淺議黃河洪水資源化及其保障措施

　1 引言 
　　洪水給人類帶來過巨大災難，但其本身并不單具有災害屬性，在某種程度上還具有資源屬性，即具有水害和水利雙重特性。隨著水資源短缺的加劇，愈來愈多的水利專家學者開始關注洪水資源化問題，并取得一些初步研究成果[1]。 
　　黃河為中國的第二大河，但河川徑流量僅為全國河川徑流量的2%，流域內耕地畝均占有河川徑流量和人均占有河川徑流量分別為全國平均數的16％和25％。如果扣除調往外流域的100多億m3水量，流域內人均和耕地畝均水量則更少，黃河水資源則更加短缺[2]。近年來，不斷擴大的供水范圍和持續增長的供水需求，超過了黃河水資源的承載能力，造成供需矛盾尖銳、河道斷流頻繁，嚴重制約流域社會經濟可持續發展，并威脅本就脆弱的生態環境安全。黃河水資源緊迫形勢要求我們必須多視角、全方位尋求開源、節流措施。從洪水的水害和水利的雙重屬性來看，黃河洪水是可以資源化的，黃河流域歷史上就有引洪淤灌的洪水資源化例證。面對科技發達但水資源短缺的今天，我們更應該研究黃河洪水資源化，或許會起到預想不到的開源效果。 
　　黃河流域洪水集中在汛期，中下游洪水尤其集中發生在7、8月份，洪水量級大，三門峽（陜縣）站實測最大洪峰流量為22000 m3/s（1933年），花園口實測最大洪峰流量22300 m3/s（1958年）， 1982年8月，花園口發生15300 m3/s的大洪水，東平湖分滯洪區分洪運用[3]。為了防御大洪水，目前黃河已初步建成 “上攔下排、兩岸分滯”的防洪工程體系，并有與之相應的防洪調度原則：充分使用水庫攔蓄洪水；在確保大堤安全條件下，盡量利用河道排泄洪水；相機運用分滯洪區分滯洪水[4]。這種防洪調度原則是把洪水作為一種自然災害來對待，是以把洪水災害減至最小為目標而制定的，沒有考慮到洪水的資源特性。黃河的河川徑流主要集中在汛期，干流及主要支流7月至10月徑流量一般占年徑流量的60%以上，這為洪水資源化客觀上提供了很好物質基礎。目前黃河下游防洪工程體系基本形成，特別是小浪底水庫的建成，將為洪水資源化提供必要的調控手段。 
　　本文根據對洪水資源化的理解，探討了黃河洪水資源化的幾種可能途徑，并對洪水資源化的保障措施也略加討論。 
　　2 黃河洪水資源化幾種可能途徑 
　　黃河流域洪水集中在汛期發生，各地區的較大洪水多發生在7至9月份，上游地區以7月和9月居多，中游地區則主要集中于7、8兩月。花園口以上的大洪水和特大洪水主要來自黃河中游，上游蘭州以上洪水僅組成花園口大洪水和特大洪水的基流。黃河中游洪水根據不同的來源區分為“上大洪水”和“下大洪水”，“上大洪水”來源于河口鎮至三門峽區間，洪水具有洪峰高、洪量大、含沙量大的特點；“下大洪水”來源于三門峽至花園口區間，洪水漲勢猛、洪峰高、洪量集中、含沙量小。[3] 
　　根據黃河洪水特性，洪水的資源化有以下幾個途徑： 
　　（1）通過水庫蓄水，將汛期洪水轉化為非汛期供水。水庫是調節水資源分配的重要工程措施，適當抬高水庫的汛限水位，多蓄汛期洪水，是確保黃河下游河道不斷流的一個有力途徑。 
　　適當抬高水庫的汛限水位包括兩種方法，一是根據近年來黃河來水量偏小的趨勢，適當抬高水庫汛期的防洪限制水位；二是由于黃河中下游洪水主要集中于7、8月，9、10月份洪水明顯小于7、8月份，根據洪水分期的特點，可以抬高9、10月份（后期）水庫的防洪限制水位，使水庫多攔蓄汛期的洪水，提高水庫非汛期蓄水的保證率，充分發揮水庫的綜合利用效益。 
　　（2）利用洪水輸送水庫和河道泥沙，將洪水作為輸沙用水。黃河的關鍵問題是“水少沙多，水沙不平衡”，造成下游河道的淤積，河床不斷淤高[5]，利用洪水將水庫和河道的泥沙多輸送入海、輸送入田，減少下游河道淤積，是確保下游河床不抬高的有效措施。 
　　目前，三門峽水庫采用“蓄清排渾”的運用方式，攔蓄非汛期的來水、來沙，汛期水庫敞泄運用，將非汛期的泥沙集中在汛期排泄[5]，這實際上就是把洪水作為輸沙用水，汛初三門峽水庫排沙時經常出現小水排大沙的情況，致使下游河道淤積嚴重。 “96·8”洪水花園口洪峰流量為7860m3/s，洪水位卻高達94.73m，創歷史最高，其中的一個主要原因就是汛初三門峽水庫排沙，造成“96·8”洪水前期河床集中淤積[6]。 
　　將洪水用于輸沙，可以考慮幾種方式，一種是蓄小水，放大水。對于1500 m3/s—3500 m3/s之間的“上大洪水”由于其含沙量大，可將其攔蓄于水庫，待蓄水量達到一定數值或發生更大洪水時以5000 m3/s——6000 m3/s左右的流量排向下游，同時保證流量持續的時間并控制下游的引水量。另一種是發生“下大洪水”時，排泄水庫泥沙。用含沙量小的下大洪水稀釋水庫的高含沙洪水，既排出了水庫的泥沙，又減小了下游河道的淤積。還有一種是對泥沙進行多年調節，在平水、枯水年蓄水攔沙，在豐水年進行集中泄空沖刷，形成大流量高含沙洪水輸沙[7]。 
