解读黄河2003年洪水 我们应该如何防汛

迟来的黄河之汛 2003年8月下旬，黄河在干渴中再次平静地度过了“七下八上”的防汛关键期，喟叹黄河“汛期无汛”的议论声也随之渐次泛起……可是，就是这个8月，多年不曾谋面的“华西秋雨”正在黄河中游的天空悄然酝酿、聚集、生成，终于在此后的近两个月内，造就了一场紧似一场的大河迟来之汛，让常年坚守黄河、渭河两岸的人们，渐渐感受到了远远有别于其他年份的“黄河秋汛”的味道。 一、今年的黄河怎么了？ 90年代以来，国人眼中的黄河以“断流”而闻名。许多人甚至断言，黄河已变成一条内陆河、季节河。“黄河防汛”似乎也已成为遥远的历史教科书中的一页。但是，在经历了多年持续干旱的困苦之后，2003年一场连续50多天的洪水，一下子将黄河防洪变得匪夷所思。 采访中，关于这场秋汛洪水，记者听到了很多来自各方的声音，甚至截然相反的观点。 “造成今年黄河下游水灾的水量根本称不上洪水”，“河流滩地就是要过洪水的，堵复黄河滩区生产堤是不可取的，因为漫滩有助于消除日益严峻的‘二级悬河’形势，有利于形成多泥沙河流好的河道形态”——水利专家如是说。 “许多老百姓生产生活的基本条件都在滩里，不堵住生产堤决口，不让水尽快退下去，滩区老百姓怎么办？如果小浪底水库关闸，下游滩区生产堤的口门一两天就能堵住”，“洪水又不是年年来，滩区这么多土地如果不利用不是浪费吗？”——这是下游滩区生产堤决口所在地政府官员一直坚持的观点。 “小浪底工程原本就没有把保滩作为设计目标，如今2000多个流量就要求小浪底水库控制甚至闭口，下游河槽一再萎缩，今后黄河防洪还怎么防？”——一些院士也亮出了自己的态度。 各方的众说纷纭，人们各持己见。社会关注的目光在2003年的后汛期，由淮河转向了黄河，许多人不约而同地提出了这样的问题：2003年的黄河到底发生了什么？面对下游有着近两百万人口的滩区和两岸蓬勃发展的经济，已走过半个多世纪安澜岁月的黄河防汛将如何续写？ 搜索这些问题的答案还要从黄河防汛的术语——秋汛讲起。 二、复杂河情下的枯丰急转 黄河是我们中华民族母亲河的代名词，但从洪水层面诠释黄河，历史又给了她另外一个名字——中华民族的心腹之患。这“患”的根源就在于洪水灾害的巨大影响。 黄河洪水主要分为四类：伏汛、秋汛、凌汛和桃汛。发生在7、8月份的暴雨洪水被称为伏汛，如新中国成立后发生的“58.7”洪水、“82.8”洪水，洪峰流量分别达到了22300立方米每秒和15300立方米每秒，峰高量大，但持续时间不长。而发生在9、10月份的洪水则为秋汛，秋汛的洪峰流量往往不大，但持续时间长、总水量多是其突出的特点。此外，由于黄河在宁蒙、豫鲁河段是从低纬度流向高纬度，每年冬春季节都要发生特有的“凌汛”。凌汛间的冰凌洪水来势猛、冰坝造成水位高涨，加之天寒地冻，取土防守极其困难，解放后曾造成1951年和1955年的两次决口。 虽然黄河汛情多变，但这并不是防汛的难点和忧患所在。让历朝历代防不胜防，及至今日仍如履薄冰般的黄河洪水，其根本在于黄河大大有别于其他江河的复杂河情。具体地说，由于大量泥沙淤积在黄河下游河道，致其不断抬高。目下的黄河河床较之20世纪50年代普遍抬高了2至4米，河床高出两岸地面4至6米，局部河段高出10米以上，造就了世界闻名的“地上悬河”。这种河床不断淤积抬高的趋势，不能不让人产生“黄河涨上天怎么办”之忧思。实际的例子正在验证这种可怕的趋势：1996年8月，黄河发生了一场7600立方米每秒的中常洪水，而花园口站的水位竟然比1958年22300立方米每秒的大洪水还要高出0.91米。 