“黄河口演变规律及整治方向”被列为国家重点科技攻关项目,这一项目的负责单位是中国水科院。一同参加的单位有黄河水利科学研究院、黄委会山东河务局、中科院海洋研究所、黄河河口局、胜利油田,这个项目的主要科技人员共80余人,让我感到十分荣幸的是,我为这个项目的第一负责人。当时项目的主要目的和要求是:黄河入海流路能否稳定?为什么能够稳定?能够稳定多久?其有利条件是什么?应该采取什么措施?针对这些问题,我的主导思想是利用黄河的泥沙来稳定河口流路,这就是黄河河口治理的方向。而研究的结果则指出了河口清7以下,要允许河口流路有一定的摆动幅度,使泥沙呈扇形堆积,沙嘴不拟一直往前延伸,应尽快地使用北叉1和北叉2,结合油田开发,填海造陆,使油田的开采从海上开采变为陆上开采;提出河口地区可以将非汛期的淡水储蓄起来,从而让河口段延伸的沙嘴蚀退,对减缓河口延伸的速度会更有好处,降低了防洪水位。淡水资源的充分利用对黄河三角洲的建设,美化环境和繁荣经济有极为重要的意义,也是发展河口高效生态经济必不可少的条件。由我主持的这个项目于1998年获得了国家科技进步二等奖。
1984年2月29日,曾庆华考察长江三峡时,于白帝城留影
1984年,曾庆华考察三峡时,于万县留影
三、否定了美国人的“小圆塔”方案
20世纪80年代初,为了解决黄河小浪底设计中的泥沙问题,时任黄河水利委员会主任的龚时旸同志,于1984年邀请我到黄科院参观黄河的小浪底枢纽泥沙模型,并在郑州召开了座谈会。当时黄河小浪底枢纽的泄流排沙方式和建筑物设计是在美国旧金山地区,由中美联合设计组设计的,当时我看到的试验方案名为《小圆塔》方案,是由美方提出的,这么重要的水利枢纽工程只有一个泥沙模型,没有任何对比和鉴别,所以我认为是不妥的。因此我将自己的想法写信告知了黄河水利委员会主任龚时旸同志,并向他要求同意水科院泥沙所也做一个小浪底枢纽的泥沙模型。尔后,龚时旸同志给我回信,他十分同意我的想法,但是却表示没有经费。于是因此我当即给时任水利部部长的杨振怀同志写了信,表达了自己的意见。杨部长对于我所提出的意见十分重视,认为应该同意在水科院泥沙所进行黄河小浪底枢纽模型的试验,经费由水利部科技司、计划司会同黄河水利委员会解决。获得批准后,我和泥沙所的同事们在水科院工厂的工人师傅的大力支持下,用了半个多月的时间,将800平方米的临时试验厅建造了起来。
1985年5月,我们提出了第一批试验成果,否定了中美联合设计组由美方提出的泄水建筑物进口布置方案。从1984年到1993年长达9年的时间里,我们共同完成了五个泄水排沙建筑物进口布置方案的试验,经过与黄河水利委员会设计院、黄科院同志的共同努力,形成了工程泄水建筑物进口目前的布置形式。通过大量的试验,我们提出的进水塔进口由梯形排列改为“一”字形排列,避免局部回流形成局部淤积;进水塔群右侧设导流墙,从而改善进水建筑物前的流态,形成单一的逆时针回流和在内侧(左侧)增加排漂建筑物等重大建议,均被黄河水利委员会设计院采纳,该项目获得水利部科技成果一等奖。
倾尽一生为水利
1986年7月23日至31日,我参加了国家计划委员会、中国国际工程咨询公司组织的对《小浪底水利枢纽工程规划》的评估会。当时崔宗培先生担任评估组长,下设几个组,我与清华大学张仁教授为泥沙专家组组长,成员还有水科院泥沙所的曾庆华教授、周文浩教授、方宗岱教授,清华大学张仁教授、宗根培教授,国际泥沙研究培训中心徐明权教授,长办水科院陈济生教授(缺席),武汉水利学院谢鑑衡教授(缺席)。
