅達43.7%;2018 年水體汙染河長為6 037 km,較2011 年(9 907 km)縮短39%,遏製了水質持續惡化的趨勢。


當今治黃麵臨的形勢與挑戰

水少沙多、水沙關係不協調,是黃河複雜難治的根本症結所在,也是當今治黃工作依然麵臨的難題。上遊是徑流主要來源區;中遊是泥沙主要來源區,中遊潼關站控製了約90%的徑流和幾乎100%的泥沙;下遊因泥沙淤積而形成著名的地上“懸河”。70 多年來,黃河生態保護與流域綜合治理取得了舉世矚目的成就。但是,目前黃河流域仍麵臨著以下幾個亟待解決的重大問題。

2.1  水資源供需矛盾問題

水資源總量不足是黃河流域經濟社會可持續發展最大的製約因素。目前,流域水資源短缺基本情勢未變,水資源供需矛盾問題依然突出。黃河流域多年平均河川天然徑流量僅占全國的2%,卻支撐了全國7%的經濟量、提供了15%的耕地所需灌溉水量以及養活了9%的人口,同時擔負著向流域外部分地區供水的任務[1]。黃河是世界上含沙量最大的河流,有限的水資源還必須承擔河流的輸沙任務,使經濟社會發展用水進一步受到製約。目前,黃河流域可有效灌溉的農田中約有66.67 萬hm2因缺水而無法得到灌溉、部分灌區的灌溉保證率和灌溉定額明顯偏低;在河套灌區、汾渭灌區以及黃河下遊引黃灌區等全國重要的糧食主產區,缺水問題依然嚴峻。甘寧蒙陝等省(區)有大量國家重點能源工業項目因缺水而難以實施,影響國家能源安全。黃河水資源具有年際變化大、連續枯水段長的特點,加上流域用水的地區分布與徑流來源不一致、用水過程與來水過程也不一致,導致經濟社會用水和河道生態環境用水矛盾突出,給黃河流域的生產生活用水、水生態係統和社會經濟可持續發展造成嚴重影響。

近一個世紀以來,受人類活動和氣候變化的共同影響,黃河徑流情勢發生了重大變化。花園口站1960—1989 年平均天然徑流量為603 億m3/a,而1990—2019 年僅為469 億m3/a,天然徑流減少了23%,其中:20 世紀90 年代天然徑流量最少,平均僅為451 億m3/a[1]。2000 年以來,黃河天然徑流量有上升趨勢,但整體仍低於1989 年之前。黃河現狀水資源開發利用率高達80%,遠超國際公認的40%警戒線。盡管實施了把水資源作為最大剛性約束的最嚴格水資源管理製度,但是在不能增加黃河有效水資源量的前提下,生態保護和高質量發展是沒有保障的。根據黃河流域未來經濟社會發展規劃,在全麵采用強化節水措施的條件下,未來流域缺水狀態仍將持續。根據國家對黃河流域高質量發展的要求,預測河道外總需水量2035 年為548 億m3、2050 年為568 億m3,綜合考慮流域未來地表水、地下水供水量以及引漢濟渭補水調水量,2035 年和2050 年流域缺水量分別為133 億m3 和137 億m3,其中黃河上中遊地區缺水量分別約為110 億m3 和113 億m3[1]。在這種形勢下,考慮南水北調西線調水方案以增加黃河有效水資源量顯得十分必要。

2.2  未來水沙變化挑戰

準確預測未來水沙如何變化,是黃河保護與治理決策的前提,也是未來黃河研究首先要解決的核心問題。因此,需要根據曆史氣候與水沙關係變化,預測未來不同情景的水沙變化特征和趨勢。國際氣候模式比較計劃第六階段(CMIP6)新氣候模式情景預估結果表明,黃河流域(花園口以上)未來氣溫升高將導致降水進一步增加[1]。基於未來氣候情景數據,運用分布式水文模型GBEHM 進行預測,結果表明未來50 a(2021—2070 年)黃河源區及上遊年徑流量的增加並不顯著,而中遊的年徑流量將有較明顯增加;就全流域而言,未來50 a 的平均年徑流量相較於1960—2019年有所增加,在低、高排放情景下增幅分別約為12%(63.7 億m3)與15%(81.6 億m3)。