在河床不断抬高的同时，黄河近年来又时逢枯水期，一方面来水量锐减，一方面沿黄工农业用水又在不断增加，黄河下游水沙条件发生很大变化。滩区生产堤的大量修建又人为缩窄了行洪河道，使大部分泥沙不能上滩，淤积在了生产堤以内的主河槽中，形成了槽高于滩、滩高于背河地面的“二级悬河”局面。据河务部门测算，黄河下游的“二级悬河”河段已从开封市附近的夹河滩水文站一直发展至入海口，最为严重的80多公里河段主河槽已高出滩地4米多。 再看看黄河特有的河势，黄河自河南孟津县白鹤段至山东东明县高村段，299公里的河床均为沙质，水流宽、浅、散、乱，河势游荡多变，即使中小洪水也经常改变河势，极易形成威胁大堤安全的“横河”、“斜河”，造成堤防冲决。黄河下游堤防多是在历史民埝的基础上修筑而成，除堤身存在裂缝、洞穴等隐患外，历史上的决口口门多达390多处，虽经国家斥巨资加大了防洪工程建设，但基础渗水、漏水的隐患依然存在，大堤偎水后就会发生管涌、渗漏、坍塌等险情，若抢护不及，就有发生大堤溃决的危险。 这就是为什么黄河被称之为“洪患”的主要原因，而近年来黄河水资源的锐减导致水情的变化，似乎又加重了这“患”的阴影。就在今年上半年，黄河的来水量异常偏枯，直逼50年来最低值。为确保黄河不断流，最大限度地满足两岸生活、生产用水，从上至下各大水库的水量都被调用，几近死库容，而下游的第8次引黄济津又迫在眉睫……正在各方都在为黄河水资源紧缺而忧心忡忡之时，昭示着黄河复杂水情的枯丰急转现象不期而至，当人们还未从干旱缺水的企盼中转过味儿来，铺天盖地、连绵不断的大雨已将黄河整个中下游流域覆盖，迅猛的洪水突现眼前，而且这一来就是持续50多天、久违的秋汛大洪水。 三、历史罕见的黄河秋汛 从表象特征上讲，今年的黄河洪水可以说是自1981年以来历时时间最长、洪水总量最大的秋汛。从生成机理上讲，是一场罕见的“华西秋雨”天气，造就了黄河上十几年不遇的秋汛。 今年的黄河秋汛呈现以下四个特点. ——上中游降雨多、强度大。8月25日至10月12日，降雨量比常年明显偏多，其中9月份渭河下游、三门峡花园口区间偏多100％～150％，黄河下游偏多130％～200％10月份黄河流域降雨量与历年同期相比，除兰州以上偏少6.5％外，其余地区偏多40％～200％。黄河流域出现了近20年来未曾有过的强降雨。 ——洪水来得晚。黄河1990～2002年的13年中，仅有1995年洪水出现在9月1日后，其他均为9月1日前。而今年黄河干支流9月1日后出现了十几次洪水过程，黄河下游洪水过程一直持续至11月下旬，与凌汛期连在了一起。秋汛集中出现在这么晚的时间，属50年来罕见现象。 ——峰小、时长、水大、沙少。由于小浪底、三门峡、陆浑、故县水库的拦蓄运用，大大降低了洪峰流量，花园口站最大流量仅为2780立方米每秒，与历年较大洪水相比，属人为的明显偏小。黄河下游秋汛4次洪水过程，基本属于连续洪水，持续了80多天，与历史上的较大洪水相比，洪水持续时间平均多出60～70天，水量平均多出80多亿立方米而每立方米水的平均含沙量分别小了20～70公斤。 ——中下游、干支流同时发水。自8月25日后，黄河中下游干流及主要支流渭河、洛河、伊河、沁河、大汶河相继发生17次洪水。除渭河出现了首尾相连的6次洪水过程外，其他支流的来水量、洪水位也达到或接近有实测记录以来的最大值。黄河下游小浪底至花园口区间来水量居历史同期第二位，共有超过100亿立方米的滚滚洪流通过下游花园口水文站。 