曲耀光、杨根生：拟建黑山峡水库不必要性的研究 | 敢问宁夏今日“力促黄河黑山峡河段开发工程早日开工”可有充分论证？

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编者按：

据媒体报道，2022年1月20上午，在宁夏回族自治区第十二届人民代表大会第五次会议上，自治区主席咸辉作政府工作报告时提出，将“力促黄河黑山峡河段开发工程早日开工”。不少专家感到疑惑：黄河黑山峡河段开发工程，争议一直不断，就这样就急匆匆上马了吗？于是有专家发来20年前发表在《中国沙漠》的一项研究，建议有关方面重温这篇2004年发表的文章——该文曾明确指出拟建黑山峡水库不必要性。
我们知道，就黄河流域来说，水资源是最大的刚性约束，要“以水四定”，特别是以水定发展，有多少汤就泡多少馍。画大饼肯定不是高质量发展。在黄河流域追求生态保护与高质量发展的今天，某些地方急匆匆赶着拿国家财政“上马大项目”，论证是否充分？是否过于急功近利？我们重新来温故一下这篇文章。虽然时过境迁，有一些生米已经煮成了熟饭，但此文的真知灼见，值得今天当下我们全社会反思。
此外，今天“黑山峡水利枢纽工程”是否考虑了生物多样性的问题？从上世纪70年代开始，黄河流域的生态环境便遭到了破坏，目前黄河面临和长江一样的困境：“无鱼可捕”。笔者感到困惑，难道也要等到“黄河无鱼”的一天，才去后悔破坏黄河中上游最珍贵的这段仅存天然河谷吗？
按/Ellean 编/绿茵 编/angel

拟建黑山峡水库不必要性的研究

作者：曲耀光，杨根生(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 730000)
来源：曲耀光，杨根生. 拟建黑山峡水库不必要性的研究[J]. 中国沙漠，2004，24(1):92-98.
摘 要：我国是个贫水大国，北方严重缺水。黄河的水资源也同样如此，一方面开发利用过度，另一方面上游来水量持续减少，造成了目前黄河水资源配置中的关键矛盾是水资源总量不足，拟建大柳树灌区属严重缺水区，需借 南水北调"西线调水解决，而年分配量仅2亿m3，对开发40.0～66.67万hm2耕地是杯水车薪"；此外，黑山峡水库原规划设计的功能和作用已被上、下游水库替代，显而易见，没有理由兴建黑山峡水库。

关键词：水资源；黄河；黑山峡水库；大柳树灌区
中图分类号：S27 文献标识码：A

1.黑山峡水利枢纽提出的历史背景及变化

黄河上游龙羊峡至青铜峡段流经山地丘陵地带, 峡谷、盆地相间分布, 有较大峡谷20多处, 峡谷两岸多由坚硬的花岗岩和古老的变质岩组成, 坡陡流急, 落差大险滩多, 水力资源丰富, 都是极好的水电站坝址。黑山峡是黄河上游的著名峡谷段之一, 位于甘、宁交界处, 从甘肃省靖远县大庙村至宁夏中卫县南小湾村全长 71km。黄河出黑山峡经青铜峡进入荒漠和半荒漠地区, 河流变得平缓, 两岸分布大面积带状冲积平原, 其中宁夏银川平原和内蒙古河套平原, 均是著名的古老引黄灌区和农业生产基地。
黑山峡河段规划始于1952年, 1972年由于当时兰州、西宁一带工业电力负荷发展较快, 又需要扩大灌溉面积解决吃粮问题, 发展初期的西北电网只有刘家峡、盐锅峡、青铜峡三座水电站为主要供电电源, 上游刘家峡一个水库无法解决发电与宁、蒙春灌用水矛盾, 兰州防洪以及内蒙古防凌要求, 因而提出兴建黑山峡水库。工程功能首先着眼于在其以下宁、蒙、甘、陕的干旱和半干旱地区发展灌溉, 其次是发电。1996年提出, 近期发展灌溉面积40万hm2, 中期发展灌溉面积134.67万hm2, 远期在南水北调"西线工程完成后达到400万hm2, 这是黄河上游区历史上从未有过的超大型灌区。其分布范围约在102°20′～108°30′E, 37°20′～40°20′N之间, 包括陕西省靖边 ;内蒙古伊克昭盟鄂托克前旗、鄂托克旗、乌审旗部分地区和阿拉善左旗 ;宁夏贺兰山东麓洪积平原、中卫和中宁黄河南的高阶地、同心和盐池洪积盆地与丘间低地 ;甘肃武威地区的古浪、民勤。所属地貌类型为贺兰山山麓洪积平原、鄂尔多斯西南部的波状高原和黄土高原西北边缘地带等, 控制总面积大于400万hm2 [1] 。
黑山峡段内只有小观音和大柳树两个可供选择的水库坝址, 前者位于峡谷进口以下 24 km 处, 后者在峡谷出口以上 2 km, 两者相距 48 km。原开发论证主要是大柳树高坝一级开发、小观音高坝和大柳树低坝二级开发方案的比选, 1974 年决定实施二级开发方案。由于历史原因, 黑山峡水库的建设至今未能实现。
30多年来,我国的社会和经济都发生了巨大的变化,出现了许多有关经济发展、粮食生产、环境保护和建设等多方面的新情况和新思维,在黄河干流刘家峡以上兴建了龙羊峡和在其下修建了小浪底控制性水库。龙羊峡和刘家峡两库的联合运用,不仅较为彻底地解决了发电和宁、蒙灌溉用水的矛盾,保证了流域城市与工业用水,也提高了黄河上游的防洪标准,基本解决了内蒙古河段的防凌问题。在这种新形式下,黑山峡水利枢纽工程及在干旱、半干旱地区建设如此大规模的商品粮基地的设想,是否符合自然规律和当前我国社会、经济、环境的发展,需要重新进行认真的研究思考和审视,本文从水资源及水库调节功能角度进行一些探讨。