基於9 個氣候模式的輸出數據,利用HydroTrend模型進行預測,結果顯示潼關站未來50 a(2021—2070年)年輸沙量從1.74 億~2.37 億t 增加到3.29 億~4.47 億t;而基於數字流域模型的預測結果顯示,潼關站未來多年平均輸沙量為1.50 億~3.30 億t/a(均值為2.05 億t/a),呈波動性變化[1]。利用多源數據驅動模型對黃河未來水沙變化進行預測,結果表明“水少沙多”依然是未來黃河流域較長一個時期的主要特征[11]

值得注意的是,位於世界第三極青藏高原的黃河源區是氣候變化影響的敏感區,該區產生的徑流量占黃河總徑流量的49.4%,而氣候變化對該區將如何影響黃河未來水沙情勢尚不明朗。未來50 a 氣候水文變化的時空特征顯示,降水量和徑流量增加主要集中於黃河中遊的黃土高原區,特別是在汛期形成暴雨洪水的風險增加,而受暴雨及其空間分布不均和淤地壩作用下降等綜合影響,未來有可能出現極端大沙事件[1]。除此之外,未來水沙變化的下一拐點何時到來,以及徑流量和輸沙量是否會出現“觸底反彈”等問題仍不明朗,這些都是未來黃河研究的重要問題。

2.3  流域生態環境脆弱問題

經過70 多年的係統治理,黃河流域生態環境整體有所改善,但仍麵臨水土流失、水質惡化、地下水超采、生態退化等問題。

首先是上遊源區麵臨生態退化問題。黃河源區地處青藏高原,為典型的大陸性高寒氣候區,是黃河流域的重要產流區和水源涵養區,同時也是氣候變化敏感區和生態環境脆弱區。受氣候變化和人類活動共同影響,黃河源區生態係統總體呈退化趨勢,出現雪線上升、冰川消融、草地退化、土地沙化和鹽堿化等現象,苔原和寒溫帶草原/灌木區有縮小趨勢,而未來氣候變化將加劇源區暖幹化趨勢和生態係統退化風險。

其次是中遊黃土高原區的水土保持、水環境保護工作麵臨重大挑戰。黃土高原位於我國中北部,是我國最嚴重的水土流失區,為黃河貢獻了90%以上的泥沙。黃土高原區屬於典型的溫帶半幹旱大陸性季風氣候區,暴雨和旱災等極端氣候事件頻發,對氣候變化的響應敏感;而且該區地形起伏較大、地表千溝萬壑、支離破碎,滑坡、泥石流和崩塌等地質災害頻發,水土資源流失嚴重,生態環境脆弱,是我國人口、資源、環境矛盾最集中的區域之一。盡管黃土高原的生態環境治理取得了顯著成效,但目前黃土高原仍有約20 萬km2水土流失區亟待治理,而淤地壩攔沙壽命一般為10 ~30 a,未來攔沙減沙作用將有所減小,失效後存在成為泥沙來源的風險。此外,經濟社會發展取用水量超過水資源承載力,造成部分河湖萎縮、地下水位下降;中遊支流生態流量和自淨水量難以保障,皇甫川、三川河、延河、汾河、渭河等汙染負荷大,部分河段汙染嚴重,Ⅴ類及劣Ⅴ類水質河長約占23%。

最後,為防止中小洪水頻繁漫灘,黃河下遊灘區居民長期以來修建了大量生產堤,加劇形成二級“懸河”。在防汛大堤內形成的大麵積灘區上存在著濕地、農田、草地等生態係統,其生態環境惡化的風險較高。黃河河口三角洲生態係統呈退化趨勢,水鹽脅迫加劇。入海泥沙持續減少,河口退蝕嚴重,濕地連通阻斷,近30 a 濕地麵積減小約500 km2。同時,刁口河等不行河流路水沙減少,侵蝕嚴重,土壤缺水性鹽堿化,人工林地退化顯著。

2.4  “懸河”與防洪防淩問題

氣候變化導致極端暴雨有增加趨勢。氣象數據顯示,近10 a 黃河流域降水強度明顯升高,未來流域發生類似於2021 年鄭州“7∙20”極端暴雨的可能性增大,洪澇及伴生災害次數可能增多並帶來嚴重損失。黃土高原淤地壩的水毀風險也會增高,在極端暴雨情況下易潰決形成支流高含沙洪水災害。