在洪量大、历时长的秋汛严峻考验面前，黄河防总综合考虑水库、下游防洪、水资源等诸多安全因素并为实现减淤的目标，科学调度万家寨、小浪底、三门峡、故县、陆浑等干支流水库，竭尽全力拦洪削峰，将下游洪水流量控制在2500立方米每秒左右，有效减轻了下游防洪的压力，减少了黄河下游的险情灾情。但是，因大量生产堤的束缚，加之“二级悬河”、河势摆动和强风浪的袭击，黄河出现了不同程度的险情和灾情，下游少部分滩区进水。 ——在渭河下游，从8月25日开始，6次洪峰接踵而至，汹涌的洪水共撕开干支流堤防9处决口，同时造成河道整治58处、1276座坝垛出现较大险情。下游河道全部漫滩，249公里堤防全线偎水，最深达3.5米。这次渭河建国后罕见的秋汛洪水共淹没耕地65万亩，撤离人口22万。 ——黄河干流今年汛期总水量达到365亿立方米，下游大堤共有27段116公里偎水，在风浪淘刷之下，大部分偎水河段发生渗水、坍塌等险情。下游控导工程共有268处、1744道坝发生险情。在国家防总领导下，经过黄河防总和豫鲁军民的全力抢护，没有出现跑坝、垮坝。 ——9月18日，兰考菜集控导工程35号坝上首生产堤溃口，形成串沟造成兰考至东明滩区进水，并使该段数十公里大堤偎水，最大水深6米。该段大堤经受了历史上最长时间和最高水位洪水的浸泡，加之该段堤防处于最为薄弱的“豆腐腰”河段，堤防基础较差，尚未经过淤背加固，导致出现渗水、管涌等险情。 ——由于受投资和施工条件的限制，黄河控导工程普遍根基较浅，又是旱地建设。新建工程通常要经过多次抢险才能得到加固，趋于稳定，抢险本身就是工程建设的延续。90年代以来，黄河下游新建1300多道坝，这些工程均未经受过大水的考验，今年洪水持续时间长，新修工程因长时间受洪水顶冲，出险较多。 四、不容回避的防汛难题 据黄河防总办公室介绍，今年黄河洪水“频次多、历史长、总洪量大”是滩区受灾的直接原因。一般情况下，黄河一场洪水过程持续时间在15天左右，而今年洪水过程却长达50多天。滩区进水不能及时排出，加上大风的袭击，造成部分村台受水浸泡，房屋倒塌。此外，兰考至东明滩区处于“二级悬河”最为严重的河段，河道横比降大于纵比降，其中杨小寨断面的横比降达到24‰，生产堤一旦溃口，洪水便顺势入滩。这就是目前造成滩区“有水就淹”和黄河 “小水大灾”的主因。 黄河防总常务副总指挥、黄委主任李国英告诉记者，防秋汛与防伏汛有所不同。首先必须树立长期抗洪的思想准备。今年的秋汛洪水持续时间将近两个月，从渭河到黄河，从上游到下游，防汛部门和抢险人员个个人困马乏，这个时候的防洪工程和部分偎水大堤又受洪水顶冲和长时间浸泡，最容易出问题，稍有松懈，就可能出现重大险情；其次，水库调度与控制运用难度极大。通常的伏汛洪峰虽然很高，但持续时间不长，经过测算能够对其总水量和后续洪水有个大致的预估，从而对水库联合调度做出科学的决策。秋汛洪水因历时长，对后续洪水无法做出准确预报，这就要求水库调度必须在极其艰难的情形之下做出抉择，在多次洪水之间的调度和库容的分配上做出符合实际的准确判断。第三，由于洪水长时间的冲刷，导致河道控道工程普遍出险，程度甚于伏汛，如果抢险力量跟不上，将造成洪水直冲大堤的危险局面。 除了以上道道难题之外，在今年黄河秋汛的防汛调度与抗洪抢险中，黄河防总还要充分考虑来年灌溉用水与防洪之间的矛盾，防秋汛库容与防凌汛库容相互占用的矛盾等等，尽最大可能实现洪水资源化，为即将到来的凌汛期做好准备。 每年汛前，我们总能听到这样一个声音：黄河下游的洪水依然是中华民族的心腹之患，黄河防汛无小事。可是，我们每年又总在看到，由于持续的干旱，防汛麻痹思想无处不在，防汛责任意识正在一步步走向弱化。一场迟来的秋汛有力地撞响了那个声音，无情地击碎了那些侥幸。