浅析长江是否会成为第二条黄河_黄河论文

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1998年长江发生的大洪水,在水量相近情况下,不少河段水位超过1954年甚多,如监利、洪湖、螺山等,武汉市水位高出汉口市区地面2~8.5m。面对如此严峻的防洪形势,“长江会不会变成第二条黄河”成为人们关心的话题。尽管担心长江变成黄河的内涵不同,诸如长江水会不会像黄河那样浑浊,长江水会不会愈来愈少等等。但是对防洪而言,其核心仍是长江河床会不会像黄河那样不断累积性淤积抬高而成为地上悬河。

1 地上河之含义

讨论这一问题,首先应给地上河的含义有一个限定。目前黄河下游堤外滩地高出堤内地面3~5m,大者超过10m。由于黄河下游滩地宽几km至几十km,而主槽较窄,河床与滩面之间的高差一般只有2m左右,因此此河床高于堤内地面而成为地上悬河。图1是黄河下游悬河示意图。长江中下游,虽然有些河段堤外滩面也稍高于堤内地面,但滩宽相对较窄,主河槽宽且深,其河床平均高程一般低于堤内地面10余m,显然,长江与黄河存在明显的差异。同时,一条河流是不是地上河,也不应以堤外滩地高程为依据,更不能以洪水位作为标准,而是应该以行洪主河槽的平均河床高程作为判定的尺度。只有堤内地面普遍低于主河槽者才属地上河。因此,目前长江中下游河道并不是地上河。

2 两河差异原因分析

2.1 河流上游的自然环境

黄河中上游流经著名的黄土高原,土层厚达200~300m,黄土湿润后极易软化流失,经长时间侵蚀,地面支离破碎、沟壑纵横;这里气候恶劣,属严重干旱区,不少地方年降雨量不足400mm,如龙门为480.7mm,榆林为449.7mm,太原为280mm……不仅雨量稀少,而且60%集中于汛期几场暴雨,使一年的80%~90%流失泥沙集中下泻。恶劣的自然环境条件,导致水土大量流失,其面积达到43万km[2],占整个黄河流域面积的57.3%,其中每年每km[2]流失量5000~10000t(侵蚀模数)的有20万km[2],占流失面积65%,局部地区侵蚀模数高达3万多t/km[2]·a[1]。图2是黄河中上游土壤侵蚀模数划分图。由于侵蚀严重、坡陡流急,大量流失泥沙通过千沟万壑源源不断地输入黄河,特别是河口镇至陕县区间,每年入黄泥沙约15亿t,占黄河陕县水文站年沙量92%,从泥沙侵蚀来源地到进入干流的输移比接近于1,即地表侵蚀的泥沙几乎全部都进入了干流。

长江宜昌以上100万km[2]的流域范围内,绝大部分地区岩石裸露,其上覆盖层一般仅数十cm。年降雨量800~2000mm,植被良好。如云南省是我国著名的植物王国,四川省森林及灌木林覆盖率为23.8%。上游水土流失面积有35.2万km[2][2],虽然此面积接近于黄河中上游,但它只占长江总流域面积不到20%。其次,水土流失面积中,只有30.7%为侵蚀模数5000~8000t/km[2]·a的严重流失区,其它部分流失并不太严重。第三,由于地表流失物质颗粒较粗,侵蚀后大多滞流于山前、坡麓、沟口与洼地,进入河流的较少。据计算,上游平均每年侵蚀量为15.68亿t,宜昌站年沙量为5.3亿t,河流输沙量远小于地表侵蚀量,泥沙输移比平均约为0.34。

两条河流上游的自然条件、生态环境差别如此之大,这就决定了进入下游的水沙条件必然存在显著的不同。

2.2 水流泥沙条件

平均每年进入黄河下游的水量约461亿m[3],沙约15.6亿t,水沙年际分布很不均匀,最大水量644亿m[3],最小202亿m[3],最大最小沙量分别是39.1亿t和4.88亿t,相差达8倍。平均每方水中含泥沙33.6kg,最大近1000kg。特别值得注意的是经常出现含沙量超过400kg/m[3]的高含沙洪水。据统计,1950~1983年发生11次这样的洪水,总历时仅是总时间的8%,而水量、沙量占总量2%及14%,就是这11场洪水,造成下游河道淤积量占期间总淤积量54%。