流域用水量的變化改變了黃河上遊寧蒙河段汛期、非汛期水量自然分配,近30 a 寧蒙河段逐年淤積抬高,河道萎縮現象十分明顯,局部河段形成新“懸河”。內蒙古河段平灘流量由約4 000 m3/s 衰減至2 000 m3/s,“懸河”與地麵最大高差達4 m,過淩能力下降,淩汛問題突出。

黃河下遊灘區既是黃河行洪、滯洪區,又是灘區人民生產生活的重要場所,防洪形勢嚴峻。近70 a 累計漫灘30 餘次,900 多萬人次受災,133 萬hm2 耕地被淹[12]。隨著經濟社會的不斷發展和黃河治理的全麵推進,當地發展對土地資源的需求增強,灘區居住的近163 萬人的生產生活用地不斷擠占河道行洪空間,生產堤修建無序,安全問題愈發突出[13]



關於黃河流域生態保護和高質量發展、實現黃河長治久安的建議

針對上述問題,從水資源保障、生態治理、水沙調控、水資源配置、能源結構轉型、土地利用格局優化、智慧黃河建設等7 個方麵提出對策建議,持續推進黃河流域生態保護和高質量發展,實現黃河長治久安,讓黃河成為造福人民的幸福河。

3.1  開源節流、兩手發力,構建流域水資源保障體係

未來黃河流域資源性缺水的基本情形不會改變,開源節流是支撐流域高質量發展的內在需求,而多水源保障,建立水資源高效利用和水權激勵機製,構建促進高質量發展的水資源保障體係,是破解水資源供需矛盾的重要抓手。

1)堅持節水優先。全麵推進節水型社會建設,因地製宜製定合理的節水措施,實現流域農業節水22 億m3 以上。寧蒙灌區通過完善秋澆冬灌製度、發展井渠結合灌溉等措施,實現節水和灌區水鹽平衡,維持適宜地下水位,保證林草生態用水;汾渭平原通過續建灌區配套工程,提高灌溉水保證率和利用係數;黃淮海平原引黃灌區通過提高節水灌溉麵積比例,實現節水目標。加強工礦和城市節水,加大工業用水重複利用率,推廣生活節水設施。通過大力發展節水設施和技術,實施全社會節水行動,推動用水方式由粗放向節約集約轉變。

2)多源保障供水安全。基於“四橫三縱”國家水資源配置總體格局,科學配置南水北調東中線水量,合理置換引黃用水量。加快南水北調西線工程的論證和建設,提高流域水資源的保障程度。加強流域地表水和地下水協同整治與調控;合理開采地下水,逐步減少淺層地下水超采量和深層地下水開采量;寧蒙灌區適當增加地下水開采量,有助於防治鹽漬化。開發非常規水源,大幅度提高城市汙水處理水平和回用率,發展海水淡化技術,同時注重合理利用和開發空中水資源,多源保障流域供水安全。

3)堅持“以水定城、以水定地、以水定人、以水定產”原則。把水資源作為經濟社會發展的剛性約束,建立流域用水精細化監控體係,落實最嚴格水資源管理製度和河長製,實行用水總量控製和定額管理,提高用水效率,確保生態環境用水數量和質量。

4)構建水資源保障管理體係。構建流域水權水市場,建立用戶-部門-省(區)-流域四級水市場,推進季節性水量交易和長期水權交易,統籌研究黃河水與跨域調水水價機製,通過經濟手段激勵節水。將水聯網智慧治水高新技術及相關基礎設施列入國家“新基建”,試點建設水聯網智慧水利示範工程;加大取水、用水監管力度。

3.2  生態優先、係統治理,實現流域重點地區生態環境修複與保護

治理黃河,重在保護,要在治理。要堅持生態優先,統籌上下遊、左右岸、幹支流,強化流域生態係統的整體性和連通性,係統保護、全麵修複、綜合治理,重點保護河源生態,做好黃土高原水土保持工作,修複河口濕地生態。

1)對於黃河源區,要推進水源涵養與生態屏障建設,加強雲水資源主動利用。通過開發新型人工增雨技術措施等,提升雲水資源利用率,緩解源區暖幹化趨勢。同時,在三江源、甘南、祁連山、秦嶺等重點水源涵養區,推進重大生態保護修複工程,加快國家公園建設,保護山水林田湖草沙、濕地、冰川等生態係統。