黄河防洪必须在局部与全局、眼前与长远间作出果断而科学的抉择，因为下一次更为迅猛、更为复杂的秋汛、伏汛，还有凌汛，也许离我们并不遥远…… 艰难的多赢 面对2003年秋汛洪水的“拷问”，社会关注的目光，都聚焦在驯服滔滔洪水的决策中枢——黄河防总。在“大考”面前，黄河防总从容“接招”，实施干支流小浪底、三门峡、陆浑、故县水库联合运用，综合考虑拦洪、减灾、减淤、洪水资源化等因素，实行干支流水库水沙联合调度，适时拦蓄洪水，充分利用时间差、空间差，让洪水流量、含沙量在花园口水文站 “对接”，达到错峰削洪、排沙、冲刷河道的目的，对洪水进行成功调度，大大减轻了伊洛河和黄河下游防洪压力，成功避免了支流伊河、洛河、伊洛河和黄河下游出现大面积漫滩，保障了黄河滩区广大人民群众生命财产安全…… 理性决策 调控洪水 2003年7月30日 8时，黄河中游干流府谷水文站发生了13000立方米每秒的大洪水，为该水文站有实测记录以来的最大洪水。 也就是从这一天起，2003年秋天里的黄河和黄河防总再也没有平静过。 8月25至26日，黄河支流泾河、沁河相继出现洪水，其中泾河景村水文站出现了该站建站以来的第四大洪水。 8月29日，洛河卢氏水文站出现有实测资料以来的最大流量。 8月30日21时，黄河最大支流渭河咸阳水文站发生1981年以来出现的最大洪水。 …… 滔滔洪水使平时沉默甚至趋于干涸的黄河，狠命啃噬着黄河堤防，一时间，汛情电波飞快地传向黄河防总、国家防总和党中央国务院。 一场场洪水发生了，一次次给洪水安排出路的防控战、调度战打响了。 黄河防总办公室负责人说，今年洪水的一个显著特点就是上下游、干支流同时发生，而且“首尾相连”， “洪水后浪追前浪”。 综观整个调度过程，可以用“运筹帷幄、紧张有序”来形容。黄河防总合理运用防洪工程，通过“四库水沙联合调度”，使洪水始终处于可控状态。 7月29至30日，黄河中游出现了局部强降雨过程，暴雨集中在山陕区间北部，形成了今年黄河中游第一场洪水，府谷水文站流量13000立方米每秒，为该站有实测资料以来的最大。8月26日至9月6日，黄河全流域的强降雨过程使各条支流相继发生洪水，其中最大支流渭河先后出现两次洪峰。当中游各支流洪水汇合进入黄河干流后，黄河防总超前谋划，考虑到2004年黄河下游供水及引黄济津水资源的安全，提出了以拦蓄洪水、削峰为主的运用方式，利用今年刚刚全面投入防洪运用的小浪底水利枢纽拦蓄洪水，将大部分洪水都拦蓄在小浪底库区。 紧接着的9月6日，为确保防洪和小浪底水库安全，同时实现下游河道冲刷、小浪底水库排沙等目标，黄河防总进行了防洪预泄调度，并结合实施了更大空间尺度的调水调沙试验。 9月17至19日渭河流域发生第四次降雨过程，华县站、潼关站分别于21日、22日出峰，至24日6时，小浪底水库水位距2003年防洪运用上限按照255米仅剩27厘米。黄河防总考虑到时间已接近汛末，在确保小浪底水库安全的前提下，为减轻下游防汛抢险的压力，并兼顾减少下游滩区损失，小浪底水库进行缓慢拦洪控泄运用。为此，自9月24日8时起，小浪底水库又转入防洪调度运用，按控制花园口站流量2500立方米每秒左右、含沙量30千克立方米下泄。 10月4日18时30分，受渭河5号洪峰和北洛河洪水影响，潼关水文站出现今年入汛以来4270立方米每秒的最大流量。而此时，小浪底水库即将突破经批准的255米的最高运行水位。黄河防总办公室迅速组织了由黄河防总、小浪底水利枢纽管理局、黄委设计院等单位专家组成的大坝安全评估组进驻小浪底库区，在得出大坝安全的情况下，经批准，小浪底水库突破255米运用，化解了第5次洪水带来的压力。 