黄河的综合治理措施有哪些

对黄河综合治理方略的思考
黄河是我国第二长河,流经干旱、半干旱地区,为西北、华北地区提供了宝贵的水资源,是北方地区重要的生命之源.黄河流域侵蚀严重,河床不稳定,水体污染严重,生态环境脆弱.黄河水利委员会提出了“维护黄河健康生命”的口号,将黄河的治理转向多目标治理.笔者根据国内外河流治理的经验教训,对黄河的综合治理提出以下几个观点.
一、控制沟道下切是控制侵蚀的根本
黄河流经世界上水土流失最严重的黄土高原地区,过去每年约有16亿吨泥沙进入下游,约有4亿吨泥沙沉积在河床上,对黄河下游两岸人民的生命财产安全构成了极大的威胁.我们通常把由坡面径流集中冲蚀土壤和母岩并切入地面形成较大沟壑的侵蚀形态称为沟道侵蚀.沟道下切是细沟侵蚀和坡面侵蚀的诱因.沟道下切造成岸坡和支沟坡度变陡、细沟侵蚀和坡面侵蚀加剧,因此控制沟道下切是控制侵蚀的根本.侵蚀导致土壤中的营养元素流失,使土地变得贫瘠.同时,进入黄河的泥沙携带的营养物质使得河湖水质富营养化.
控制侵蚀的根本是控制沟道下切和沟头上溯,可以通过水利工程和生物工程进行联合控制.水利工程主要指建设淤地坝群,拦截黄河上游侵蚀产生的泥沙,使其淤积在沟道内,抬升沟道河床,降低坡度,从而达到稳定沟道的目的.近年来,黄土高原地区的淤地坝建设在拦沙和控制沟道侵蚀方面起到了重要作用.生物工程是指在沟道内或沟道两侧的坡面上种植能够有效控制侵蚀的植被,以保护河道和边坡,防止冲刷和侵蚀.研究表明,坡面植被覆盖率恢复到70%就可以使沟道侵蚀产沙减少75%以上.生物工程控制侵蚀的关键在于选择适当的物种.若物种选择得当,不仅可以控制侵蚀,还能增加生物多样性.
1986年,钱正英通过调查研究提出了以开发沙棘资源为加速黄土高原治理突破口的科学建议,使沙棘灌木在黄土高原大面积种植.沙棘又名醋柳、酸刺、黑刺,系胡颓子科,是一种具有良好的生物学和生态学特性的植物,适应性强,根系发达,有极强的萌生能力,可以通过无性系生长实施种群扩散,并依靠生理整合和觅养行为提高基株适宜度和分株存活概率.沙棘根系具有较高的固氮能力,对增加土壤有机质及氮的含量、改善土壤结构、提高林地生产力等都具有重要意义.研究发现,种植沙棘可以有效拦沙蓄水,促进当地其他物种的生长,提高生物多样性,具有良好的生态效应.
二、增阻降速是稳定河势的重要措施
稳定的河势对河流健康至关重要,而降低流速是稳定河势的重要措施.降低流速主要取决于河床的阻力结构.弯曲的河道、河道内的大卵石以及滩地上的植被等都是河床阻力结构的一部分.这些阻力结构能够降低水流流速、防止河道冲刷和稳定河势.目前,一些河流治理工程破坏了河床的阻力结构,引起了很多问题.从河流综合管理的角度来看,河道裁弯取直、滩地清障减糙以及渠化工程等都是不利于河流健康的.当然,降低流速会导致泥沙落淤,所以增阻减速宜从上而下进行.从河流整体看,增阻降速从根本上减小了泥沙侵蚀和运动的动力,河床演变速率减小,河势逐渐稳定.
弯曲是河流的本性,将蜿蜒的河流改成顺直违背了河流的本性.裁弯取直集中了水流能量,引起河道冲刷和河岸侵蚀,导致河道不稳,并破坏了水生栖息地,影响了水生物的生存.滩地植被可以降低洪水流速,延长洪水推进时间.许多学者研究了滩地植被影响河流水力特征和地貌特征的机理.滩地植被可以通过增加阻力和降低近岸流速来保持河道地形的稳定,并通过其根系增加河岸稳定,加速滩地和岸边淤积.河道渠化工程对河流地貌和生态都会产生不利影响,用混凝土硬化河道和河岸改变了河流原来的属性.光滑河岸相对于自然河岸糙率要小很多,导致近岸流速提高,威胁河岸和大堤安全.人们已经认识到光滑河岸不利于防洪安全,一些地方为控制近岸流速,将大石块镶嵌在光滑护岸上以增加河岸糙率.