2.水资源缺乏

2.1 我国是个贫水大国, 北方严重缺水

我国多年平均水资源为 28 100 亿 m3 (含不重复的地下水资源),还是比较丰富的。但我国是个人口大国, 按 2000 年统计人口 12.95 亿计算, 人均水资源仅 2 120.5m3, 只有世界人均水资源的 1/4, 约处在缺水上限(3 000 m3 ·人-1)和下限 (1 000 m3 ·人-1)之间, 水资源人均占有量居世界银行近几年对全球 149 个国家资源连续统计的第 110 位, 被列为全球 13 个主 要贫水国之一[2] 。到 2030 年, 如按预测 16～17 亿人口计算, 届时人均水资源占有量将降至1 700 m3 · 人-1,缺水问题将更加突出和紧迫。按 2000 年人口数字, 我国北方地区人均水资源不足1 000 m3, 属严重缺水地区。
人均水资源"是一种 毛水量", 能利用的只是其中的一部分, 称为可用水量", 占毛水量的 35 % ～40 %左右。按 40%计, 北方2030年人均可用水量只有 400 m3 ·人-1左右。一个地区缺水与否和缺水程度如何, 常根据可用水资源"在人类生活和生产中的最低需求量进行框算。①城市生活用水(包括市政、商业和居民生活用水等)必须首先保证, 2030 年城市年人均生活用水提高到 110 m3 (日本 20 世纪 70 年代中期水平)。②农业用水, 据联合国粮农组织界定, 要满足一个人的生存, 至少要有 0.0053 hm2 耕地生产粮食(人均粮食 500 kg),2030 年如果能达到每生产 1 kg 粮食补充灌溉 0.7 m3 水的世界先进水平, 则年人均农业用水量需要 350 m3 。③2030 年的工业用水量, 应是人均可用水量(400 m3 ·人-1)扣 除生活 (110 m3 · 人-1 )和农业用水量(350 m3 · 人-1),为负数, 已无水发展工业[3] 。
2.1.1 北方城市生活、工业和农业缺水现状
中国北方最敏感的城市生活和工业缺水, 早在20 世纪 70 年代就已显现, 特别是经济发达、人口稠密的城市集中分布的辽中、京津唐、胶东半岛(城市 群)区缺水尤为严重, 其他严重缺水的大城市还有大连、长春、西安和太原等城市。北方城市生活、工业2000年的总缺水量约为 110 亿 m3, 其中华北地区占 50%。
北方灌区现状缺水量(指现状有效灌溉面积中不保灌部分的需水量)约为 316 亿 m3, 其中缺水最严重的华北缺水 181 m3, 占 50%以上[3] 。
我国北方大部分城市和工业集中分布地区,大面积地下水漏斗的形成以及黄河断流,都已明确显示, 现今北方社会经济运行所需的水资源早就靠超采地下水和过度开发利用地表水维系。
2.1.2 北方21世纪上半叶国民经济需水
(1 )城市生活用水量预测。2050 年北方城镇人口将达到 3.4 亿, 生活用水标准提高到 250 L·人-1 ·d-1, 年城镇生活需水量将增至 310 亿m3 。
(2 )工业需水量预测。2050 年我国工业总产值将增至490 778亿元, 按万元产值取水量 70 m3 计, 全国工业取水量增至3 436亿 m3[ 3] 。按21世纪90年 代初期南、北方工业总产值1：0.88 计算, 北方地区2050年工业总产值将达到229 726亿元, 工业取水量将增至1 608亿 m3 。
(3 )农业需水量预测。预计在2050年全国农田 灌溉面积需增至6000万～6 500万 hm2, 其中北方将净增1037万hm2[ 4] 。由于随着社会发展和科技进 步, 北方灌区综合毛灌额将由现在的7087m3 · hm-2降至2050年的4905m3 ·hm-2, 农业用水量将比目前减小70亿m3 。
根据以上分析预测, 2050年中国北方国民经济发展和人民生活所需的总水量为3 734亿m3, 较现状供水量高出1623亿m3, 这就是2050年北方的缺水数字。

