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关于实施陆海统筹、黄河回归故道工程,拯救渤海、增加领土及领海的建议
霍有光
(西安交通大学社会工程研究中心)
【要报要点】渤海是中国的内水,黄河入渤海造陆不增加国土反而损失珍贵的湿地。研究表明,陆海统筹、黄河回归故道(入黄海)造陆具有可行性:(1)可保护渤海,增加领土2万多平方公里、内水数万平方公里并可拓展领海,具有可观的经济和生态效益。(2)彻底解除黄河千里悬河之患,永保黄河安澜。(3)施工步骤具有可操作性。
西安交通大学霍有光教授研究成果《改变黄河入海口,遏止渤海湾淤积》、《论黄河回归故道的可行性与施工的可操作性》,对实施黄河回归故道工程进行了分析,提出了陆海统筹、拯救渤海、增加领土及领海的一些对策建议。
一、黄河入渤海造陆得不偿失
1.损失内水。渤海属于中国的“内水”,是大自然赐予我国的一个得天独厚的半封闭型湿地。黄河入渤海造陆是以损失我国固有的内水(湿地)为代价的。黄河自1855年改道山东入渤海以来,入海口已伸入渤海200多公里。据评估,黄河改道入渤海150多年来,仅黄河河口一带已累计造陆达2000~3000多平方公里。
2.损失领土。自1855年黄河改道入渤海形成的所谓“新陆地”(实际是损失内水或湿地)以来,是以苏北废黄河口外丧失新领土为代价的。黄河改道150多年间,苏北故黄河尾闾至少损失领土1200平方公里。
3.渤海逐渐缩小乃至消亡带来的其他弊端。(1)损害我国的海洋渔业;(2)损害华北地区的海洋运输业;(3)损害当地的滩涂农副业以及相关的产业。
图1 黄河下游河道、故道与改道示意图
二、黄河下游千里悬河始终是中华民族的心头之患
黄河下游河床已进入暮年期。眼下的黄河千里悬河,是清咸丰五年(1855)发生改道以来,河床逐渐淤积抬高而形成的,主要指河南郑州北侧桃花峪以下的河段,长约780公里。(图1)桃花峪至入海口落差为95米,河道平坦,水流缓慢,泥沙大量淤积,河床逐年抬高,如1986~1996年间,下游河床便抬高了1.3~1.7米。目前黄河河床一般高出大堤外地面5~6米,有的地方则高出10余米(如河床高出新乡市地面20米,防洪水位高出济南市约11.62米),更有甚者,一些河段的河槽已经高出滩地,发展成“二级悬河”,故黄河又称“地上河”。1986~1996年间,黄河下游连续出现枯水,下游河道共淤积泥沙27亿吨,其中河槽淤积了19.4亿吨,年均淤积1.8亿吨。河槽淤积使过水断面减少,水位抬高,致使河道摆幅增大,水流更加宽浅,流速减缓,淤积进一步加剧,河道更加不稳定。
刘昌明院士曾指出:“黄河改道并非危言耸听。”由于黄河下游的洪水泥沙尚未得到有效控制,下游河床仍在继续淤积增高,“地上悬河”之势愈加险峻。目前,下游保护区内四省百多县市、近一亿人口,始终处在洪水的威胁之下。黄河下游的防洪与安澜问题,决不能掉以轻心。
三、实施陆海统筹、黄河回归故道工程,拯救渤海的优越性