　　（3）將汛期洪水用于補源和灌溉用水。黃河防洪工程和引黃灌溉工程的存在，為洪水安全合理的運用提供了條件，發生一定量級的“下大洪水”或洪水含沙量較小時，利用防洪工程將洪水引于渠系河網，一方面洪水可以用于灌溉，另一方面上游水庫控制運用，延長洪水的發生時間，采用深溝遠引的方式，將洪水遠距離輸送到引黃補源灌區，補充當地地下水資源，或利用河口地區平原水庫，對其補水。
　3 洪水資源化對防洪調度的要求 
　　洪水資源化對防洪調度提出了更高的要求，洪水資源化的實現使得防洪調度將要承受更大的風險，洪水資源化和防洪調度恰如興利與防洪一樣是相互矛盾的，如何達到矛盾的統一，并把風險降到最小，是防洪調度要解決的新課題。 
　　首先洪水資源化要求防洪調度應針對不同的來水情況制定不同的防洪調度原則，不是像以往那樣，單一的以防御大洪水為原則盡量把洪水排泄入海，而是要有放、有調、有蓄，作到汛期洪水的“綜合利用”。 
　　從來水的量級來說，可以把洪水分為大洪水、中等洪水和小洪水。對大洪水，防洪調度應側重防洪安全，在可能的條件下與輸沙用水和補源用水相結合；對中等洪水，防洪調度時應以用洪為重，主要考慮將洪水用于水庫輸沙和補源灌溉用水；對于小洪水，可將其攔蓄于水庫，即減少下游河道淤積又提高水庫的蓄水保障。 
　　從不同的來源可以把洪水分為“上大洪水”和“下大洪水”，對“上大洪水”因其含沙量大，防洪調度時可主要考慮洪水與輸沙用水相結合，而“下大洪水”因其含沙量小，防洪調度時還要適時考慮防洪與補源灌溉相結合。 
　　其次，根據黃河洪水發生的時間特點，不同的時期可以有不同的防洪調度原則。7、8月份尤其是7月下旬到8月上旬黃河發生大洪水的幾率最高，這一時期的防洪調度還應以防御大洪水為主。9、10月份，洪水相對較小，這時要以蓄洪為主防洪為輔，盡量為非汛期多蓄水，緩解下游水資源短缺的局面。 
　　另外，洪水資源化要求在防洪調度中，不僅要考慮水量的調度，還要考慮沙量的調度，對不同的庫區淤積、不同的下游河道情況、不同含沙量的洪水應有不同的調度方式。 
　　4 洪水資源化的保障措施 
　　（1）實現洪水的資源化，要求防洪調度更細化、更靈活，根據水沙的具體情況實施不同的調度方式，同時，洪水的資源化對預報提出了更高的要求，要把洪水資源化的風險降到最小，必需要有完善的預報系統與其相適應。 
　　適當抬高水庫的汛限水位后，水庫的防洪調度必然要承受更大的風險，準確及時的洪水預報可以降低水庫的防洪調度風險。水庫根據大洪水預報可預泄水庫蓄水，降低水庫蓄水位，騰出更多的庫容防洪；若預報來水量級不大，水庫可及時進行資源化調度。 
　　為了使防洪調度做到洪水資源化，不僅要做來水預報，還要做來沙預報，實現水沙統一調度；不僅要做短期預報，還要做水沙量的中期、長期預報，使水量、沙量的多年調節成為可能。防洪調度與來水預報緊密結合，實現黃河防洪的預報調度。 
　　（2）實現洪水的資源化，要求汛期不僅要做防洪調度，還要做水量調度，使洪水資源得到充分利用。對用于下游補源和灌溉的洪水，防洪調度和水量調度要緊密聯系、相互兼顧，水量調度視具體情況確定引黃補源、灌溉的地點和水量，防洪調度根據洪水情況和水量調度的要求，調控各水利防洪工程，在確保防洪安全的同時盡量滿足下游的水量調度，使黃河洪水安全、合理成為可利用的水資源。 
　　（3）汛期洪水輸沙與小浪底水庫的調水調沙運用相結合，突破小浪底水庫調水調沙運用與防洪調度運用分離的局面。目前小浪底水庫是以調控庫容8億m3（正常運用期的調控庫容為10.5億m3）、調控上限流量2600 m3/s作為調水調沙運用的控制條件，汛期用于調水調沙的庫容只有8億m3，洪水大時就轉入防洪運用[8]，這對水庫和下游河道輸沙并不是最有利的。洪水用作輸沙用水時，則可以綜合考慮調水調沙與洪水輸沙運用，把調水調沙庫容和一定的防洪庫容相結合，以最優的流量和方式輸送黃河泥沙，提高輸沙率、節約輸沙用水。 
　　5 結語 
　　任何事物都有雙重特性，洪水能給人類帶來災害，也可以為人類所利用。黃河水資源匱乏的現實，要求我們轉變對待洪水的態度，積極研究洪水資源化問題。洪水資源化的實現要求防洪調度突破對洪水以排為主的局面，做到有排、有調、有蓄，這樣才能解決防洪調度與洪水資源化的矛盾。洪水的資源化要遵循普遍聯系的原理，防洪調度要與水量調度、沙量調度相結合，綜合考慮統籌兼顧，最終達到矛盾的統一 ，既保證黃河的防洪安全，又能充分利用洪水緩解黃河下游的水資源問題和泥沙淤積問題。