2.2 黄河水资源开发利用过度及上游来水量持续减少

黄河横跨中国北部, 发源于青海, 流经川、甘、宁、蒙、陕、晋、豫, 在山 东垦利县注入渤海, 全长5643km, 流域面积75.2万km2, 有耕地2000万hm2, 流域绝大部分为干旱、半干旱区, 水量很不丰富, 多年平均年径流量只有580亿 m3, 仅是长江的1/17和珠江的 1/6[4] 。黄河流域是人类活动最频繁、强度最大的地区, 由于水资源过度开发利用, 致使河水不能入海, 形成了新的人为灾难。
2.2.1 黄河水资源开发利用现状
黄河利津断面多年平均径流量为580亿m3,98%形成于兰州以上流域(322.6亿m3,占55.6%)和中游区(河口镇至花园口,247亿m3,占42.4%)。黄河现在多年平均可供水量定为370亿m3,约占多年平均量的64%,并按以下指标进行分配 :青海14.1 亿 m3 、四川 0.4 亿 m3 、甘肃 30.4 亿m3 、宁夏40亿m3、内蒙古 58.6亿m3 、陕西 38 亿 m3 、山西 43.1亿m3 、河南 55.4 亿 m3 、山东 70 亿 m3 、河北与天津市20亿m3。据水利部和黄委1998年调查,黄河流域及相关地区的年取用水量为500亿m3,实际耗用400亿m3, 其中河水300亿 m3, 农业用水占92% ;并预测, 在正常年份流域 2010 年缺水40亿m3, 2030年缺水 110 亿 m3, 2050 年将缺水 160 亿 m3, 在枯水年份缺水将更多[5] 。另外, 黄河下游河道汛期输沙用水, 非汛期需保持一定生态基流, 上、中游绿化, 沙漠化治理、水土保持等生态用水亦不可少, 流域2050年实际缺水量应不少于 200 亿m3 。
2.2.2 黄河上游来水量持续减少及其原因
黄河上游兰州以上是黄河最重要的径流形成区, 年均水资源占黄河总径流量的 55.6 %, 但近 10 多年来水量一直在负距平徘徊, 水情变化呈减少趋势, 前景堪忧。20世纪 80 年代末到现在, 年均减少13%(图1)。2002年水量减少更多,较多年平均减少46%。
图 1 黄河兰州站年径流距平累积曲线 Fig.1 Residual mass curve of annual runoff at Lanzhou Station along Huanghe River
水量减少的根本原因可能归结为气候变化, 因为兰州以上, 特别是龙羊峡以上流域为海拔3000~4000m以上的青藏高原高寒地区。按中国冻土区划及类型图(略),黄河兰州以上流域大部分属于青南藏北高原北部高寒带大片多年冻土区(Ⅲ3 )和青藏高原东缘高寒带岛状山地多年冻土区(Ⅲ6 ), 前者为大片多年冻土类型, 后者为中深季节冻土(>1 m)类型。青南～藏北高原北部是青藏高原的主体, 地貌形态呈现为完整的高原面, 平均海拔4500～5000m 。通天河以西属高原寒带干旱气候区, 年平均气温等于或低于-6 ℃;以东属高原亚寒带干旱气候区, 年均温在-4 ℃左右。黄河源区位于东部阿尼玛卿山与巴颜喀拉山之间, 有鄂陵湖和扎陵湖两大淡水湖。