1.新增领土及节省河道占地。苏北废黄河口外,斜对的是南黄海苏北辐射沙脊群,由北沙、长沙、瑶沙、蒲子沙、金家沙、庄家沙、黄子沙、郎家沙、勿南沙等沙体组成(图1)。实施黄河回归故道战略,利用黄河泥沙造陆,可使70多个暗沙组成的沙体群露出海面,远景造陆至少可新增领土2万多平方公里,相当江苏省面积的1/5。若每公顷(15亩)按150万元转让使用权(转让期限为50年或70年),供有关承包者开发,可收回工程投资3万亿元。黄河回归故道至少还能整治出游荡性河床(宽达10~20公里)80%以上的土地,供重新配置利用,如,河南境内西自孟津县白鹤镇起,东至台前县张庄,黄河的广阔滩地约占土地2667平方公里,开挖新河道占地至多是旧河道的1/5~1/10,减去欲补偿(征地与移民)的土地,那么意味整治河道后至少可贡献出土地约2000平方公里。
2007年江苏省常住人口7475万人,面积10.26万平方公里(占全国的1.06%,列全国第24位),人口密度为729人/平方公里。新增陆地如果按目前江苏省的人口密度,可安置人口1458万;如果按200人/平方公里的密度,至少可安置人口400万。对新增土地(以及水面)作好远景规划,统筹安排,用来安置移民(偿还治河所占耕地)与未来的人口,规划新兴的小城镇与基础设施建设,调整产业结构,发展高新技术产业,带动投资、消费与产出,其远景的诸多效益将不可限量。
2.新增内水并向东扩展了海岸线。按法律规定,领海是邻接陆地领土和内水的一带海域,宽度从领海基线量起为12海里。如果苏北废黄河口外新的陆地领土能够向黄海内部延伸140公里甚至更远,无疑领海基线将同步东移,使“胶州湾——海州湾”的南翼大大向公海延展,与山东半岛构成半环抱之势,(图1)意味将扩大我国内水面积数万平方公里,形成我国的第二大内水,也成为盛产鳓鱼、鲅鱼、河豚、鲐鱼、带鱼、对虾的大渔场,还可大大增加养殖海带、紫菜、鲍鱼和贝类等物产的水域。
3.构建相对稳定的生态系。黄河回归故道后,可实现窄河拉沙、束水冲沙、裁弯取直,使千里悬河(含二级悬河)落到地面之上,并通过河床钢筋混凝土化、渠道化,使水沙灾害完全受到控制和防范,从而保证黄河永久安澜。黄河回归故道还可调节黄河晋陕峡谷以下千百年来积累的泥沙,使黄河丰富的泥沙资源变害为利,既保护了渤海,又可增加我国的领土、内水与领海。
4.使渤海免遭淤积消失之患。黄河回归故道可避免莱州湾、渤海湾被泥沙淤积而导致其萎缩与消亡,避免环渤海港口群和养殖区的消亡。对黄河回归故道后渤海海岸线可能出现的海侵问题,可通过构筑钢筋混凝土化的防浪大堤来抵御。
四、实施陆海统筹、黄河回归故道工程的对策建议
实施黄河回归故道战略,应以“先易后难,分段施工,逐步到位”为原则,力争减少工程投资,边施工边受益。施工步骤大致分为两个阶段。
1.先期工程:铜瓦厢——云梯关段
(1)建筑钢筋混凝土化、渠道化的河床。实现窄河、深漕、束水,能保证“拉沙”有足够的流量和冲力,解决“下流壅滞”、河水“不得遂就下之性”的问题。
(2)应采用室内模拟(仿真)试验的方法,科学设计渠道化工程。
(3)充分利用废黄河故道残留的北岸大堤进行施工。自新河床中心线用推土机向两边推土,分别加固、加高北岸大堤与新建南岸大堤,这样既解决了建筑大堤的工程用土问题,又能使新河床降低一定的高程。而两岸大堤的迎水面,可采用“人工构建三角形化河道断面”的施工方法进行施工。
(4)建水闸和小型平原水库。通过6个水闸联合调度,自下而上递补式冲沙,循环往复,始终保持河床有多阶较大的落差,以加强溯源侵蚀与造陆的作用。鉴于黄河水资源已显不足,枯水季节难以保证冲沙水量,不妨在下游河段尝试调海水辅助冲沙。
