岳德军 陈维达
（黄委会办公室宣传处）
1 治黄的症结
黄河输沙量居世界首位，是闻名于世的多泥沙河流，黄河历史上的功过，几平都归因于泥沙。黄河的多沙，一方面塑造了广阔的黄、淮、海大平原，使之成为中华民族发展过程中繁衍生息的中心地带，另一方面，在流经平原地区后形成的悬河状态，也曾给两岸人民带来严重的洪水灾害。多少年来，黄河以其多沙、易淤、善变著称，其妮沙问题的复杂性和治理难度堪称世界之最，泥沙问题是治黄的症结所在，泥沙处理的得失，数千年来，成为黄河治理成败的关键问题。
人们对泥沙问题的认识，经历了一个漫长而曲折的发展过程。翻开卷帙浩瀚的治河典籍，章章浸透了两岸百姓的血泪，页页载下了与泥龙搏斗的悲歌，也记录了对黄河泥沙问题的思考和无奈。早在4000多年前，当人类尚处在茹毛饮血的童年时代，黄河洪水肆虐，生灵涂炭，“汤汤洪水方割，荡荡怀山襄陵，浩浩滔天，下民其咨”。为制止洪水泛滥，大禹乃“导河积石，至于龙门……又北播为九河，同为逆河人于海”，干息了水患；后汉王景，“商度地势，凿山阜，破砥绩，直截涧沟，防遏冲要，疏决壅积，十里立一水门，令更相洄注，无复溃漏之患”；及至明代，潘季驯对黄河多沙易淤，“河忽东忽西，糜有定向”的特点有了相当的了解，认识到“水之为性也，专则急，分则缓，河之为势也，急则通，缓则淤”，提出了“束水攻沙”的科学理论，“两岸居民，无复荡析播迁之苦”，可以说达到古代在河流泥沙特性认识上和黄河治理上的高峰。
这些治河治沙举措，在特定的历史条件下起到了一定的作用，但由于对河流泥沙认识 上的局限和社会制度、生产力发展水平等因素的制约，黄河依然象一条桀傲不驯的蚊龙，在华北平原上恣意横行。仅1841～1938年的近一百年时间里，黄河就决口52次，平均两年一决口。黄河每次决口，水毁沙埋，田庐人畜荡然无存者屡见不鲜，给两岸人民生命财产带来巨大损失。泥沙问题因此被水利界看作“黄河的癌症”，历代治河人为此殚精竭虑，一愁莫展。国外最先进的泥沙研究成果，放在黄河上使用，都难以达到理想效果，这是因为国外研究的几平都是含沙量相对较低的河流泥沙问题。
自1946年人民治黄以来，在中国共产党的领导下，黄河的治理开发受到空前的重视，一大批当代大禹传人，上穷碧落下黄泉，筚路蓝缕，埋头苦干，经过几十年卓绝努力，在黄河泥沙的理论和实践技术上取得重大进展和突破，特别是在多泥沙河流上水库运用方式的确立，河流泥沙的处理，黄河泥沙物理和数学模型的开发、高含沙水流的机理等几个方面，均达到了世界先进甚至领先水平，并逐步形成“上拦下排、两岸分滞、拦调排放、综合治理”的科学治黄思想，对确保黄河50年伏秋大汛的安谰起到了举足轻重的作用。
2 50年的辉煌
2.1 摸清了黄河泥沙的来源，弄清了不同粒径组泥沙对河道的影响
降服泥龙，就要摸清底细，做到有的放失。1953年，黄委会会同农业部、林业部、中科院及西北行政委员会，共同组织了有500余人参加的西北水土保持考察团，分成10个水土保持查勘队，对黄土高原的自然条件和社会经济进行了综合考察，对水上流失状况进行了全面的调查研究。
根据查勘资料，按山河分布和土壤侵蚀强度，将黄土高原分成九种类型区，其中丘陵沟壑区和高原沟壑区，年平均土壤流失量达5000～10000t/km2，有些地区甚至10000t/km2以上，是黄土高原水土流失最严重的地区。对黄土高原不同类型区的划分，为因地制宜确定治理方向和治理措施提供了科学依据，对水土保持工作起到了重要的指导作用。