黄河小浪底的首要任务是防洪、减淤,若不修小浪底水库,黄河下游的防洪靠长达1396千米的大堤来防洪,其防洪标不是很高,只能防洪22000秒立米(河南花园口),山东艾山以下只能防御10000秒立米的洪水,其防洪标准不足百年一遇。三门峡水库只能防御三门峡以上的洪水,对三门峡以下区间发生的洪水不能控制。根据水文方面的推算,当发生千年一遇的特大洪水时,花园口的流量可达39000秒立米,三门峡水库又不能有效控制,因此问题就变得严重了。
原来考虑过如遇洪水时,可用北金堤滞洪区,其分洪流量达到10000秒立米,分洪量可达20亿立米,但这个分洪区已有125万人、250万亩耕地,还有重要的中原油田。所以小浪底水库就要使黄河下游的防洪标准从不到百年一遇而提高到千年一遇,从而不使用北金堤分滞洪区。
另外,黄河下游是地上悬河,而其河床平均每年要淤积4亿吨的泥沙,这相当于河床每年要抬高10厘米,如若不减缓其淤积,黄河下游的堤防就会有出险、决口的危险。小浪底设计有拦沙库容78亿立米,这样可以拦沙100亿吨,下游河道可以减淤77亿吨,相当于黄河下游河道20年不淤高,预计运用20年以后可以保留长期有效库容50亿立方米。
我们的泥沙专家组进行了非常认真的评审工作,为了仔细地审核来水来沙的数据,我陪同冯寅副部长、罗溥礼副部长专程赶到郑州,请黄委设计院主管泥沙计算的高级工程师陈枝霖教授详细解答我提出的每一个问题。之前有了三门峡的教训,对于泥沙方面的问题我们不能不认真对待。
我们同意了小浪底减淤效益相当于20年黄河下游河道不淤的计算结果,也认为小浪底水库在淤积平衡以后,维持40亿~50亿立方米的有效库容(其中有80%的防洪库容)是可能的。
但与此同时,我们也认为小浪底水库修建以后,下游河道的边界条件的变化及其影响是难以估计的,其对山东河道的影响还难以定论。因此我们也特别指出,对水保工作减沙效益的估计不能过于乐观,对近十几年来泥沙较少的情况不能作为长期的判断根据,要考虑丰水多沙年可能发生的情况和影响。
泥沙专家们一致认为,小浪底水库是治黄战略布局中的一个重要环节,是黄河干流上最后一个高坝梯级。黄河水利委员会的相关设计中提到的蓄清排浑的运用方式,减淤年限太短,因此不能解决黄河下游的泥沙问题;如何发挥小浪底水库10亿立米调沙库容,对于下游的减淤作用还可做进一步的研究;小浪底枢纽工程的修建,应为黄河下游处理泥沙、大规模放淤、减少河道淤积等问题创造条件。由于小浪底水库抬高了水位,使得大堤内外放淤具有足够的比降和可以达到较大的厚度,大大扩大了淤区处理泥沙的能力,沿黄河下游有低洼地,这样就形成了天然的放淤场所,例如紧靠小浪底水库下游的温孟滩放淤区,面积约为330平方千米,在有小浪底的条件下,可以排沙放淤堆沙150亿吨,堆沙容积为小浪底的一倍半,从而大大延长了黄河下游冲淤平衡的年限,应当把放淤工程作为小浪底工程整体的组成部分,统一进行研究、规划、设计,以充分发挥小浪底工程对下游河道的减淤作用;在泄流排沙设施上,应当考虑放淤的技术要求,以适应水沙调节,提高放淤效率。
对于我们所提出的这些意见,有的同志认为小浪底水库采用高含沙排沙、沿河道放淤,除了会增加减淤的重大作用外,还可以避免高含沙洪水(如1933年、1977年)的威胁。
所以,我们今后一方面要加强中游的水土保持工作,尽量减少进入黄河的泥沙数量;另一方面由于龙羊峡水库的修建,导致汛期下游的来水量减少,含沙量增高,这样高含沙量洪水发生的概率就会增加,由此导致在中小洪水时的堤防出险的可能性就大增。在水库运用初期,由于清水冲刷还会出现大量塌滩,因此在小浪底水库修建以后,应不断加强黄河下游的堤防建设,进行河道整治和河口治理仍然是确保黄河下游防洪安全的重要措施,不能掉以轻心。