(5)建立库(湖)闸结合的调控系统。苏北黄泛区积累有巨额泥沙资源,用淮冲沙与黄河新河道6座水闸相结合,可合理配制与调度黄河与淮河的水资源,而修建引淮涵闸拉沙清淤,可有利于缓和黄河下游地区水资源紧缺的矛盾。将当地泥沙就近输入渠道化的黄河中,既能治理黄泛区大量活动沙丘、沙堤等堆积物,以平整土地,又能够加快黄海的造陆步伐。
(6)加快弶港辐射沙洲的造陆进程。①为了避免潮流冲刷导致新淤积的泥沙向黄海中心散失,可在诸沙脊东端出口附近抛掷巨石(或混凝土巨块)堆积成坝,或用液压打桩船打桩,营造封闭的水下小盆地,阻断潮水流动,加速泥沙淤积;②通过精心规划,巧妙利用若干列平行沙脊,堵截形成若干条带状的内陆湖泊,既加快围海造田速度,又营造出大片湿地,为发展养殖业奠定基础。
(7)开挖新河道要充分兼顾南北两岸交通的需要。预先在未来的河床下面露天开凿,构筑横穿黄河底部的交通涵洞,即按设计的宽度与深度,浇注、箍砌过黄涵洞的两翼及翼顶,腹内的沙土先不必挖走,待新河道建成通水后,从两岸底部进行开挖,将涵洞里的沙土掏空,便可贯穿黄河南北两岸,使天堑变通途。还可以采用沉箱法将预制的交通涵管开槽埋在未来的河床之下。
(8)利用其他泥沙资源入黄海造陆。黄河入黄海造陆可利用的泥沙资源还有(先自下而上清理河道中的泥沙,尔后清理河道周边的泥沙):①黄河桃花峪——铜瓦厢段及周边积累的泥沙。②黄河三门峡至郑州河段积累的泥沙。③陕西境内渭河悬河积累的泥沙(由于黄河顶托造成)。④黄河晋陕峡谷以及宁夏内蒙古河段积累的泥沙。
2.远期工程:桃花峪——铜瓦厢段(实行平行北移黄河的战略)
当黄河入黄海造陆取得一定的效益,国家也有更加富裕的财力时,实施黄河“桃花峪——铜瓦厢段”平行北移河床工程,直接效益是可解除陕西省境内的水患威胁(即避免黄河淹没淤积洽川湿地,避免华县、渭南形成水灾)与河南省、山东省境内的悬河之患,大大减少游荡性河床所占的土地。
(1)规范原游荡性河床,裁弯取直。由于黄河上游有小浪底、陆浑、故县等水库联合调洪,下游又有入黄海的新通道,因此导致黄河洪水灾害的几率已降至历史最低,故通过渠道化整治,黄河河宽可缩小到2公里(甚至1公里)以下。
(2)建高速公路。黄河进入新河道后,可利用原黄河南岸大堤作路基,建设一条高架的高速公路,为河南省、山东省提供一条便捷的交通要道,促进旧河道地区经济的发展。
3.黄河回归古道后,华北平原的用水问题
(1)仍可保留一条渠道化的窄水道,用来向河南、山东供水,关键时刻也能起到分洪的作用。施工策略是:平行北移黄河,在原北岸大堤与新北岸新堤之间,构筑渠道化、钢筋混凝土化河床,不用开挖就比原河道至少降低5~10米,千里悬河由此化险为夷。施工规划与施工方法如先期工程。
(2)可通过鸭绿江水南调工程和南水北调中线修正方案来解决,科学地、系统地配制黄河水资源与外来的“客水”,使黄河流域上游、中游、下游的水资源得到统筹兼顾,发挥其最佳效益。可参见:(《科技导报》1997年11期),②南水北调中线工程不宜选择丹江口水库为取水口(《科技导报》2000年11期),③再论南水北调西线工程替代方案(《科技导报》2008年3期)。
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