60年代以后的进一步分析表明，黄河来沙中值粒径大于0.1mm的泥沙几乎全部淤积在河道内，粒径为0.05～0.1mm的泥沙近50％淤积在河道内，主槽表层淤积物中80％以上为粒径大于0.05mm的粗泥沙，黄河粗泥沙对下游河道危害极大。经过对泥沙来源区进行详细的调查研究，发现粗泥沙主要来自陕西、晋西北及内蒙古东南部的约10万km2的黄土丘陵沟壑区,这一地区仅占黄土高原水土流失面积43万km2的1/4，但产沙量约占黄河来沙量的3/4，其中粗泥沙又占黄河粗泥沙的80％，这一发现是治黄研究的重大突破，因为明确了黄土高原治理的重点地区，使有限的财力、人力、物力能够用于关键地区，起到了改善生态环境，同时减少入黄泥沙的作用。掘统计，70年代以来，依靠水利、水保等综合措施，三门峡以上平均每年减少入黄泥沙达3亿t左右，这极大地增强了人们依靠水利水保等综合措施治理黄河的信心。
2.2 三门峡工程改建成功，水库调水调沙运用方式确立
从50年代末期起，按照“蓄水拦沙、梯级开发、综合利用”的规划思想，开始了治理黄河的第一次大进军，在黄河干流上先后建起了三门峡、刘家峡水利枢纽等一批控制工程。由于以前这方面的经验很少，对黄河泥沙淤积的严重性和危害性估计不足，对黄河中游水土保持工作的进度和效果过于乐观，结果一些枢纽投入运用后，就出现严重问题，黄河泥沙再次成为治黄工作的“拦路虎”，能否在多沙河流上修建水利枢纽成为中国水利界面临的严峻问题。有“万里黄河第一坝”之称的三门峡水利枢纽，在投入运用的初期，由于泥沙大量落淤，库容损失严重，渭河人黄尾闾出现拦门沙，进而威胁到西安及关中平原的安全。在周恩来总理的亲自关怀下，广大科技人员通过大量的调查研究，总结经验，系统分析了泥沙在库区淤积与冲刷的规律，认识到在多沙河流上修建水库，只要避开大片川地，选择峡谷型库区，确定合理的死水位，有足够的泄流规模，并拟定适合来水来沙特点及水库库区特点的运用方式，泥沙“冲”和“淤”就会发生转化。基于这些认识，对三门峡水库进行了两次改建；其中第二次工程改建的原则是在“确保下游，确保西安的前提下，合理防洪，排沙放淤，径流发电”，在这些正确认识的指导下，经过改建，基本上解决了水库泥沙淤积问题，获得长期有效库容，发挥了防洪、防凌、发电等综合效益。其中三门峡水库不同运用方式和出库水沙过程条件下粗细泥沙在厂游纵横向分配的分析研究，为指导三门峡水库调水调沙提供了重要依据。
三门峡水库的成功改建和“蓄清排浑，调水调沙”运行方式的确立，是对其上下游水沙特性和河床演变规律正确认识指导下的成功尝试，为在多沙河流上修建水库和合理运用，以发挥综合效益积累了宝贵的经验，是我国水利界对世界水利工程科学的一个重大贡献。葛洲坝、小浪底、三峡等世界著名的大型水利枢纽的设汁和建设，都吸收了三门峡水利枢纽的成功经验。
2.3 对黄河下游河床演变及河道整治的研究，对黄河泥沙物理和数学模型的开发和运用
黄河下游防洪，是历代治黄的首要任务，加强黄河下游河道整治，是改善河势，稳定主槽，确保堤防安全的重要措施。而河道整治，是建立在对黄河下游河床演变规律的正确认识和科学预测上。经过多年对实测资料和实际河道的研究发现，下游河道具有“多来、多淤、多排”的特性，河道的输沙能力与流量、含沙量有密切关系，泥沙的冲淤，主要取决于来水量、来沙量的大小、泥沙组合及河道特性等。根据对这些规律的认识，通过水库合理的调水调沙，可使下游河道朝有利的方向发展；必要的河道整治，对于稳定河势，改善水流运行状态，减少河道淤积，从而减轻洪水威胁有显著的作用。其间对高含沙水流基本特性和运行条件的研究取得了很大进展和突破，如阐明了高含沙洪水在游荡性河段传播过程中水位急剧变化，流量沿程增大等异常现象的产生机理，建立了高含沙洪水在宽浅河道运动中的演变模式，论证了窄深河道的输沙特性及机理等，这些研究对下游防洪及减淤有重要意义，受到国内外广泛关注。此外通过对河口清水沟流路演变规律进行的研究，认为经过进一步整治，清水沟流路可使用50年以上，为黄河三角洲的开发奠定了基础。