年降水量由东部的300～400mm减至西部的100mm以下。在本区东部季节冻土层与多年冻土层存在不衔接现象, 可能与气候转暖及地下水的热作用有关。青藏高原东缘高寒带岛状山地多年冻土区 (Ⅲ6 )北部海拔2240～4200 mm, 年平均气温 7.2～ -2.4 ℃, 气温年较差 19 ～26 ℃。严寒气候下的冻土, 使水文地质构造形成冷生隔水层, 也就是随着温度降低越来越多的液态水转为固态, 使含水层的渗透系数逐渐变小, 成为不透水层, 有利于降水和融雪地表径流的形成和汇聚。某些表层呈过湿状态的地段, 有利于沼泽发育和植物生长, 出现大面积的高山沼泽草甸[6] 。
黄河源区山间盆地及低洼地带多为多年冻土地段, 高寒沼泽草甸发育, 草被茂密, 覆盖度常达80% ～90%, 是优良的放牧地和地表径流形成区。随着气温升高冻土退化, 季节融化层增厚或冻土层消失, 地下水位下降, 地温升高, 地表趋于旱化, 高寒沼泽草甸逐渐演变为高寒草甸草场。植被覆盖度降低, 裸地扩展, 严重地段土地荒漠化, 降水向土层深部渗透, 减少地表径流的形成。近20年来由于气候变暖和过度放牧, 高原草场退化加剧, 鼠害猖獗, 河源区一些地段每亩(1 hm2 =15 亩)地有15个鼠洞, 每个洞穴掏出的沙土堆有 45 m3 之多, 即每亩地挖出松土 675 m3, 换算成实土洞穴约为 450 m3, 相当于约670mm水层。也就是说, 这些地区就是有 600 ～700 mm 的连续降水, 也不够填洞更形成不了地表径流。
青海有19%的草场退化, 其中重、中度退化草场占 50%, 产草量比 20 世纪 50 年代下降 30 %～ 60%。若尔盖地区20 世纪 50 年代是水草丛生的沼泽湿地, 而今大部分已变为草原或稀疏草地, 黄河、白河与黑河等河谷阶地已出现沙化草地。在黄河源区降水增加的情况下(图 2 ), 20世纪80年代以来, 黄河上游干流黄河沿、唐乃亥、兰州站的水量持续减少(图3 )[7] 。这种现象表明, 由于我国西北地区20世纪90年代是近100年、甚至是近1000年来的最暖时期[8] , 对黄河源区冻土退化的影响已从量变发展到了质变。2003年8月对河源区的考察发现, 鄂陵湖和扎陵湖水位下降了1m, 冻土层退化厚度达1m, 融化层厚度增至2.8m, 使大部分地区融土层厚度大到一般强度降水难以形成地表径流的程度。不利于径流形成的下垫面及遍布的鼠洞使黄河上游区的水量持续出现负距平, 在年降水量增加不多的情况下, 很难恢复到20世纪80年代以前的水量, 无法对拟建中的黑山峡灌区增加供水, 而且对黄河水现有配额也要有减少的长远思想准备和对应措施。

