沙者,“水”与“少”也。

古人的造字智慧里,隐含着“水”与“沙”的辩证法。

黄河之所以“黄”,就是因为河水里含有大量泥沙。未治理前,黄河的输沙量多年平均值是16亿吨,约有4亿吨淤积在下游河道里。如果我们将16亿吨的泥沙做成1米乘1米的土墙,它可以绕地球赤道转27圈,相当于地球到月球距离的三倍。

黄土高原地表松软,夏季降水集中,容易造成严重的水土流失。有时一条山洪沟,一次就能把上亿吨的泥沙灌进黄河。水土流失使一条原本清澈的河流变成浊浪滔滔的泥河。水利部黄河水利委员会黄河上中游管理局总工程师喻权刚曾在接受采访时称,中下游河道淤积的粗泥沙90%来自中游黄土高原的丘陵沟壑区。

一项数据显示,黄土高原每年被冲刷掉的表土有22亿吨,侵蚀强度是全世界平均数的3.36倍。63万多平方公里的黄土高原,水土流失的面积达45万平方公里。最严重的地方,一平方公里的土地,每年能冲掉2万到3万吨泥沙。据近代实测资料分析,1立方米的黄河水,含沙量约有35公斤。而我国第一大河长江,1立方米只有不到1公斤泥沙。也就是说,黄河的含沙量相当于长江的35倍。

治黄必先治沙,但不了解黄河泥沙的特性怎么治?

黄河的巨量泥沙,不同于世界上任何一条河流,这使我国在治黄之路上缺乏现成的经验可借鉴。

在迫切的现实需求下,1950年10月,黄委泥沙研究所成立,专门研究治理黄河泥沙。

经过细致的研究,专家们将黄河泥沙分为三类:粒径大于0.05毫米的被称为粗沙,介于0.025至0.05毫米之间的为中沙,小于0.025毫米的则归类为细沙。细沙大多可以随河水流淌,最终汇入入海口。

对黄河下游构成最大威胁的,是那些粗沙。它们因具有极强的黏附性,在河道中逐渐沉淀,会形成一层又一层的淤积层。这些淤积层像牛皮糖一样,不仅难以被水流冲刷带走,反而容易在水流速度较慢的弯曲河段淤积,严重限制了河道的泄洪能力。

泥沙淤积导致河床抬升,河床抬升则需不断加高河堤……

日复一日,年复一年,黄河下游便形成了水在高处流的“地上悬河”奇观。

“黄”河问题,表象在黄河,根子在沙。

1978年,我国正式启动“三北”防护林建设,来改善风沙危害。一代又一代的治沙人开始在黄土高原上种树。

每栽一棵树,都是对大自然挑战的勇敢回应。

每治一粒沙,都让我们离黄河水清更近一步。

从1980年开始,黄土高原以每年0.37%的增速逐渐变绿。统计数据表明,1999年之前,黄土高原的植被覆盖度大约是31.6%。2019年,黄土高原的植被覆盖度达到了约63.6%,二十年翻了一倍还多。

黄土高原出现了“绿进沙退”的治沙奇迹。该地区的水土流失面积也由监测以来最严重的45万平方公里减少到23.13万平方公里,年入黄河泥沙减少4亿吨左右。

黄土高原主色调历史性地实现了由“黄”到“绿”的转变。

有着“驼城”之称的榆林市,森林覆盖率从原本的0.9%提高到如今的34.8%,成为全国首个干旱半干旱沙区国家森林城市。

图为陕西省榆林市植被覆盖遥感地图对比

“沟里筑道墙,拦泥又收粮。”

为避免高原上的泥水顺着千沟万壑流进河里,治沙人发明了筑淤地坝治理方案:在沟里修坝,将坡上冲下来的泥沙拦住,淤积起来的泥水就形成了新的种植良田。

一方面,以小流域为单元,自上而下、大中小结合、梯级建设的淤地坝,能通过层层拦蓄,削峰、滞洪、上拦下保,防止洪水对下游造成危害。另一方面,淤地坝通过滞洪缓洪,蓄浑排清,使一部分洪水下渗转为地下水,水沙资源得到合理利用,化害为利。

淤地坝在陕西、山西、内蒙古等多个省份100多条小流域治理中得到普遍推广和应用,并取得显著成效。数据显示,通过这种模式,可以实现“土不下山,泥不出沟,清水长流”的治理效果。

如今,黄土高原上建成了5.9万多座淤地坝。不仅有效拦截了泥沙,还为产粮提供了有力保障。

黄河水越来越清澈,淤地坝功不可没。

山顶栽树、山腰梯田、山脚淤地坝,航拍甘肃省定西市安定区大坪村风光

20世纪80年代中期以后,黄河下游来水偏少,水沙关系失调加剧,有近四分之一的泥沙淤积在下游河道。

对于这种已经淤积在河道的黄河沙该如何处置?