为在河道整治上进一步寻求科学的依据，进行科学的预测，我国在黄河泥沙物理模型上作了大量的工作。李保如、屈孟浩等进行的黄河下游河床演变和河道整治方面的模型试验研究工作，在黄河治理和开发中，起到了重要作用。黄河的冲淤，主要还是由高含沙水流所造成，对含沙量较高洪水的模拟，成为黄河模型试验成败的关键。因此，针对模型与原型相似应满足的相似条件，水流的挟沙力，原型及模型动床阻力的计算，含沙量比尺的确定及模型沙的选择等一系列重点问题，开展攻关。为此，武汉水利电力学院、南京水科院、西北水科所、黄科院等先后进行了大量的富有成效的工作。如60年代初，武汉水利电力学院提出了以后得到广泛运用的水流挟沙力公式的基本形式，70年代西北水科所考虑到较高含沙量对沉速的影响，对该公式进行了修正，近年来黄科院又对天然河道和模型河道进行了多方面的对比研究，得到能同时适用于原型和模型的水流挟沙力公式；模型沙的选择，也经过了多年的研究。武汉水利电力学院在进行三峡模型试验时，曾用轻质塑料沙，取得较好的效果，但也有用天然沙、煤屑及粉煤灰的，针对黄河多沙特点，经过多年的分析比较，发现天然沙比重大，起动流速大，设计困难，塑料沙稳定性很差且对人体健康有一定影响，煤屑起动流速很大，易固结，相对而言，热电厂的粉煤灰各项指标较好，适合长系列放水试验需要，因此选用了电厂粉煤灰。广大泥沙工作者经过几十年的试验探讨，在系统总结前人在黄河及其它扛河泥沙定床和动床模型试验的经验基础上，90年代初，终于在高含沙洪水模拟的理论和实践上取得了突破性进展，并成功地进行了花园口至东坝头动床模型试验等，至此对黄河洪水和游荡特性的模拟试验从理论上和实践上开始进入成熟期，基本做到了模型和原型的相似，使我国在对高含沙洪水的模拟上，居于世界先进水平。江泽民总书记参观黄河下游动床模型试验时，曾对模型的技术水平和与原河道的逼真程度给予高度赞赏。
数学模型从无到有，从简单到复杂，也取得很大发展。由于黄河水沙变幅大、河床冲淤变化剧烈、水流与河床相互调整迅速，黄河泥沙数学模型面临着极大的困难，实际上，国外及我国开发的其它江河最先进的数学模型，在黄河上均不适用。在50年代，对黄河泥沙的长期预测，只能靠一些简单的经验公式，进行粗略的估算。到70年代末期和80年代中期，随着对水沙交换等重点问题研究的深入，在黄河下游和库区的冲淤计算中，人们开始采用一些经验性和水动力学理论相结合的一维计算方法。进入90年代，随着计算机的升级和广泛使用，随着水动力学和河流动力学研究的深入，对非饱和输沙、动床阻力等数学模型关键问题的认识大大深化了，在黄河下游及库区汁算中，人们越来越多地采用理论性强的方法，计算时段发展到天甚至小时，模型从一维发展到二维，而且各家数学模型相互补充、相互促进，呈现出“百花齐放，百家争鸣”的强劲势头，例如，为研究小浪底水库坝前冲刷漏斗的大小、形态，曾进行过立体二维泥沙数学模型的研究，为研究花园口河段河道整治对河势变化的影响，曾进行过平面二维数学模型的研究，为分析海洋动力与河口输沙的相互作用；建立了河口泥沙冲淤的平面二维数学模型等。可以说，经过几十年的发展，数学模型逐步进入实用阶段，黄河数学模型不但能对库区、黄河下游及河口的河床演变进行多种方案的比较计算，还能进行河道洪水演进计算。