图 2 黄河沿站年降水过程线

图 3 黄河沿站年径流过程线

2.3 黑山峡灌区水源严重不足

从水资源角度计算, 黑山峡灌区近、中、远期的拟开垦面积为 13.3 3 万 hm2 、146.67 万 hm2 、400 万 hm2, 按灌区整体平均定额3 750 m3 ·hm-2 计[1] , 除以渠系利用系数 0.6, 毛定额为6 255 m3 ·hm-2, 灌区近、中、远期至少需引水 8.33 亿 m3 、84.17 亿 m3 和 250 亿 m3 ;而以黄河上游区现状灌溉面积 131.5 万 hm2 及耗水 131.7 亿 m3 计算①, 灌区近、中、远期 分别需水 13.35 亿 m3 、146.89 亿 m3 和 400.61 亿 m3 ;按 50 年后的灌溉定额计算, 400 万 hm2 也需要 196 亿 m3, 如此庞大的用水量不仅黄河无法满足, 甚至南水北调 "西线都无法承担。
2.3.1 黄河分水配额已用尽, 拟建黑山峡灌区缺乏水源
拟建的黑山峡灌区位于黄河上游下段干旱、半 干旱区内, 属宁、蒙、陕农牧交错带, 干旱少雨, 蒸发 强烈, 没有灌溉就没有农业。黑山峡至河口镇段因干旱少雨自产水资源量很少, 除宁夏清水河、内蒙古大 黑河等几条小河外, 无大的支流汇入。黑山峡河口镇区间的宁夏和内蒙古, 自产水量多年平均仅36.9 亿 m3, 其中宁夏不足 10 亿 m3, 是全国水资源和人均水资源量最少的省(区)。这段黄河两岸分布 着大面积带状冲积平原, 土地平坦肥沃, 水流平缓, 水土协调, 有黄河灌溉之利, 农业生产发达, 是黄河 上游区的重要农业生产基地, 其中宁夏银川平原和内蒙古河套平原是著名的古老引黄灌区。黄河是我国北方的主要水源, 需在沿线 11 个省(区)进行分配, 现状用水配额已使母亲河"不堪负重, 不可能再额外增加宁、蒙沿黄地区的用水量。宁、蒙现状合计 共分得黄河水 98.6 亿 m3, 大部分用于农业灌溉。50 年来宁、蒙灌溉面积不断扩大, 自秦至 1950 年的 2100 多年间只增加到 33.33 万 hm2 左右, 而 1950— 1985 年的 35 年间就增加了 2.4 倍, 达到 113.33 万 hm2, 2000 年增至 140 万 hm2 。伴随灌溉面积扩大用 水量增加, 据调查, 1975 年和 1980 年 宁、蒙黄灌区 耗水 量 分 别 是 99.44 亿 m3 和 110.5 亿 m3 。而 1987 —2001 年间, 利用黄河下河沿与头道拐两断面 进、出流测水资料计算, 年耗水量 多在 85 亿～ 112亿m3 之间, 年均在 100 亿 m3 以上, 早已超 出两省 (区)应分得的黄河水份额[9] 。就是说, 按黄河配水定额和耗水情况, 黑山峡灌区宁、蒙段近期就已无余水 扩大灌溉面积。
2.3.2 黑山峡灌区开发水源寄希望于“南水北调”无望
按照我国西部大开发、黄河流域社会经济结构调整和生态环境保护与建 设的需要, 西线 南水北 调"主要解决黄河流域西北地区的非农业发展用水。根据黄委会初步分析, 南水北调 "西线第一期工程 生效时间暂定为 2020 年, 调水量 40 亿 m3, 届时预 测的缺水量为 80 亿 m3, 缺口很大。« 南水北调 "西 线工程规划纲要 »提出的水源配置方案, 主要解决黄 河流域三门峡以上地区的工业、城市生活和生态用 水, 农业用水未考虑在内。第一期调入黄河的 40 亿 m3 水均为非农业用水。第二期调水 90 亿m3, 其中农 业用水在兰州至河口镇段只有 2 亿 m3, 显然对黑山 峡灌区拟开发的 40 万～66.7 万 hm2 土地来说, 完全 是 杯水车薪"。第三期调水 170 亿 m3, 其中兰州至 河口镇段农业用水并未增加, 还是 2 亿 m3, 靠这点 水大规模发展农业灌溉, 显然仍是 天方夜谭"①。

3.黑山峡水库原设计的功能和作用已被替代，不需再建

黄河黑山峡河段规划始于 1952 年, 1972 年提出 开发黑山峡水库, 主要是基于当时用电、用水要求和 仅有的刘家峡一座水库, 不能同时满足发电和灌溉用 水调节的历史条件提出的①。拟定其主要任务是 :发 电、灌溉、防洪、防凌、兼顾中下游用水。由于历史原因, 黑山峡水库未能及时修建。此后 30 多年过去了,黄河干流控制性水库的建设发生了巨大变化, 刘家峡 以上和以下相继修建了龙羊峡和小浪底水库, 水资源 供需形式和社会、环境也都发生了变化, 黑山峡水库 在水资源配置中的作用和地位已发生改变, 原规划赋 予它的任务, 除发电外已被上、下游水库替代。

3.1 刘家峡水库成为了反调节水库

龙羊峡水库投入后的运行方式与刘家峡单库时基本相同, 一般在 5 ～10 月蓄水, 12 月至次年 4 月 补水(图 4 )。1987— 2001 年补水期平均补 水 44 亿 m3 ;龙羊峡水库为多年调节水库, 在来水较丰的年份 蓄水, 来水较枯的年份补水, 最大年蓄水量 77 亿 m3 (1989年),最大年补水量 46 亿 m3 (1994 年)。刘家 峡水库的运行方式在龙羊峡水库投入后发生了变化 (图 5 ),一改 12月至次年 3 月补水为蓄水, 平均蓄水 量约 10亿m3, 最大 18.1 亿 m3 ;4～6 月补水, 7～9月 再次蓄水, 10～11 月再次补水。1987—2001年 4～6月 平均补水量 13.7 亿m3, 最大补水量 21.3 亿 m3 。