2)對於中遊地區,要抓好水土保持與植被恢複,提升幹支流水質,加強河湖保護與生態修複。抓好黃土高原區水土保持,宜林則林、宜灌則灌、宜草則草、宜荒則荒,優化植被群落結構和景觀格局,提升生態係統服務功能。開展小流域綜合治理,建設以梯田和淤地壩為主的攔沙減沙體係,製定新的水沙形勢下淤地壩建設遠景規劃。降低汙染負荷,提升汙水處理標準,對汾河、渭河等生態脆弱和汙染嚴重的河流實施綜合治理與生態修複。實施地下水超采綜合治理,推進綠色礦山建設,創新資源綜合利用與生態保護相協調的綠色發展模式。

3)對於河口地區,要保護濕地生態係統和生物多樣性,推進黃河三角洲生態修複。統籌生態保護與防洪安全,維持入海流路穩定,加強刁口河等備用流路保護。加大生態補水力度,保障入海水量,均衡河口入海水沙通量,滿足河口各生態群落用水需求,促進三角洲生態係統修複和自然海岸線穩定。

3.3  綜合調度、補齊短板,完善流域防洪防淩與水沙調控工程體係

黃河流域來水來沙雖發生了顯著變化,但泥沙沉積特性與地上“懸河”態勢沒有根本改變,洪淩災害威脅依然嚴峻。在水少沙多、水沙不協調、過程不均勻的總體情勢下,利用工程調控水沙依然是確保黃河安瀾的首選措施。通過構建完善的全流域水沙調控工程體係,修複河流的泄洪排沙功能,依然是未來較長時期黃河協調水沙關係和防洪防淩的重要手段,也是保障黃河長治久安的重要戰略措施。

1)加強下遊灘區與“懸河”協同治理。近年來黃河上中遊地區水利水土保持措施持續發揮效益,入黃泥沙有所減少,黃河下遊河床持續淤積抬高的局麵在小浪底水庫調水調沙作用下被暫時遏製,但黃河下遊地上“懸河”的態勢並沒有改變。要以保障居民安全為本,以生態治理為綱,研究寬灘河流形態重構技術,製定灘槽合理水沙負荷分配方案,宜居則居、宜農則農、宜水則水,確定行泄空間,逐步恢複部分灘地的自然功能。同時,通過將來沙有計劃、有規模地向兩岸灘地及堤外窪地放淤,既可減沙除害,又可利用泥沙興利[14]。此外,持續開展以治理“懸河”為目標的黃河調水調沙,確保大堤安全,實現灘區生態良好、民生發展,推進黃河下遊治理的全麵、協調和可持續發展。

2)完善全流域幹支流水沙調控工程體係。氣候變化導致水文過程不確定性大大增強,特大暴雨形成的強侵蝕和大洪水威脅加劇,鑒於小浪底水庫攔沙庫容不斷減小,亟須推進古賢等幹流水沙調控工程建設,塑造協調的水沙關係、增強下遊抵禦洪水的能力。一方麵,要加強支流治理,防範中遊暴雨導致黃土高原淤地壩潰決形成的高含沙洪水災害;另一方麵,要依托骨幹工程,補齊短板,構建七庫(龍羊峽、劉家峽、黑山峽、磧口、古賢、三門峽、小浪底)聯調的黃河水沙綜合調控體係。古賢水庫的主要功能為水沙調控和洪淩災害防禦,對延長小浪底水庫使用壽命、發揮三門峽水庫效益、降低潼關高程、解決渭河下遊“懸河”問題具有積極作用,特別是協同小浪底水庫調水調沙,可進一步提高下遊河道行洪排沙能力,改善“懸河”態勢,對確保下遊防洪安全、灘區建設具有重要作用。

3)加快啟動黑山峽水利樞紐建設。近30 a 來寧蒙黃河河床逐年淤積抬高,河道萎縮現象十分明顯。在這種情勢下,如何利用上遊來流,通過黑山峽水利樞紐實現寧蒙黃河水沙調控,恢複河道過洪能力,消除淩汛威脅,是亟須研究解決的問題。要加速完成黑山峽河段開發的可行性研究,對梯級布局、壩址、壩高、庫容等進行綜合比選,充分研究黑山峽水利樞紐在水沙調控、水(沙)資源配置、南水北調西線工程調控、灌區農業發展與生態保護中的功能定位,形成兼顧寧蒙兩區利益均衡,滿足防洪防淩、河道減淤、農業灌溉供水,推動水-風-光綠色能源基地建設等綜合效益最優的方案。

