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黄河自然断流始于1972年,主要发生在下游的山东河段。在1972~1996年的25年间,有19年出现河干断流,平均4年3次断流。1987年后几乎连年出现断流,其断流时间不断提前,断流范围不断扩大,断流频次、历时不断增加。1995年,地处河口段的利津水文站,断流历时长达122天,断流河长上延至河南开封市以下的陈桥村附近,长度达683km,占黄河下游(花园口以下)河道长度的80%以上。1996年,地处济南市郊的泺口水文站于2月14日就开始断流;利津水文站该年先后断流7次,历时达136天。1997年,断流达226天,为历时最长的断流。

摘要

据黄河1919年以来水文观测资料统计,黄河下游在1972年以前,除1938年在花园口扒口改道和1960年6月由于花园口枢纽大坝截流及1960年12月由于三门峡枢纽关闸蓄水造成黄河下游断流外,没有出现过断流现象。

实况

黄河频繁的季节性断流始于20世纪70年代初,有关资料显示,自20世纪70年代以来,黄河
黄河断流

黄河断流

入海年径流量逐渐变小:20世纪60年代为575亿立方米,70年代为313亿立方米,80年代为284亿立方米,90年代中期为187亿立方米。在短短的几十年里,黄河入海径流总量锐减了一半多。与此同时,黄河下游多次断流。特别是进入90年代之后,断流现象更为严重。
黄河利津断流情况统计
年份 断流天数
70年代 9天
80年代 11天
1991年 82天
1992年 61天
1993年 75天
1994年 121天
1995年 122天
1996年 136天
1997年 226天
1998年 142天
1999年 42天
2000年 0天

成因浅析

自然原因

黄河流域近年来降水量减少是黄河断流的最主要的自然原因,而降水又直接受气侯变化的影响。综合各种情况来看,致使黄河断流的自然原因主要有以下几种:

太阳辐射

太阳辐射是地球气候的能源,所以太阳辐射输出量的改变势必导致地球气候的变化
黄河河床

黄河河床

。根据观测,20世纪70年代开始,太阳辐射量在不断增强,地球气温不断升高,蒸发加强,使我国黄河流域乃至华北、西北地区更加干旱。

太阳黑子

根据观测分析发现,亚洲东南部的季风气候与太阳黑子的11年周期有一定的相关性。一般情况下,在太阳黑子极值年附近,我国地面大气环流中的季风成分大于行星风成分。20世纪90年代中期,处于太阳黑子两个极值年之间,所以,我国的季风势力较往年减弱,尤其表现在黄土高原和华北地区,使季风降水雨带多徘徊于长江中下游地区,造成我国华北干旱显著(如1997年黄河断流最严重)。

间冰期

根据考古分析,地球上的气候冷暖干湿相互交替,变化的周期长短不一。在大冰
黄河断流

黄河断流

期之间是比较温暖的大间冰期。在第四纪大冰期中,又分为几个亚冰期和亚间冰期,而当今世界处在第四纪的亚间冰期,气温逐年上升,降水量逐年下降,尤其在黄河流域,出现干旱气候。黄河河南花园口以上流域1990年~1995年间平均降水量减少12%。

大气层透明度变化

地表气候受太阳辐射的影响。太阳辐射除受太阳本身变化影响外,到达地球的部分也受大气透明度的影响。火山活动对大气透明度的影响最大,火山爆发喷出的灰尘能强烈地反射和散射太阳辐射,而对地面发出的长波辐射却没有显著影响。据计算,火山尘埃散射太阳辐射的能力比散射地面长波辐射大30倍,尘埃反射太阳辐射的作用比大气分子强得多。根据实测结果,火山活动较多的年份,相应地到达地面的太阳辐射也较少。1912年以后至20世纪90年代,北半球火山活动相对较少,大气混浊程度减少,可以吸收更多的太阳辐射。因此气温增高,形成一个温暖期,蒸发加强,气候变得干燥。

流域状况

黄河流域大部分属于干旱、半干旱的大陆性气候区。多年平均降水量476毫米,降水年内分配不均,大约60%的降水量集中在6月~9月。径流的补给主要靠降水,因此年内分配不均匀,且年际变化大,天然河川径流量658亿立方米,实测年径流量431亿立方米。干流最大年径流量与最小年径流量的比值为2~3。降水量本来就不充沛,水资源不足,进入温暖期后蒸发加强,降水减少,旱情加重,水资源供求关系更加吃紧。最终导致黄河断流现象出现。