图 4 龙羊峡多年运行特性(该图来源于西北勘测设计院, 黄河黑山峡水库调节功能及作用的可替代性分析研究 P31, 图 3.2.4)

图 5 刘家峡运行特性对比(龙羊峡投入前、后)(该图来源于西北勘测设计院, 黄河黑山峡水库调节功能 及作用的可替代性分析研究 P31, 图 3.2.3)

根据刘家峡水库多年运行情况分析, 在龙羊峡水 库投入运行前, 由于 11 月至次年 6 月天然来水小于 发电和灌溉所需水量, 刘家峡水库需要在 7 ～10 月蓄水对此间进行补水。上游龙羊峡水库投入运行后, 其 调节运用改变了刘家峡水库的入流过程, 自然取代了 刘家峡和黑山峡水库中的刘家峡水库的位置 ;刘家峡 水库调节龙羊峡水库泄流量, 以满足下游灌溉用水和 防凌要求, 也就必然替代了拟建中的黑山峡水库。

3.2 龙、刘两库联用满足了现有灌溉用水要求

黄河上游龙羊峡和刘家峡控制性水库为现有农业灌溉提供了水源保障, 满足了流域灌溉农业的需要。黄河上游灌溉面积集中在宁、蒙两省(区),是黄 河上游主要农业用水区。20 世纪 60 年代两省(区)年耗水约87 亿m3, 其中 5～7 月农业灌溉高峰期约 为 53 亿 m3 。20 世纪 60 年代末刘家峡 水库投入运 用, 使 70 年代宁、蒙 5 月和 6 月灌溉高峰期的供水 量, 分别增加了 5.2 亿 m3 和 2.3 亿 m3 。20 世纪 80 年代后期龙羊峡水库建成, 使宁、蒙 5 月春灌用水增 加了 4.6 亿 m3 。2000 年宁、蒙两省(区)的引黄灌溉 面积约达到 140 万hm2, 耗水超过了100 亿m3, 在这 种情况下正常来水年的灌溉用水也未受到影响。
河口镇以上河段耗水量主要集中在黑山峡 河 口镇区间, 占上游 的 71.2 %, 用水行业 以农业灌溉 为主, 达 118.7 亿 m3, 占区段用水量的 93%。年内各 月工业和城镇生活用水分布较均匀, 农业用水集中 在 5～7 月, 约占全年农业用水的 65%。黑山峡以上 河段全年耗用水配额仅为天然来水量的 11%, 5 月耗用水量最大值也小于天然最小来水量, 天然来水 就可满足需求, 不需水库调节。
根据水量平衡分析, 为满足黄河中下游用水要 求, 需保持河口镇断面流量不小于 250 m3 ·s-1, 折算 年水量 78.8 亿 m3 。黑山峡 河口镇段现全年耗用水 量约在 100 亿 m3 左右, 加上河口镇保证流量, 年需 求水量为 178.8 亿 m3, 其中灌溉用水集中于 5 、6 月 份, 为 56.3 亿 m3 。黑山 峡断面 天然年平均来 水量 330 亿 m3, 95%保证 率的枯水年来水量约 230 亿 m3, 扣除黑山峡以上用水后, 年水量可满足用水要 求。但 5、6 月份(个别年份 5 ～8 月份)天然来水较少, 而最大用水流量要求达到1 100 m3 ·s-1左右, 这 几个月需水库调节补水解决。
据 1919 —2000 年资料计算, 黑山峡扣除上游用 水后, 50 %、75%、90%保证率年份之 5、6 月份的天 然来水量, 分别是 47.6 亿 m3 、34.7 亿 m3 和 24.6 亿 m3, 比用水要求值少 8.7 亿 m3 、21.6 亿 m3 和 31.7亿 m3 。如按灌溉用水保证率 75%计, 需上游水库调 节补充 22 亿 m3 水量。从水量平衡结果看, 满足灌溉 用水要求只需设置 30 亿 m3 左右的调节库容即可, 在龙、刘两库联合运用时, 刘家峡水库完全有能力满 足灌溉反调节的要求。