3.4  空間均衡、跨域統籌,構建南水北調、西水東濟國家水資源配置新格局

南水北調工程作為我國重大戰略性水資源配置工程,是國家水網的主骨架與大動脈。南水北調東、中線一期工程建成通水,有效緩解了受水區水資源緊張狀況,保障了沿線大中城市供水,並適時向河湖生態補水,效益顯著。為解決黃河水資源短缺問題,需要全國一盤棋,按照“空間均衡、南北調配、東西互濟、近中遠期兼顧”的原則,統籌規劃調配[15]

1)加快南水北調東線二期、中線引江補漢、沿線配套工程和調蓄能力建設。南水北調東線工程水源有保障,受環境影響小,應加大受水區調蓄能力建設,設計流量為870 m3/s 時,通過調蓄和優化調度,多年平均調水規模可增至約155 億m3。中線引江補漢工程實施後,調水量可擴大至115 億m3。東中線二期工程運行後,將有效增加受水區水量、提高保證率,大大緩解黃河下遊地區和京津冀供水緊張局麵。

2)統籌南水北調水和黃河水,優化全流域水資源統一調度。南水北調中線引江補漢、東線一期北延和二期工程建成後,可年均向京津冀和魯豫調水200 億m3 以上。建議統籌研究和優化配置南水北調水和黃河水,按照“小調整、大穩定”原則,分階段適時調整黃河“八七”分水方案,讓南水北調東、中線工程惠及更大範圍。

3)積極推進南水北調西線工程。南水北調西線工程是根本解決黃河上中遊地區缺水問題的戰略性工程,必要且緊迫,應科學研究論證其調水線路和調水規模。實施從長江向黃河流域調水的南水北調西線工程方案及配套樞紐建設,經過水利部黃河水利委員會70多年論證,經濟技術路線基本可行。近期從雅礱江、大渡河引水,充分考慮調出區下遊生態環境、發電、供水需求等因素的影響,適宜的調水規模為80 億~90 億m3;遠期包括金沙江調水量可達150 億~170 億m3

4)統籌推進“西水東濟”戰略布局。西南諸河水量豐沛,占我國水資源總量的20%,是我國重要的水資源儲備區,但開發利用率不足2%。建議統籌規劃南水北調東、中、西線和其他調水工程,通盤研究長江水資源與西南諸河“西水東濟”構想。近期從瀾滄江、怒江適量引水入金沙江,與南水北調西線工程相銜接;遠期從雅魯藏布江引水,補給河西走廊、柴達木盆地生態與能源發展用水,必要時可向金沙江上遊補水。通過工程適度調水,降低國際河流下遊洪澇災害風險,探討國際合作協商機製,實現利益共享。

3.5  多能互補、聯合運行,建設水-風-光協同發展的低碳清潔能源體係

能源是黃河流域最大的優勢,但當前存在結構性矛盾、產業優勢不突出、科技引領不足等問題。為了解決這些問題,需要通過優化能源結構,加快水-光-風-儲一體化清潔能源生產基地建設,提高全流域梯級儲能、抽水蓄能等能力及可調控性,構建源-網-荷-儲一體化清潔電力係統,未來黃河流域清潔能源裝機可達1.78 億kW,年發電量達3 500 億kW·h,每年將減少碳排放約3.27 億t,相當於節省1.31 億t 標準煤,有助於推進綠色低碳高質量發展。

