▲黃河萬家寨水利樞紐沖沙運行 攝/繆宜江
江河是地球生命的主動脈，是人類文明的發源地。江河保護與發展事關國計民生，是治國安邦之要。2021年10月，習近平總書記在深入推動黃河流域生態保護和高質量發展座談會上指出，“繼長江經濟帶發展戰略之后，我們提出黃河流域生態保護和高質量發展戰略，國家的‘江河戰略’就確立起來了。”國家“江河戰略”深入踐行以人民為中心的發展思想，統籌水環境、水生態、水資源、水安全、水文化等不同領域和山水林田湖草沙等不同要素，開創了系統治理、綜合治理和源頭治理的國家江河治理新模式，篤定了將大江大河打造成為造福人民的幸福河的目標要求，是新階段水利高質量發展的行動指南與根本遵循。
實施山水林田湖草沙一體化保護和系統治理，我國江河湖泊面貌實現歷史性改善，越來越多的河流恢復生命，越來越多的流域煥發生機。永定河等一批斷流多年的河流實現全線通水，華北明珠白洋淀水面面積穩定在250km2以上。2013—2022年，全國治理水土流失面積60.2萬km2，水土流失面積和強度實現“雙下降”；全國洪澇災害年均損失占國內生產總值的比例，由上一個十年的0.55%降至0.27%；國內生產總值同比增長69.7%，但用水總量總體穩定在6100億m3以內。以南水北調工程為代表的重大跨流域、跨區域引調水工程實施，提升科學配置區域水資源的能力，有效平衡了生產力布局需求。隨著“把脈”江河、系統治理，我國江河水沙情勢發生趨勢性演變，引發了江河生態格局新變化，如河道輸沙量銳減、河道沖淤轉換、沿程泥沙分布調整、河床與河勢演變、江湖關系變化、河口三角洲造陸減緩與蝕退等問題，給江河湖庫防洪安全、生態安全帶來新的挑戰。針對新老水問題，江河保護治理需堅持系統治理“治已病”，還要建立長效機制“治未病”，讓江河永葆生機活力。
江河水沙情勢變化
江河水沙情勢變化是全球關 注的重點問題。 據統計，近60多年世界大河中有24%的河流徑流量發生顯著變化，40%的河流輸沙量發生顯著變化。 亞洲河流的徑流量和輸沙量下降趨勢最為顯著，而南美洲亞馬孫河的含沙量則呈上升趨勢。 近10年，全球河流進入海洋的年徑流量與多年平均值相比基本持平，而年輸沙量下降了20.8%。 輸沙量減少主要是由于流域水土保持和水利工程建設等人類活動對流域產流產沙和泥沙輸移的影響造成的，特別是大壩建設。
我國江河水沙情勢總體變化
據1956—2020年數據統計，我國12條主要河流年均徑流總量為14035億m3，年均輸沙總量為14.03億t。年均徑流總量M-K檢驗值處于-1.96～1.96區間，表明年均徑流總量隨時間變化相對穩定。如2010—2020年年均徑流總量為14655億m3，與20世紀50年代的15237億m3相差不顯著。2020年年均輸沙總量M-K檢驗值為-8.25，表明年均輸沙總量呈持續減小態勢，如20世紀50年代年均輸沙總量為26.52億t，90年代減至13.04億t，2011—2020年僅為3.81億t。與1956—2020年平均值比較，2000—2020年我國南方河流徑流量基本持平，北方河流中除松花江徑流量近期略有增加外其他河流均呈減小趨勢，而內陸河塔里木河徑流量基本持平，黑河與疏勒河分別偏大14%和26%；輸沙量方面，松花江、錢塘江和疏勒河持平或偏大，其他河流偏小30%～97%。
▲ 我國主要河流年均徑流總量M-K值變化
▲我國主要河流年均輸沙總量M-K值變化
▲我國主要河流近期年徑流量與多年均值比較
▲ 我國主要河流近期年輸沙量與多年均值比較
典型河流水沙變化
長江
受水土保持措施、水利工程和引調水工程等綜合影響，長江上游徑流量變化不大，干流輸沙量大幅度減少。與三峽水庫蓄水前相比，三峽庫區以上河段2003—2020年各站年均徑流量減少1.22%～2.96%，年均輸沙量減少63.14%～93.74%。三峽水庫蓄水運用后大量泥沙攔截在庫區，與蓄水前相比，2003—2020年壩下游河道各站年均徑流量減少0.89%～3.46%，年輸沙量減少68.62%～92.91%，且年輸沙量減少幅度沿程遞減。受沿程河床沖刷與江湖匯入補給等影響，中下游江湖系統由泥沙淤積轉變為泥沙供給，導致長江干流年均輸沙量沿程遞增。
▲三峽水庫蓄水前后長江干流河道主要水文站年均徑流量和輸沙量變化
黃河
黃河輸沙量約占我國江河的60%，是世界上輸沙量最大的河流。黃河潼關站1919—1959年年均徑流量和輸沙量分別為426億m3和16億t，2010—2020年年均徑流量和輸沙量相對1919—1959年分別減少30%和89%。黃河上游頭道拐站1919—1986年年均徑流量和輸沙量變化不大，而2000—2020年年均徑流量則減少25%，1987—2020年年均輸沙量減少65%。黃河下游花園口站2010—2020年年均徑流量和輸沙量較1950—1986年分別減少30%和90%。河口利津站2010—2020年年均徑流量和輸沙量較1952—1986年分別減少48%和86%。