3.3 防洪和防凌等问题已基本解决

3.3.1 防洪问题
黑山峡水库位于黄河上游龙羊峡 青铜峡段的末 端, 对其上游没有防洪作用, 但可承担宁蒙河段的防 洪任务, 使下游防洪标准由目前的 10 年一遇提高到 50年一遇。可是在龙羊峡、小浪底水库建成后, 黄河刘 家峡以上 279亿m3 径流有龙羊峡和刘家峡水库控制,两库可长期保持214 亿m3 的调节库容,相当于刘家峡 以上年径流量的 77%和黄河上游径流量的 65% ;小 浪底水库则是黄河流域总控制水库, 对其以下水资源配置起重要作用。龙羊峡、刘家峡、小浪底三库可长期 保持调节库容265 亿m3, 相当黄河多年平均径流量的 46%, 具有年以上调节能力。在刘家峡水库设计中, 确定其要承担下游兰州市和盐锅峡的防洪任务, 通过水 库调节使兰州市中山桥断面在百年一遇洪水时, 河道 安全泄流量不超过6 500 m3 ·s-1 。龙羊峡、刘家峡两库 按照规划的联合调洪方式, 不仅确保了兰州市的防洪 标准, 还解决了青、甘、宁、蒙、沿黄的防洪问题和提高 了防洪标准, 将八盘峡和盐锅峡水电站的防洪标准由 300 年一遇提高到千年一遇和由千年一遇提高到两千 年一遇。1981 年黄河上游发生了超百年一遇的大洪 水,经两库调洪把兰州站7 000 m3 ·s-1 的流量削减到 5 600 m3 ·s-1, 并使洪峰到兰时间推迟了 5～6 天, 为 青、甘、宁、蒙沿黄两岸赢得了充裕的抗洪抢险时间, 避免了一次大的水灾。
3.3.2 防凌问题
黄河宁、蒙河段河道属平原游荡型, 两岸地形平坦, 河道比降接近 0.1 ‰, 流向东北, 下游纬度高于上 游, 冬季封冻河段和封冻期长。在天然情况下, 12 月前 后封河时黄河正值枯水期, 河道流量小, 封河冰盖较 低, 冰下河槽过水断面小, 当来年春季气温由南向北 回升, 河段自上而下解冻, 河槽蓄水夹带浮冰下泄, 当 其动力蓄积到一定程度时, 使下游尚未解冻的冰面鼓 裂, 流冰形成冰坝壅高水位, 造成堤坝溃决和凌灾。由 于凌情受热力、动力、河床演变和工程等多种因素的 影响, 但起主导作用的气温非人力所能控制。从动力因素上看, 刘家峡水库投入运行后, 加大了封河前枯 水期的流量, 提升了封河冰盖高度, 并在开河期控制 下泄水量, 使浮冰从冰盖下通过, 基本控制了凌汛的 发生。据统计, 在刘家峡水库运行前的 1950— 1967年 间,凌汛灾害造成宁、蒙堤防决口 8 次, 平均两年一次 ;以后的 1985 年前, 只发生 5 次小范围凌灾, 1985 年后造成经济损失的凌灾只发生过两次(1993 年 12 月和 2001 年2 月)①。因此, 宁、蒙的凌灾虽未彻底消除, 但就控制凌灾的动力因素而言, 刘家峡水库完全 起到了应有的作用, 不需增建黑山峡水库。

3.4 拦沙减淤问题

据黄委会估算, 自龙羊峡水库建 成以来, 由于 龙、刘两库调节径流使宁、蒙的河段年均增加淤积 0.43 亿～0.45 亿 t, 并使中游禹门口至潼关河段在 1986 — 1996年间淤积 8.9 亿 t, 河槽平均淤高 1～2 m, 设防流量由 原10 000 m3 ·s-1 降至4 000 ～5 000 m3 ·s-1 ;每年平均增加三门峡库区淤积 0.3 亿～0.6 亿 t, 增加下游河道淤积约 0.6 亿 t。因此, 需建黑山 峡水库拦沙减淤, 在死水位和汛限水位之间较长时 期保持 10 亿～15 亿 m3 的调水调沙库容, 在汛期或 中游骨干工程需要排沙时集中下泄, 以减少宁、蒙河 段及下游河道淤积。河道冲淤主要受水沙关系及河道形态变化的影 响。黄河干流泥沙淤积严重河段是上游的内蒙河段 和下游段。内蒙河段是黄河上游最下段, 风沙地貌是 两岸的主要地貌类型。其中乌海 磴口段西岸分布着 乌兰布和沙漠, 大部分沙漠沙可直接进入河道 ;磴口 河口镇为平原宽谷河道, 南岸分布南北长 约 370 km 的库布齐沙漠, 在风力和暴雨洪水作用下, 大量沙漠沙进入黄河。据研 究, 内 蒙 古河段 泥 沙淤积 70%来自乌兰布和沙漠和库布齐沙漠的十大孔兑, 淤积泥沙的 77.4 %以上是不易悬浮的大于 0.1 mm 粒径的粗沙, 试图利用黑山峡水库 蓄水造峰"冲沙排淤可能性不大。只有在治理了此段两岸的泥沙源之 后淤积才会大幅度减少。以乌兰布和与库布齐沙漠十大孔兑泥沙源治理为基础的内蒙古黄河干流河道整 治工程完成后, 将使石嘴山至河口镇段减沙80%, 河道0.1mm 以下粒径粗沙淤积将由0.33亿t降为0.09亿t[ 10] 。根据计算, 刘家峡水库可预留10亿～15亿m3的水量, 有无黑山峡水库并不影响蓄水造峰", 而只对梯级电站发电造成有限影响①。
另据黄河万家寨工程设计报告, 位于河口镇龙门间的万家寨年入库泥沙量为1.4 1亿t, 与黑山峡水库入库沙量相差无几, 说明黄河下游的泥沙主要来源于中游而不是上游。另外, 黑山峡断面年输沙量1.4亿t仅占三门峡年输沙量的8.8%, 因而修建黑山峡水库与否, 对减缓下游泥沙淤积的作用不大。