1)加快黃河幹流骨幹水利水電工程建設,盡早形成黃河流域綜合工程調控體係。黃河流域西北各省(區)水電、光伏和風電裝機容量比例遠高於全國平均水平,但光伏、風電作為主要能源的最大挑戰在於其波動性,而水電是調節光風發電、保障電網運行的穩定器。據測算,水電能源可調節2 ~3 倍的光風新能源。因此,在大規模發展新能源的新形勢下,應轉變傳統水電功能定位,由“量主調輔”向“量調並重、調主量輔”的格局轉變,加快梯級水電工程建設和改造。按照《黃河流域綜合規劃(2012—2030 年)》,截至2020 年,黃河幹流瑪曲以下河段已(在)建常規水電裝機容量2 224 萬kW,規劃未建電站裝機容量1 220 萬kW,占規劃總裝機容量的35.4%,尚有較大的開發潛力。同時,推進已建梯級水電站擴機增容改造和儲能泵站建設,可進一步提升光風新能源消納能力,增強電力外送能力。建議加快建設綜合規劃中的黃河黑山峽、古賢、磧口3 座骨幹水庫,新增總庫容約365 億m3、總裝機590 萬kW,提高全流域發電儲力及新能源調控能力。

2)加快光風資源開發,建設多能互補、聯合運行的清潔能源基地。我國西北地區光能、風能豐富,太陽能輻照強度和風功率密度分別約為東中部地區的1.5倍和2.0 倍;陝甘青寧蒙五省(區)新能源技術可開發量約178 億kW,其中太陽能158 億kW、風能20 億kW,適宜集中式、規模化開發。黃河上遊水能資源富集,具有發展水-光-風-儲多能互補清潔能源基地的天然優勢。依托龍頭水庫龍羊峽水庫的水電調節能力,帶動流域水-風-光新能源集約化規模化開發,可建成總裝機近3 000 萬kW 的水-光-風-儲清潔能源基地,相當於在北方建成一個三峽水電站。建議加快建設黃河上遊多能互補清潔能源基地,引領我國多能互補綠色新能源發展。

3)推進以抽水蓄能為核心的儲能設施建設。抽水蓄能電站是電力係統中調峰填穀、調頻調相的特殊電源。西北地區地廣人稀,抽水蓄能選址空間大,預計未來黃河上中遊五省(區)抽水蓄能總裝機規模將超過7 000 萬kW。建議大力推進源、荷兩端抽水蓄能規模化建設,統籌優化電化學儲能、壓縮空氣儲能、氫能轉化等新型儲能的綜合調節能力,構建安全穩定的清潔電力係統,實現能源結構轉型,並向華北、華中地區平穩輸電,保障國家能源安全。

4)布局新能源、新材料等產業,促進能源就地高質消納,推動黃河流域高質量發展。提升能源開發與就地消納水平是促進黃河流域能源革命和經濟社會高質量發展的重要舉措。依托能源、資源優勢,建成高質量發展的能源產業密集帶,推動產業結構調整,布局新能源、新材料、電子信息、大數據等高價值產業,促進流域內清潔能源就地消納,推動流域各省(區)高質量發展。

3.6  統籌資源開發與生態保護,打好黃河幾字彎攻堅戰,構建國土空間利用新格局

作為新時代“三北”工程三大標誌性戰役之一,黃河幾字彎攻堅戰是重中之重。黃河幾字彎地跨華北、西北地區,涉及內蒙古、山西、陝西、寧夏、甘肅五省(區),區域內分布著庫布齊、烏蘭布和、騰格裏、毛烏素等沙漠(沙地),陰山、太行山、呂梁山、賀蘭山、六盤山等重要山係,以及黃土高原和內蒙古十大孔兌,是影響京津和東部地區沙塵暴的重要沙源區和路徑區,也是黃河中下遊泥沙的主要來源地。2024 年6 月,習近平總書記在寧夏考察時強調“打好黃河幾字彎攻堅戰,統籌推進森林、草原、濕地、荒漠生態保護修複和鹽堿地綜合治理,讓‘塞上江南’越來越秀美”。

建議依托黃河水資源和南水北調西線工程,利用黑山峽等工程的調控能力,協調水、光、風能源開發,統籌黃河幾字彎地區節水、調水、防護林建設、草原修複、生態農業發展等,係統解決沙患問題,構建國土空間保護利用協調發展的新格局,打造生態、農牧、能源、碳彙綜合基地,推進黃河上中遊及河西走廊等地生態治理。據測算,在保留原生生態景觀核心區的前提下,可治理國土麵積2 000 萬hm2