下游补给

黄河下游流经华北平原,河床宽坦,水流缓慢,泥沙大量淤积,成为世界上著名的地上河,使该段黄河不仅得不到两岸地下含水层的水源补给,反而要用河水下渗补给地下含水层,越是干旱越是下渗严重。

上中游补给

黄河径流主要来自于上中游以降水补给为主的地表径流与地下径流,流域内降水量的下降直接减少了径流的水源补给量。

人为原因

人类对水资源的不合理利用和对环境的破坏也是黄河断流的主要原因之一。

水土流失严重

历史上植被状况的恶化对黄河断流影响很大,在黄土高原,原有的茂密森林在唐代、宋代之后遭到人为的毁灭性破坏,直到今天,黄河流域的森林覆盖率仍然远低于全国平均水平,其生态破坏的趋势远未能得到根本性的遏制,甚至于有所发展。水土流失量惊人,使得土地蓄水、保水性能很差。生态环境的恶化、森林的消失是造成黄河洪灾与断流并存的历史原因。

人口和经济迅速

20世纪50年代以来,黄河流域人口猛增,人类生产与生活规模无节制扩大,耗水量呈现急剧上升态势。50年代时,黄河下游灌区灌溉140万公顷农田,90年代灌溉面积上升到500万公顷,工业生产用水也数十倍地增长。在50年代初期,黄河供水地区年均耗水量122亿立方米,90年代初达到300亿立方米,而同时年均降水量反而有所下降。与50年代相比,90年代黄河下游非汛期来水减少24.5亿立方米,同期耗水量反而增加81.5亿立方米,水资源供需矛盾尖锐,黄河水资源供远小于求,断流在所难免。

管理不协调

在枯水年份或者枯水季节,黄河沿岸各地只从自身利益考虑,纷纷引水、蓄水、争水、抢水,水资源管理混乱,水量分配不合理,水荒矛盾更加突出。加重了下游水资源匮乏的程度。

水资源浪费惊人

黄河流经了我国北方重要的农业产区,农业灌溉用水即占全河流用水总量的90%以上,而引黄渠每立方米水费仅为3.6厘钱,远远低于供水的生产成本,如此低廉的水价自然难以唤起人们的节约用水意识。黄河流域共有水浇地500万公顷,农业灌溉仍然主要采用大畦漫灌、串灌等原始灌溉方式,一些灌区每公顷地年均毛用水量竟然高达60立方米,粗放经营的农业生产方式使黄河水资源的有效利用率不及40%,水资源浪费程度令人触目惊心。

水体污染严重

随着人口的剧增、经济的发展,黄河流域水污染程度逐年加重,水体质量的明显下降既影响了人体的健康,也降低了黄河水资源的开发利用率,"水荒"矛盾更加尖锐。

温室效应

二氧化碳等温室气体产生的温室效应,加速了气温的升高,蒸发量增大,降水减少,干旱加剧。

海洋沙漠化

每年大约有18亿吨的石油通过海上运往消费地。由于运输不当或油轮失事等原因,每年约有180万吨石油流入海洋。另外,还有工业过程中产生的废油排入海洋。有人估计,每年倾注到海洋中的石油量达200万吨~1500万吨,其中一部分形成油膜浮在海面上,抑制海水的蒸发。使参与水汽输送的水量减少。同时又减少了海面的潜热的转化,使海洋减小了调节气候的作用,产生"海洋沙漠化效应"。尤其在20世纪70年代以来,在我国近海越来越显著,直接影响我国的气候、降水,使我国降水量有所减少。

人为热释放

随着工业交通运输业的发展,世界能量的消耗迅速增长。仅2000年全世界消耗的能量就相当于燃烧了380亿吨煤所放出的能量,在一定程度上增强了大气的干燥度,使陆地降水量减少。

沿海城市气候截流

由于城市的热岛效应造成市区与郊区之间的温度差,因而形成局部的热力环流,其在大范围气压梯度小时,表现比较明显。在白天市区中心有强烈的上升气流。这样,市区因凝结核特别多,又有上升气流,所以,降水量比郊区多,一般可增加5%~10%。我国东部城市化进程特别快,城市发展规模大,数量多,众多的城市群对进入大陆空气中的水分有明显的"截流"作用,使之在当地产生降水,减少了进入内陆(如黄河中上游地区)的水量,使黄河主要补给区降水减少。