长江宜昌水文站平均年径流量为4480亿m[3],沙量5.22亿t,历年最大最小沙量仅差二倍,平均含沙量1.19kg/m[3],最大也只有10.5kg/m[3]。

以上对比可见:黄河水量只有长江的十分之一,而泥沙则是长江的3倍,含沙量相差竟达28倍。说明长江水沙关系比较协调,变化平稳,来沙量与水流的挟带能力基本适应。而黄河下游水沙关系极不协调,变化急剧,水流携带的泥沙太多,一旦与河床条件不适应,就会产生大量落淤。

2.3 泥沙输移及冲淤机制

水流向下游流动中,具有一定的速度和能量,就具备了携带泥沙的能力,但水流中携带泥沙的多少,还要取决于泥沙的补给条件。泥沙补给充分,经过水流与河床的相互作用,水流挟带泥沙能力可达到饱和,甚至某些情况下可能呈超饱和:若泥沙补给不足,水流挟沙能力得不到满足而处于次饱和状态。任何河流的输沙关系并不是一成不变的,随着水流能量的增减或泥沙补给的多少而随时作出调整,这就是河流中挟沙水流与河床的自动调整原理。

如前所述,黄河上游坡陡流急,泥沙补给丰富,所以水流携带大量泥沙,每立方水中常达几百公斤。挟沙水流由上游山区峡谷进入平坦开阔的平原后,坡降变缓,流速减小,原饱和的泥沙进入超饱和状态,必然产生“卸荷”作用,即水中部分泥沙,首先是大颗粒粗沙就要淤沉下来,经过一段时间,一条流路自上而下逐渐淤高,塑造新的河床使之与来沙相适应。河床淤到一定高度后,洪水位高出原地面较多,就会另寻低洼处流动而决口改道。如此周而复始。千万年来,黄河千里搬运泥沙铺筑成华北大平原。随着人口增加,社会经济的发展,已不能再允许黄河自由泛滥。自从1855年铜瓦厢决口后,黄河下游堤防日益完善牢固,除1938至1947年花园口扒口改道外,黄河下游河道基本未变。由此,上游来的水少沙多矛盾主要在河床内进行调整,每届大洪水,特别是高含沙洪水,大量泥沙淤积在河床内,下游河道平均每年淤沙约4亿t,河床以每年6~10cm的速度抬升,同流量水位基本也以同样速度升高。表1列出1950~1993年黄河下游几个站3000m[3]/s流量水位的年平均抬升情况。这也是黄河下游为什么会成为地上河的主要原因。

长江与黄河相比却有明显的不同。由于上游来水量大泥沙少,进入中下游开阔地带,通过泥沙冲淤自动调整,逐渐形成与水沙相适应的河床,这种调整的幅度和强度远比黄河微弱。现在的长江,挟沙水流与河床基本处于相对平衡状态,即使在一年、几年,或这个、那个河段,由于种种原因,河床可能有冲有淤,但就长时段平均而言,河床平均高程、同流量水位变化不大,这些经长江水利委员会多年监测的水下地形及水文关系中都得到证实。

2.4 河口的淤积延伸

黄河来沙经中下游河道冲淤调整,尚有近二分之一(每年约8.5亿t)进入位于山东的河口段。挟沙水流进入海域后,由于扩散及潮流影响,流速骤减,泥沙大量淤积。黄河河口潮汐弱,潮差仅1.0m左右,潮区界约20km,潮流界不足2km,潮流无力将大量泥沙输往外海,因此进入河口的泥沙中近58%堆积在河海交汇的口门处,使河道尾闾不断向海淤长延伸。据统计,其速度每年在1km以上。淤积延伸导致黄河下边界的侵蚀基准面不断前移,其结果是河床比降变缓,水流输沙能力下降,促使泥沙溯源淤积,河床抬高。这种自动调整的方向,就是要使河床比降逐渐恢复到能与来水来沙相适应的纵剖面,由此造成河床必然呈不断平行抬升势态,水位也随之相应上升[3],其物理模式见示意图3。据研究,按黄河河口段河床纵比降为0.8/10000计,河口每外延10km,河床与水位相应升高0.8m。所以黄河口不断淤积延伸,也是黄河持续淤积,成为地上河的原因之一。