3.7  科技先導、著眼未來,開展智慧黃河建設

在信息技術革命推動下,數字經濟正在對生產要素、生產力、生產關係進行重塑,推動傳統產業數字化、智能化、智慧化。黃河流域管理須抓住信息技術飛速發展的曆史機遇,充分運用物聯網、雲計算、大數據、人工智能等新一代信息技術開展智慧黃河建設,發揮信息化對流域水旱災害防禦、水沙調控、水資源優化配置、水土保持與生態治理、經濟社會高質量發展的推動作用,支撐黃河流域生態保護和高質量發展。

智慧黃河建設應考慮以下幾方麵:其一,以人為中心,將智慧黃河的定位從專業人員的管理工具轉變為麵向公眾的開放係統,讓公眾成為智慧黃河的直接用戶,主動參與黃河流域生態保護與治理;其二,跳出黃河流域,以水圈為對象,構建麵向全球水循環的整體方法論與模型體係,解析水圈和圈層間相互作用對黃河流域水資源、水災害、水環境的影響機製;其三,實現黃河流域元宇宙,構建虛實結合的流域數字孿生場景(即流域元宇宙),在虛擬世界中實現對自然與經濟社會的實時模擬與虛擬仿真,更好地支持流域管理決策與實施。



結束語

黃河流域是中華文明誕生之地、中華民族偉大複興之源,黃河是造福中國人民的幸福之河。在漫長的黃河文明史中,發展與保護始終是不可分割的共同體,是黃河文明形成與發展的主線。新的黃河文明需要進一步發展生態文明、農業文明、工業文明、科技文明和精神文明,傳承、重建與創新黃河文明,本質上是中華民族偉大複興背景下高質量發展的黃河文明。在新的曆史時期,深入貫徹落實習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的重要講話精神,“讓黃河成為造福人民的幸福河”新目標給我們提出了新的要求,需要社會各界共同不懈努力,建設安瀾黃河、智慧黃河、幸福黃河,使黃河流域隨著中華文明的全麵複興實現繁榮興盛。

致謝:本文受中國科學院學部谘詢評議項目“黃河水與工程方略”(2020-ZW06-A-016)、“我國應對全球氣候變化的水土光熱可持續發展對策研究”(2021-JS02-B-019)、“中國式現代化下人與自然和諧共生的主體功能區戰略研究”(2023-ZW-07-A-023)的資助,在此對所有參加谘詢項目的院士專家們一並表示感謝。

參考文獻:

[1] 張楚漢,王光謙.黃河九篇[M].北京:科學出版社,2023:1-677.

[2] 王化雲.治黃工作總結報告[J].新黃河,1955(2):23-32.

[3] 胡春宏.黃河水沙變化與治理方略研究[J].水力發電學報,2016,35(10):1-11.

[4] 王化雲.輝煌的成就燦爛的前景:紀念人民治黃四十年[J].人民黃河,1986,8(5):3-9.

[5] 張金良,仝亮,王卿,等.黃河下遊治理方略演變及綜合治理前沿技術[J].水利水電科技進展,2022,42(2):41-49.

[6] 劉成,王兆印,何耘,等.黃河下遊治理方略的曆史回顧[J].泥沙研究,2020,45(6):67-73.

[7] 水利部黃河水利委員會.黃河近期重點治理開發規劃[M].鄭州:黃河水利出版社,2002:34-35.

[8] 李國英.黃河調水調沙[J].人民黃河,2002,24(11):1-4.

[9] 王光謙,鍾德鈺,吳保生.黃河泥沙未來變化趨勢[J].中國水利,2020(1):9-12.

[10] 水利部黃河水利委員會.黃河流域水土保持公報(2020年)[M].鄭州:黃河水利出版社,2020:15-18.

[11] 李雅娟,張宇,田穎琳,等.多源數據驅動的黃河未來水沙變化趨勢研究[J].水力發電學報,2021,40(5):99-109.

[12] 田勇,孫一,李勇,等.新時期黃河下遊灘區治理方向研究[J].人民黃河,2019,41(3):16-20,35.

[13] 張紅武,李振山,安催花,等.黃河下遊河道與灘區治理研究的趨勢與進展[J].人民黃河,2016,38(12):1-10,23.

[14] 費祥俊,傅旭東,張仁.黃河下遊河道排沙比、淤積率與輸沙特性研究[J].人民黃河,2009,31(11):6-8,11,132.

[15] 張楚漢.關於南水北調後續工程的幾點思考[J].中國水利,2022(18):18-20.