降低流速不仅有利于稳定河势,对河流生态也十分有利.通过对河流生物群落的研究发现,河流中水流流速小于2米每秒时,最利于水生物的生存.大多数水生动植物都生活在低流速的水域中.适合度指数SI为栖息地的物理化学条件对生物生存和繁殖的适宜程度.SI=1和SI=0分别代表最好与最差的生存条件.通过对36种鱼类的研究表明,对于成鱼,约55%的鱼类在静水中最适宜生存,97%的鱼类在流速大于3米每秒的水中最不适宜生存.多数鱼类产卵需要较高的流速,幼鱼需要较低的流速.但是当流速大于3米每秒时,无论是成鱼还是幼鱼,所有鱼类的适合度指数降到零,而产卵孵化和鱼苗的适合度指数则降到1以下.
三、建设通河湖泊湿地是改善黄河生态的链条
河流是生命的载体,为各种水生生命提供栖息地.当前黄河处于严重污染的状态,60%以上的黄河水不能饮用,黄河的生态也受到严重破坏.再加上黄河的河床底质都是细沙,黄河中水生物种和生物量都远比长江少得多.笔者曾带领研究小组到黄河下游以及黄河三角洲进行实地生态考察,在黄河河床和河滩湿地中采集底栖动物样品,通过分析发现,只有极少底栖动物在河道里生存,而湿地生存的物种较多.
通河湖泊湿地对河流生态有着极其重要的作用.在河流系统中,通河湖泊与河流干、支流构成一个完整的河湖复合生态系统.河道与通河湖泊作为不同类型的生态单元,发挥各自的生态功能.研究发现,许多鱼类在河里产卵,在湖里长大.通河湖泊的河湖关系形式有利于底栖无脊椎动物以及鱼类的生存与发展.河道的流水环境具有较高的溶解氧,但营养物质和饵料生物贫乏；通河湖泊则具有较高的初级生产力,支撑着水体食物网的各个环节.反过来,湖泊生态也依赖河流.因此,保持河湖的连通对于生态是非常重要的.研究表明,隔离的湖泊生物多样性降低.以长江为例,近50年来,长江许多通江湖泊逐渐变小变隔离.隔离的湖泊中底栖动物由46种减少到30种,鱼类由80种减少到50种.生态管理的一个原则是维持较高的河湖连通度.在黄河建设通河湖泊可以显著改善生态,例如小北干流、河南段的二级悬河的河滩、东平湖和北展、南展滞洪区等都可以建设通河生态湖泊.
改善生态的另一个举措就是增加水面面积.增加水面面积可以为水生物提供更多的栖息地.从这方面来看,建设水库和大坝是对生态有利的.虽然水库和大坝建设造成了栖息地的隔离,对一些洄游鱼类造成威胁,但增加栖息地促进了生态的改善.
水生植被在河流生态系统中起着重要作用.水生植被可以为底栖动物和鱼类提供饵料和休憩、产卵的场所,并且能够吸收河流中的有机物质,达到净化河流的目的.北京郊区的拒马河是一条水生植被发育很好的河流,沿岸居民利用河水作为生活用水,排回河道的水体都是携带大量有机物质的生活污水,这些有机物质不断地被河道中的植被吸收,经过一段距离的净化后,河水又变得十分清澈.在黄河的治理中,可以在有条件的河段培育水生植被,起到净化水质的目的.
在通河湿地和湖泊中引入合适的水生植物如沉水植物(如苔草、黑藻和眼子菜)、挺水植物（如水烛和芦苇）、浮水植物（如莲、芡和浮萍）等,以构建黄河生命必需的底栖动物群落,创建并维持黄河完整的水生生态系统.水体生态修复应当考虑整个生物链的修复.如当水体沉水植被修复后,还应同时考虑沉水植被的维护者和垃圾清理工,即水生昆虫、螺类和贝类等,继而放养鱼虾等.
四、控制点源污染是解决污染问题的重点
近年来,黄河缺水严重、污染加剧.据2001年监测统计资料显示,黄河中下游水体中磷的超标率达90%以上,氨氮超标率在50%以上.目前黄河的污染既有点源污染,又有面源污染.但是,点源污染可以通过污水处理达标排放来控制,而面源污染却收集难、处理难.面源污染主要是营养物质,可以被水生动植物吸收或降解；而点源污染包含许多有毒物质,往往杀死一些脊椎动物和无脊椎动物甚至植被,大大降低河流的净化能力.许多实例说明,工业污水排放杀死较高级的生物后,一些细菌和藻类才能够大量繁殖,造成河水发臭.因此,控制点源污染是改善黄河水质的重点.已有研究表明,如果点源污染得到全面控制,河流、湖泊、水库等地表水水质就可以得到显著改善.