长江水量大泥沙少,面临深海,加之潮流远强于黄河河口,平均潮差2.66m,潮区界650km,潮流界240km,落潮流量常达30余万m[3]/s[4]。因此,长江口泥沙淤积远小于黄河。据研究,长江尾闾淤积延伸速度每年约40m,仅为黄河的百分之三左右。南京以下,河床纵比降为0.174/10000,所以长江河口延伸对上游水位影响甚微。

3 有理由相信,长江不会成为第二条黄河

3.1 江河差异的相对性

上节从自然界的客观存在,分析了两条江河间的巨大差异,这种差异也就决定了两条江河防洪形势的基本格局与发展动态。但是,应该明确:这种格局和差异,并不是一开始就如此,更不能保证今后不会发生变化。历史不能重写,未来则是可以驾驭的。我们应在不断总结历史经验教训中开拓前进。

3.2 从黄河演变历史中得到的教益

以上分析说明,黄河下游成为地上河是有其特定条件的,究其关键因素就是来沙太多。泥沙多固然与自然环境恶劣有关,但是人类在生存发展中对生态的破坏,不仅直接加剧了水土流失,同时又诱发气候更加恶化,呈恶性循环。据历代史书记载:秦以前,黄土高原以游牧为主,草原肥美,森林郁郁葱葱,并无黄河之名。秦至西汉,大量移民开垦,加之战乱频繁,植被破坏,水土流失,河水变浑浊,此时才出现黄河之名。唐代之后,随着人口增长,垦殖不断扩张,林草地大大缩小,水土流失加剧,沙漠迅速扩大。到了清朝中期,广大黄土高原除小部分次生林外,大都是荒山秃岭,大量泥沙源源不断地输往下游。二千多年中,黄河就由较清的河流变成多沙河流,由“地下河”变成了“地上河”。黄河史实告戒我们:破坏自然环境者,必将自食恶果。如果不能从黄河演变中吸取教训,听任其恶化,假以时日,长江水变黄,一些河段成为地上河并非无稽之谈。好在愈来愈多的人已经认识到这个问题的严重性,迈向21世纪的中国,岂能让长江步黄河后尘,也不会允许历史悲剧重演,我们有决心、有能力制止乱砍滥伐、乱采滥挖、侵占河道等一切破坏生态环境的行为,可以充满信心地说:长江不会变成第二条黄河。

3.3 从黄河上游治理成效得到的鼓舞

建国以来,政府十分重视黄河中上游的治理,已完成治理面积占流失面积的25%左右。据统计,80年代与50年代相比,各种水利水保措施每年可减少入黄泥沙3亿t,其中水土保持发挥的效益约占23%。陕西省已控制流失面积近43万km[2],约占流失面积42.5%。无定河仅水土保持措施就可减少34%[5]。

黄河上游水土保持治理成就极大地鼓舞着我们。远较黄河自然条件优越,水土流失还不太严重的长江,只要统一认识,加强领导,吸取黄河治理的宝贵经验,坚决地行动起来,必将在我国江河治理上创造新的业绩。

3.4 中央的重视,增强了决胜的信心

今年长江大水后,中央领导又一次强调了长江上游的生态环境保护问题,采取了封山育林,锯斧入库,变砍树工为裁树人等一系列坚决措施,极大地鼓舞了沿江人民治理长江的决心,现在已经积极行动起来了,完全可以预见,长江不仅不会变成黄河,而且必将一天比一天更美好。

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