那就不得不提黄河的调水调沙工程。

所谓调水调沙,是指利用黄河中游水库适时蓄存或泄放,冲刷“清洗”黄河,把河道中的泥沙冲入大海,减轻下游河道淤积,使黄河“血脉畅通”,实现下游河床不抬高的目的。

调水调沙是通过人工手段改变黄河水沙关系不协调的有效途径。

通过二十多年的调水调沙,截至2024年大汛前,黄河下游河道累计冲刷泥沙21.6亿立方米,主河槽平均下切3.1米,过流能力由2002年汛前的1800立方米每秒提高到了现在的5000立方米每秒,河道行洪能力显著提升。

目前,我国已在黄河干流上兴建了三门峡、刘家峡、八盘峡等多座水利工程,调节水流冲击,从而科学地将淤积泥沙顺利送入大海。

这其中的佼佼者,当属小浪底调水调沙工程。

2024年6月28日,海报新闻记者在黄河小浪底水利枢纽采访拍摄

黄河下游地上“悬河”近800公里,其中山东黄河干流628公里,约占“悬河”总长度的80%,如同一把高悬在山东大地上的利剑。

有记载的2500多年间,黄河下游改道26次,河堤决溢1500多次,此外还有战争时期人为导致决口12次。黄河岁岁安澜成为中华民族的千年期盼。

新中国成立以来,国家对黄河进行持续不断地综合治理,取得了突出成效。依靠日渐完善的防洪工程体系,先后抵御12次大洪水,实现了77年伏秋大汛不决口。

“悬河”安澜愿景成真。

东平湖作为山东最重要的蓄滞洪区,其防洪工程被誉为黄河下游的王牌工程,为确保黄河安澜发挥了重要作用。

东平湖管理局东平管理局防汛办公室主任闫洪涛介绍,2021年9月下旬以来,黄河中下游、干支流普降中到大雨、局部暴雨,黄河 2021年第1号、第2号、第 3号洪水9天之内相继生成,为新中国成立以来最严重秋汛、1988年以来最大洪水……面如如此凶险的情况,东平管理局立即启动大洪水运行机制,共计开闸泄洪389小时,有效减轻了黄河压力。

悬河,又称地上河,是指河床高出两岸地面的河流。据黄委山东水文水资源局技术科副科长刘畅介绍,所谓的二级悬河,是指河道的主槽高于滩地的高程、而滩地的高程又要高于黄河大堤外地面的高程,河道内呈现出“槽高于滩、滩又高于背河地面”的局面。

二级悬河的形成,增加了洪水漫滩后直冲大堤的风险,从而增加了堤防冲决和溃堤的可能性,对防洪安全构成严重威胁。有文献记载,从先秦到民国的3000多年间,黄河下游漫溢、决口、改道约有1500多次,向有“三年两决口,百年一改道”之说。

而自2002年实施调水调沙工程以来,以济南泺口附近河道为例,2023年泺口断面主槽平均高程比1999年降低近3.0米,最深处下切最多达到7米左右。与1973年监测到的最大含沙量221千克每立方米相比,近几年含沙量更是降低了70%左右。主河槽最小过流能力由2002年汛前的1800立方米每秒提高到现在的5000立方米每秒左右,防洪能力得到显著改善。

大河滔滔,卷沙填海;沙粒滚滚,积淀成洲。

黄河泥沙既带来灾难,也造福人类。民间曾有“待要吃饱饭,围着黄河转”的俗语。

黄河泥沙冲积出大片的平原,给人民创造了广阔的生存空间。黄河三角洲就是黄河泥沙淤积塑造土地的典型例子。

每年,黄河从黄土高原携带大量泥沙,滚滚东去。在河海交汇时,受河口变宽以及潮流影响,水流变缓,使得大量泥沙在此堆积。由此沉淀出的大片新淤地,造就了如今的黄河三角洲。

泥沙淤积形成的土壤,其内腐殖质成分丰富,土壤结构呈现出疏松性。研究表明,黄河泥沙中含有的矿物质和微量元素,有利于改善土壤结构、提高土壤生产能力,特别是汛期泥沙可作为改良盐碱化土壤的天然原料。通过技术将黄河泥沙附着在土壤表面,可以增加农田土壤养分,是建设高标准农田、实现资源节约和环境友好的可行路径。

黄河口水文水资源勘测局总工程师徐丛亮介绍,黄河泥沙中富含的氮、磷、钾等多种营养元素,为浮游生物的繁盛提供了便利条件,进而促进了有机物的丰富积累。这一得天独厚的条件,正是黄河入海口区域鱼虾种类繁多、肉质肥美的重要原因。