危害

综述

黄河下游的频繁断流已直接影响到依靠黄河供水的城乡生活和工农业生产用水,特别是胜利油田用水,并使水环境容量减小,加重了黄河水污染和水环境的恶化。特别是造成下游河床淤高,不仅“小水大灾”,更时刻存在着决口改道的危患,严重威胁着下游人民生命财产的安全;加重河口地区土地盐碱化,河口湿地生态系统退化,生物多样性减少,使美丽富饶的黄河三角洲日渐贫瘠。这对黄河流域当前乃至下一世纪的经济发展将产生深刻的影响。更为严重的是断流加剧所引起的水荒和下游决口的威胁交加,将动摇社会稳定,其后患无穷。

严重危害

黄河下游1972~1996年因断流和供水不足造成工农业经济损失累计约268亿元,年均损失逾11亿元。90年代,由于断流日趋严重,年均损失已达36亿元。农田受旱面积累计470万公顷,减产粮食986亿公斤。胜利油田因减少注水,减产原油数十万吨。黄河水每年给山东带来的经济效益达100亿元,由于断流而影响了山东经济发展,1997年那次历史上持续时间最长的断流,给山东省造成上百亿元的直接经济损失滨州地区,仅1992~1998年的7年间,由断流和污染造成工农业损失158亿元,其中农业损失4亿元,全区还投入抗旱资金35亿元。黄河断流使三角洲面临严重水资源危机,将直接影响可持续发展战略的实施。黄河断流,也打乱了人们的正常生活和工作秩序,山东东营、滨州、德 州等城市经常由于供水不足,采取限时限量供水。

对沿河的危害

对沿河特别是河口三角洲地区生态环境产生重大影响这种影响主要表现在以下几个方面:
1.海岸侵蚀后退。由于入海泥沙减少,使黄河三角洲海岸线变为以净蚀退为主,造成海岸后退。
2.地下水环境恶化。由于地表淡水补给减少和地下淡水用水量增加,地下水位下降,海水倒灌,咸水入侵,水质恶化。在黄河入海口海水倒灌。山东省东营市的领导同志说,黄河是东营180万人的生命河,黄河一旦断流,这里将是一片毫无生机的盐碱滩。
3.地表水环境容量减少,污染加重。由于污水排放量与日俱增,地表水减少,使主要河流的污染物浓度不但超过了渔业用水水质标准,而且在一些支流的中下游河段已达到或超过鱼类致死浓度,许多河段鱼类基本绝迹。
4.河口地区土地盐碱化、沙化,使湿地生态系统退化。黄河三角洲地表植被十分脆弱、极易演替。植被以草地为主,现有各类草地218万平方公里,其中天然草场185万平方公里,由于断流,不仅土壤盐碱化,使草地向盐生植被退化,而且还影响人工草地生长。
5.河口地区及近海生物多样性减少,生物种群和遗传多样性丧失。断流使三角洲湿地水环境失衡,严重威胁湿地保护区数千种水生生物、上百种野生植物、180多种鸟类的生存和繁衍,造成生物种群数量减少,结构趋向简单。断流使渤海水域失去重要的饵料来源,影响海洋生物繁衍,十多种鱼类不能洄游等。

主河槽的淤积

黄河断流,改变了河道冲刷模式泥沙淤积使河道萎缩,河床抬高,黄河下游成为地上悬河,降低了行洪能力,增加了决口和改道的风险,威胁着下游人民生命财产的安全。黄河下游主河槽呈现出“浅碟子状”,平滩流量由过去每秒6000立方米降为不足3000立方米,汛期一旦来大水,洪水就会轻而易举地越出河槽,在横比降远大于纵比降的“二级悬河”形势下,洪水甚至是中小洪水在滩区极易形成“横河”、“斜河”、“滚河”,使黄河下游两岸大堤防不胜防。
四、更为严重的是断流加剧所引起的水荒和下游决口的威胁交加,一旦遇上天灾民生将难以为继,所导致的后果让人难以想象。