10月8至11日，黄河中游发生第6次强降雨过程，根据水文预报，10月中旬黄河中游将产生25亿立方米的洪量。根据水情分析，小浪底水库必将超260米水位运行一段时间。面对愈加严重的防汛形势，黄河防总办公室果断作出决策，在确保小浪底大坝安全，水库蓄水不超过265米的前提下，启用万家寨水库拦蓄黄河干流部分洪水，实施万家寨、三门峡、小浪底、陆浑、故县五座水库联合调度。进入10月中旬以后，黄河防总对小浪底水库运用方式再次作出调整：以水库安全为主，兼顾缓解下游抢险救灾紧张局面，三门峡水库提前拦洪，以减轻小浪底水库压力，使小浪底水库水位尽快回落到260米以下。 担此重任的还有故县水库。8月27日以来，伊、洛、沁河普降中到大雨，个别站降大到暴雨，29日洛河灵口站、卢氏站相继出现洪峰。根据分析，故县水库将超过汛限水位，分析入库洪水实况和趋势，黄河防总及时调整了水库泄量，8月30日9时起控泄300立方米每秒，8月30日13时起控泄500立方米每秒，8月31日11时起控泄800立方米每秒。8月31日至9月1日，洛河上游又发生强降雨过程。黄河防总根据当时水情、预估来水和水库蓄水情况，从9月1日14时起按1000立方米每秒控制泄。从8月29日8时到9月4日8时，故县水库有效削减洪峰，最大拦蓄水量达1.61亿立方米，保护了洛河下游沿岸安全。 在陆浑水库，一场紧张的调度同时在进行着。8月29日，伊河上游发生洪水，黄河防总办公室要求水库水位接近汛限水位时，按进出库平衡运用。9月1日11时起又调整为按1000立方米每秒控泄。经调度运用后，伊河的两场洪水在陆浑坝下均被控制在 1000立方米每秒以内，最大拦蓄水量达1.53亿立方米。 在庆幸的同时，我们不能不佩服黄河防总的专家和技术人员的胆量和勇气。 在此次洪水中担当重任的“四库联调”其实是第一次进入实际操作阶段，在整个调度过程中，由于三门峡水库运用受限，故县、陆浑水库库容有限，小浪底水库虽然有较大库容，但是因为该水库是高土石坝，且处于蓄水运用初期，运用水位必须分阶段抬高，除短期运用外，最高运用水位不能超过260米。此外，为满足今冬明春防凌要求，也不能蓄水过多。一方面，洪水不断产生，水库有效拦洪库容越来越小，调度空间极其有限。另一方面，由于洪水持续时间长，下游险情、灾情日益增多，不能再增大下泄流量，各种矛盾也随之日益尖锐：局部救灾和整体防洪的矛盾、降低潼关高程和三门峡运用方式的矛盾、水库安全和下游滩区安全的矛盾、防洪和蓄水的矛盾等交织在一起，使得水库调度的每一次抉择都需要十分慎重。 四库运用，多次调蓄。黄河干支流水库起到了关键作用，把一次次较大的洪峰变为平缓的流量，减少了下游漫滩带来的一系列危险和灾难。但是，在看似平常的水库调度背后，还隐含着外界不曾了解的众多难题，时刻考验着决策者的智慧、毅力和胆识。 调水调沙 防洪减淤的双赢 调水调沙是解决黄河泥沙问题、实现黄河长治久安的重要举措之一。2002年7月4日，经过精密筹划，黄河进行了首次调水调沙并获得成功。与去年相比，今年的“调水调沙”是治黄人以全新视角和勇气诠释现代治黄涵义的又一次积极探索。用他们自己的话讲，这次调水调沙试验被称为“无控区清水负载，小浪底调水配沙” ，实现拦洪削峰、减少淤积、冲刷河道的多赢局面。 9月5日至6日渭河发生第三次洪水，黄河防总办公室经过紧急会商得出结论：在不考虑本次洪水的情况下，河道入库总水量达30亿立方米左右。