4.黑山峡建高坝大库面临较多环境、 社会和经济问题

拟议中的黑山峡灌区绝大部分位于黄河上游农牧交错带, 是宜牧不宜农的地区, 生态环境具有明显的多变性和脆弱性。历史上和近50多年来, 由于农业种植区不断扩大, 加之水土资源过度开发利用, 早已出现了严重的生态问题。据调查, 黑山峡水库修建将淹没耕地近0.667万 hm2 (其中水浇地占76%),果园、林地和苗圃约0.867万hm2, 树木约6.6万株, 大 型提灌站7座, 预计到2010年淹没涉及人口近10万人。淹没耕地和人口的96%集中在甘肃省靖远川川地。靖远川是甘肃省内所剩无几的沿黄最富庶的川地之一, 是兰州、白银市果蔬基地, 农民每户都有菜棚和林木, 水库淹没无疑会对环境、社会造成很大影响, 如无当地政府配合, 移民安置就是个大问题。
此外, 巨大的水库淹没损失也直接影响工程的经济性。按2002年一季度物价水平, 黑山峡工程静态总投资约为138亿元(二级)～174亿元(一级),其中水库淹没损失和移民补偿费约65亿元, 占47%～37%。经计算, 二级开发方案经济内部收益率为14.3%, 其中小观音高坝9.53%, 大柳树低坝23.5% ;
一级开发大柳树高坝仅4.88%。数字表明, 高坝水库工程的经济性不如低坝, 一级开发方案甚至是不经济的①。此外, 修建大柳树高坝还面临较大的地质和工程 风险, 都是需要慎重考虑和选择的。

5.结论

黑山峡水库不需要修建理由有三：一是黑山峡灌区因无水而不能建设, 也就不需要修筑水库 ;二是由于黑山峡原规划赋予其发电、灌溉、防洪、防凌、兼顾中下游用水功能, 除发电外, 有的已经不存在(发展灌溉),有的已被其上游龙羊峡和刘家峡水库和下游小浪底水库替代 ;三是巨大的水库淹没损失和移民安置费, 直接影响工程的经济性, 修建大柳树高坝还面临较大的地质和工程风险等,不需要修建。
参考文献(References):
[1] 梅成瑞, 申元村.黄河大柳树水利枢纽灌区土地资源开发
[M] .北京 :科学出版社, 1996.
[2] 秦大河, 王苏民, 等.中国西部环境演变评估第三卷 :环境演变对中国西部发展的影响及对策[M] .北京:科学出版社, 2002.51,
90.
[3] 曲耀光.中国水资源缺乏问题及其调处[M] .台北:宋氏照远出版社, 2001.28-30.
[4] 吴传均.中国经济地理[M] .北京:科学出版社, 1998.96. [5] 陈先德.黄河水文[M] .黄河水利出版社, 1997.86.
[6] 周幼吾, 等.中国冻土[M] .北京 :科学出版社, 2000.128.
[7] 燕华云, 贾绍凤.近50年来青海水文要素变化特征分析[J] .冰川冻土, 2003, 25(2):194-196.
[8] 施雅风.中国西北气候由暖干向暖湿转型问题评估[M] .北京 :气象出版社, 2003.74-75.
[9] 杨根生, 董光荣, 赵兴梁, 等.陕甘宁蒙农牧交错区不宜大规模开垦[J] .中国沙漠, 2002, 22(5):411-412.
[10] 杨根生.黄河石嘴山河口镇河道淤积泥沙来源分析及治理对策 [M] .北京 :海洋出版社，2002.90.
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