对策探讨

1.植林种草,绿化大地,改善局部气候 植林种草,扩大植被覆盖率,发展生态经济,资源开发与水土保持相结合,涵养水源,保持水土,防止水土流失,改善局部气候,减少洪水危害,增加土壤肥力,增加地下径流。
2.控制人口数量,提高人口素质 黄河流域应重视对人口增长的有效控制,同时促使公民自觉地保护环境与水资源,合理用水,节约用水。
3.统一规划、协调开发黄河水资源 统一管理、统筹编制黄河水资源利用与调度方案,兼顾各地情况,充分发挥大型水利工程枢纽作用,拦蓄洪水调节径流。
4.加收水资源使用费,促进节约用水 实施水资源有偿使用制度,依法征收水资源使用费,适当提高水价,以刺激人们的水消费观念,唤醒节水意识,避免或减少水资源的浪费。
5.调整流域内的农业结构,减少用水量 在流域内大力培育推广耐旱作物,使灌溉用水量减少。
6.科学种田,实施节水灌溉新技术 管灌、喷灌、滴灌、渗灌是国际上一致公认的节水灌溉新技术,节水灌溉每公顷农田用水量仅为传统灌溉用水的1/5。黄河流域耕地面积宽广,传统灌溉方式普遍,节水灌溉新技术有着广阔的市场,其节水潜力相当可观。这不仅要在黄河中下游推广,更应在黄河用水大户的宁夏平原和河套平原推广。
7.加强污水的净化处理工作,提高水资源的重复利用率 提高水资源的重复利用率是工业节水的重要手段,努力搞好污染水体的净化处理工作,尽可能地提高工业用水的重复利用率,节约用水。
8.南水北调,跨流域调水 南水北调,引长江水进入黄河是解决黄河流域水资源紧张状况的重要措施。
9.更新工业和交通设备 设计出吸热存热新器械,使交通和工业中释放出的热能被再利用。减少人为热释放,降低陆地上空气的干燥度
10.减少洋面浮油 通过有效措施,回收利用废油,合理运油,减少入海石油。设计"洋面吸油器",对洋面定时"清扫"浮油,以减弱海洋沙漠化现象。
11.减少二氧化碳排放 普及使用太阳能地热等清洁能源,减少排放CO2,减缓"温室效应"的作用,降低空气干燥度。

思考与回顾

上个世纪90年代黄河断流越演越烈,举世瞩目,引起一场旷日持久的大讨论,1998年前,媒体不止一次宣传某些科学家的意见:“至21世纪中,黄河将成季节河”、“黄河的水就是要喝光用尽”、“黄河断流是必然的,要学会与狼共舞”。163位院士面对黄河的年年断流联名签署向社会发出一份呼吁书:“行动起来,拯救黄河”,对母亲河的关注超出了历史任何时期,现在回顾,究竟有什么原因造成的黄河的断流?黄委会的断流研究课题已经给了明确的答案,经过10余年黄河水情形势的变化和黄委会对水资源的管理实践,有没有更深层的原因,回顾对断流的认识应该会有一些新的启发:人类的气候的管理的工程的,复杂多变因素众多。其中自然因素中气候无法根本改变,管理与工程等齐头并进的措施保障了黄河水资源安全、河流的健康。

特点

中国成立以来,黄河下游除1960年因三门峡工程截流及凌汛蓄水发生过断流外,经常性断流的出现始于70年代。从1972年至1999年的28年中,黄河下游共有22年发生断流。根据利津站的实测资料,22年中累计断流74次,共1093天,平均每年断流49.7天(有断流的年份平均),其中1991~1999年连年断流,累计断流902天,平均每年断流100.2天。1995、1997年两次断流到夹河滩水文站,以1997年尤为突出,该年由于黄河流域降雨和径流量较常年明显偏少,水资源供需矛盾十分突出,黄河下游出现了有记录以来断流最为严重的一年。创下了断流频次、天数、月份最多,利津站断流13次、226天、有11个月发生断流,断流河段最长到达河南开封市的柳园口长约704公里,汛期多次断流等历史记录,首次出现跨年度断流。

原因

作者曾参与“黄河下游断流及对策研究报告”,由黄委会完成的国家科委及水利部的项目,其成果对黄河断流成因和应采取的相应措施提出来最具权威的结论,为国内外主要媒体所报导。
黄河断流

黄河断流

“黄河下游断流及对策研究报告”[1]提出,造成黄河下游河道发生断流的因素是错综复杂的原因是多方面的,既有自然条件的限制,也有人为因素的影响。初步分析主要有以下几个方面:①黄河流域水资源相对匮乏,时空分布不均,不能满足日益增长的用水需要;②由于气候影响,降雨最明显减少,径流量减少;③黄河流域及下游灌区人类活动(主要是农业灌溉),尤其是下游引水量大幅度增加;④现行的管理体制与人为的浪费;⑤中游缺乏控制性的调节水库等。