而此时小浪底水库水位为244.43米，蓄水量53.70亿立方米，距经批准调整后的汛限水位相应蓄水量仅差6.2亿立方米；故县、陆浑水库已达汛限水位，此时，小浪底坝前淤积面高程182.8米，按照防洪预案，小浪底水库达到183米就要进行防淤堵排沙运用。 水文部门监测的数据还表明，今年黄河下游的洪水基本上属于清水，而上中游洪水属于高含沙洪水，小浪底水库在拦蓄洪水的同时造成大量泥沙淤积。在此情况下，黄河防总决定在进行防洪预泄调度的同时，利用小浪底水库把中游洪水调控为挟沙量较高的“浑水”；然后再利用伊洛、沁河的清水对“浑水”进行稀释，共同输送泥沙入海。 根据制定的2003年黄河调水调沙调度预案和当前的水情、工情，黄河防总制定了 “03.9”洪水四库水沙联合调度（调水调沙）预案。通过前期实测资料分析、数学模型计算和实体模型试验， 综合考虑水量、沙量、水库运用和黄河下游防洪安全，最后“拍板”：此次调水调沙试验从9月6日9时开始，到9月18日18时30分结束，小浪底水库下泄的“浑水”与小花间清水“对接”后在花园口站形成流量为2400立方米每秒左右、含沙量30千克每立方米的径流过程。 为做到精细调度，在6天河道水量预估的基础上，实施了以4小时为一个时段、小花间36小时流量过程滚动预报，多个水文站进行24段制报汛。对小浪底水库实行了4小时一个时段，每次两段制的平均流量、平均含沙量的实时调度。 在近13天的时间内，小浪底水库下泄沙量0.74亿吨，小浪底水库进水塔前浑水层完全消失，有效解决了坝前闸门淤堵问题。下游主河槽过流能力得到一定提高，增幅100～400立方米每秒。 更为重要的是，此次调水调沙实现了积极利用小浪底水库宝贵库容拦蓄粗沙的目标。专家认为，小浪底水库拦粗排细，对泥沙进行分选是一个世界级的难题。但是，今年黄河防总利用上游的这种高含沙洪水，经过三门峡水库泄洪排沙后在小浪底库区产生了异重流，并在到达坝前时形成25米高的细沙悬浮层，黄河防总据此要求其适时打开孔洞，将细沙洪水排出去，从而成功实现了小浪底水库拦粗排细。 有效削减洪峰 减轻下游灾害损失 对本次干支流洪水调度，黄河防总冒着巨大的风险，进行了果断、科学决策，在洪水调度过程中，陆浑水库是病险库运行，小浪底、故县水库超汛限水位运行，避免了多次多股洪水汇合叠加后造成黄河下游大堤因“二级悬河”加剧带来的堤防长期偎水，极大地减轻了防洪压力和下游滩区灾害损失。 8月27日，黄河三门峡站出现洪峰流量3830立方米每秒洪水，考虑小花间来水，水文部门预估，假如小浪底水库按入出库平衡运用，花园口站9月1日20时将出现4200立方米每秒左右的洪峰流量。而经过三门峡、小浪底、陆浑、故县四库联合调度后，花园口站洪水涨势缓慢，9月1日20时花园口实际流量为1670立方米每秒，削峰率达60.2％。 据黄河网报道，黄河防总办公室专家给记者算了一笔账，9月7日，黄河三门峡站出现洪峰流量3100立方米每秒洪水，9月6日洛河卢氏站1310立方米每秒洪水，伊河东湾站1440立方米每秒洪水，如果没有小浪底、故县、陆浑水库的拦蓄、削峰、错峰，三股洪水将于9月8日在花园口站遭遇后出现6000立方米每秒左右的洪峰。经过四库联合调度后，花园口9月8日的日平均流量为2480立方米每秒，削峰率57％。 由于采取了非常规的调度方式，下游只淹没耕地12万亩，影响人口14万多人，外迁3万多人。这与没有小浪底水库的运用具有天壤之别。 不仅如此，黄河防总还在变洪水灾害为利，最大限度地实现洪水的资源化等方面进行了大胆尝试。据初步统计，自8月25日至今，小浪底、陆浑、故县三库共拦蓄洪水40多亿立方米，充分保证了今年秋冬和明年春天黄河下游用水和引黄济津的需要，为确保黄河不断流储备了充足的水源。