资料分析、物理模型和数学模型等多种技术手段的相互配合，相互补充，不仅为黄河洪水预报提供了重要手段，为河道与河口整治及疏浚提供重要依据，有关结果也为小浪底等水利枢纽的论证、设计和运用提供了重要参考依据。
2.4 对黄河下游引黄淤背等理论和实践技术的研究
河道泥沙的处理和利用，是黄河治理中的一个十分重要的问题，它直接关系到现行河道能否长久等一系列重大而敏感的现实问题。黄河下游河道每年抬高5～10cm，成为高出两岸地面的“地上悬河”，已是世人皆知的事实，那么下游堤防会不会“隆之于天”?近期是否要作黄河改道的准备?这是国人普遍关心的话题。但人工改道又谈何容易!经过几十年的发展，黄河下游沿岸人口密集，工厂林立，公路、铁路纵横，一旦改道，整个国民经济势必伤筋动骨。因此“改道”方案因耗资巨大，牵涉面广而实际上行不通。黄河每年有10亿t泥沙输入大海，填海造陆，使河口地区每年增加约3万亩土地，这是有利的一面，但每年仍有4亿t泥沙淤在下游河道，抬高河床。人们不禁要问：黄河下游河床抬升何时了?在黄河下游怎样解决河道淤积呢?处理黄河下游淤泥就成为黄河下游治理的关键技术问题之一，但是这一课题在世界上并没有先例可资借鉴。治黄工作者经过多年的探索，总结了下游引黄灌区泥沙处理的经验和教训，研究了不同渠段的淤积分布及水流泥沙的运动规律，为继续发展引黄灌区提供了研究基础；研究了泥沙长距离输送的条件和多种技术措施，采用自流、提水和用船吸泥等方式，将含沙高的黄河水引到背河沿堤淤区内，以大量泥沙淤积加固堤防，称之为“放淤固堤”或“淤背固堤”，使黄河下游逐渐成为“相对地下河；同时在引黄灌溉中放淤改土，使大片荒沙、盐碱地变为良田，为黄河下游泥沙处理指明了广阔的前景。实现了这些措施后，增强了防洪安全，同时又有利于两岸的经济发展。据不完全统计，利用引黄泥沙放淤改土，改造低洼、盐碱、沙荒地约300万亩，且大都成为高产稳产田。此外，在黄河上中游地区，修建大量淤地坝，拦截泥沙约百亿吨，基本固定500万亩流沙，成为当地的高产基本农田，在上中游发展淤地坝等一系列正确举措，是黄河治理上具有战略意义的实践，为从根本上解决泥沙淤积找到了重要的解决途径，也是世界水利史上的伟大创举。
3 任重而道远
历史证明，泥沙研究水平的高低，泥沙处理的得失，决定着治黄的成败。50年来，广大治黄工作者在与泥龙的搏斗中，逐渐从自由王国进入必然王国，从被动的抗争演进为主动的驾驭，形成了“拉、调、排、放，综合治理”的黄河治理开发方略，取得了功盖大禹的辉煌业绩。正是由于对黄河等大江大河泥沙问题研究取得的巨大成就，使得我国在世界泥沙研究的总体上处于国际先进水平，部分领域处于领先水平。刚刚结束的涉及众多泥沙问题的“八五”国家重点科技攻关项目“黄河治理与水资源开发利用”的研究，又取得重大突破，“减缓黄河下游淤积措施的研究”等20个专题研究成果在总体上达到国际先进水干，部分处于世界领先水平，“黄河下游游荡性河段整治研究”等两个专题在总体上处于世界领先水千。黄河泥沙研究取得的成果，对成功地指导江河的治理开发，起到不可估量的作用。在新的历史条件下，黄河水沙出现许多新的情况，社会也对治黄提出了更高的要求，泥沙的研究必然面临许多新的课题，正如周恩来指出的“我们要逐步探索规律，认识规律，掌握规律，不断地解决矛盾，总有一天可以把黄河治理好。我们要有这样的雄心壮志。”50年的辉煌给子民族充足的信心，今天不仅不再视黄河泥沙为为害华夏的祸根、“顽症”，还可能成为造福两岸的宝贵资源。