讨论

1997年4月8日—12日,水利部、国家计委和国家科委在山东省东营市联合召开黄河断流及其对策专家座谈会,各有关部门的院士、教授和专家70多人参加了座谈会。黄委会科研成果“黄河下游断流及对策研究报告”是会议的主旨报告。
1997年5月22日—23日国家环保局在北京召开“黄河断流与流域可持续发展---黄河断流生态环境影响及对策” 研讨会。会议就贯彻落实国务院领导指示精神、黄河断流与流域可持续发展、加强黄河流域生态管理、合理利用水资源等问题进行了学术交流:请从事这方面研究的专家、学者、领导同志及实际工作者共同参与,集思广益共商缓解黄河断流大计,以形成缓解黄河断流发展趋势的科学对策。在会议前征集的论文正式出版[2]:收录了黄河断流生态环境影响及对策研讨会上发表的部分论文,内容涉及黄河断流对经济、文化和生态环境的影响,断流的成因、趋势,流域环境问题以及缓解黄河断流的对策等。
1998年1月,中国科学院和中国工程院163位院士面对黄河的年年断流联名签署向社会发出一份呼吁书:“行动起来,拯救黄河”,专家学者忧心忡忡奔走呼号。同年,“保护母亲河”被列为全国政协1号提案。
《人民黄河》首次发表有关断流文章是1995年04期由黄委会水文局王文玲等撰写的“黄河下游断流情况的回顾与思考” [3]:由于黄河流域水量短缺,黄河下游连年出现断流现象,严重影响了沿黄地区工农业生产的发展,应当引起人们足够的重视。黄河下游第一次断流发生在1960年,花园口站断流25天,夹河滩站断流16天,高村站断流7天,杨集站断流14天,利津以下断流141天。花园口至高村之间断流是因为花园口枢纽大坝建成截流及三门峡水利枢纽下闸蓄水所致。利津以下断流是因为该站上游王庄引黄闸放水,在河中筑坝将水堵死,造成3月4日至7月22日连续断流。
至此,在1997年以后几年里有关黄河断流论文与文章铺天盖地。
黄委会水文局张学成博士等在《水资源研究》杂志1996年04期发表“黄河下游断流预测与对策” [4]:探讨黄河下游断流现状的背景机理,采用双向差分法对今后下游的断流趋势进行了预测。预测结果表明,按现在的趋势发展,至2000年,年最长断流天数将达到130左右,至2010年水平,年最长断流和将达到190天左右等。
黄委会水文局杨向辉在《水利水电科技进展》1997年04期发表“黄河下游断流分析及对策” [5]:对黄河下游断流的变化特点、成因及趋势进行了分析,结果表明,花园口站下泄流量在关键用水月份小于900m3/s时,下游容易造成断流。

认识过程

作者在国家环保局征集论文时,撰写了“黄河下游断流成因与对策研究” [6]的
黄河老牛湾

黄河老牛湾

文章,文中指出断流原因归于自然因素和人类活动,通过对断流现状、成因、影响、对策分析,认为自然原因是造成黄河下游断流的一个重要的客观原因,人类活动是主要的直接原因。
不考虑黄河的冲沙用水等要求最朴素的思想是黄河流域年利用水量最高超过300多亿m3,枯水年份也有260多亿m3,如果把这些一半水量留在流域远远可以满足黄河干流的不断流,保障黄河长流水。于是我们认为黄河断流的原因是黄河枯水期降水量锐减是自然因素,人类活动大量利用水资源是根本原因。
黄河干流宁夏、内蒙古引黄灌区和下游引黄向流域外引水,以及其它干流耗水量年均200多亿m3,人类活动是造成黄河下游断流直接原因。
随着认识的深入人类活动大量利用水资源是定义为主要原因。其基本的观点认为:造成黄河断流的原因,有自然原因,也有人为原因,但是以人为原因为主,一方面因天然来水的减少,另一方面大量水资源利用,大水漫灌的现象依然存在,用水量已超出黄河的可分配水量,并缺乏全流域的水资源统一管理,水费太低,浪费水现象普遍存在,黄河流域节水大有潜力可挖。
那时深入研究造成黄河断流的自然原因与人为原因的大致比例关系一度成为我们研究的热点问题。
随着黄河情势的发展,黄河断流的自然原因与人为原因为主,以及综合因素共同作用的结果,成为大多数人的观点。黄河源头断流与分段小流量的出现,对黄河断流又有了更进一步的认识。
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