▲ 1950—2020 年黃河中游潼關站水沙量變化
▲ 1952 — 202 0 年黃河下游利津站水沙量變化
淮河
淮河年徑流量1960年前后增減變化幅度較大，而后各年代增減相間，但年輸沙量呈顯著減少趨勢，從20世紀50年代的2237.3萬t減至2010年的364.4萬t，減幅約84%。
▲1950—2020 年淮河代表站水沙量變化
海河
海河年徑流量和年輸沙量均呈明顯減少態勢。代表站年均徑流量從20世紀50年代的156.9億m3逐步減至2010年的29.4億m3，減幅約81%。代表站年均輸沙量從20世紀50年代的15078.5萬t減至2010年的121.0萬t，減幅近99%。
珠江
珠江年徑流量在多年平均值2836億m3上下波動，沒有明顯的變化趨勢。珠江代表水文站年輸沙量在1997年后呈減少趨勢，1997—2020年年均輸沙量為0.34億t，比1957—1997年年均輸沙量0.81億t減少58.0%。
松花江
松花江佳木斯站年均徑流量從20世紀50年代的831.9億m3減至2000年以后的409.0億m3，減幅約50.0%；年均輸沙量從20世紀50年代的1411.0萬t減至20世紀70年代的710.3萬t，2010年后則增至1300.1萬t，與20世紀50年代相當。
▲1955—2020 年松花江佳木斯站水沙量變化
江河演變新格局
如上分析可知，近幾十年我國年降水量總體穩定，但河道的來水來沙條件和邊界條件發生顯著變化，河流水量、水質、水域、水流和水生生物等自然條件也發生了不同程度的改變，對河流系統功能發揮產生深遠影響，江河演變呈現新格局。
入河泥沙量銳減，水沙關系發生變化
人類活動是河流輸沙量發生變化的主導因素。其中，干流輸沙量主要受到大型水庫調蓄影響，支流輸沙量則主要受到水土保持措施以及局部極端氣候事件影響。
黃土高原嚴重的水土流失是黃河“沙多”的主要根源。隨著近幾十年來水土保持工作全面開展，皇甫川、窟野河、無定河、延河、汾河、北洛河和渭河等主要產沙區的入黃沙量大幅度減少，其中，2010年較1956—1986年減少88%～99%；2010年以來入黃的年均水量和沙量較1919—1959年分別減少30%和89%，黃河新的水沙關系形成。
長江上游干支流徑流量入庫比例總體變化不大，但隨著金沙江、岷江、嘉陵江、烏江梯級水庫逐步建成，干支流來沙量占三峽入庫來沙比例較蓄水前降低70%。三峽水庫又將入庫沙量的76%攔在庫區，致使出庫水流含沙量極低，接近清水，長江中下游干流全線發生不飽和水流沖刷。同時，三峽及上游控制性水庫在9—10月份集中興利蓄水，長江中下游干流流量銳減，導致江湖水沙關系發生變化。
河道沖淤轉換，河床河勢演變調整
黃河新的水沙關系使得黃河水沙運動和河道演變規律發生了新的變化。 上游隨著龍羊峽、劉家峽水庫聯合調度運用，寧蒙河段大流量過程減少，輸沙動力減弱，導致河道淤積萎縮，形成新“懸河”。其中，內蒙古河段形成268km的“懸河”，防凌防洪形勢嚴峻。2002年實施調水調沙以來，黃河中游小北干流河段持續淤積局面有所減緩，潼關高程降低，下游主槽得到全線沖刷，河道由累積性淤積轉為累積性沖刷，緩解了“二級懸河”不利態勢。
來水來沙條件的顯著改變也打破了長江干流河道原有相對平衡的狀態，上游處于水庫庫區的河道由自然條件下侵蝕轉變為堆積，中下游河道則由相對平衡的狀態轉變為以沖刷為主的再造過程 。三峽水庫庫區及壩下游河道總體河勢基本穩定，但局部河段河勢發生了顯著調整，崩岸時有發生，如壩下游的彎曲河道特別是急彎段，出現了“漸進”或“突變”式撇彎切灘。未來相當長時間內三峽水庫壩下游河道輸沙處于不飽和狀態，以沖刷為主的沖淤變化和河床再造將持續很長時間，影響深遠。
▲ 三峽水庫年均泥沙淤積量與泥沙分布
▲三峽水庫蓄水前后中下游河道沿程泥沙沖淤量
自然與人為影響交織，江湖關系失調
洞庭湖和鄱陽湖是長江中游僅存的兩大通江湖泊。長江干流對兩湖出流有頂托作用，而兩湖出流又對長江干流水位有一定壅高影響。20世紀70年代至2003年期間，長江中下游干流河道沖淤基本平衡，兩湖水文情勢無趨勢性變化。隨著上游來沙銳減和水庫攔沙影響，中下游干流全線沖刷，枯水期流量對應水位顯著降低，且因水庫興利蓄水，長江中下游干流流量減少，共同導致9—10月份長江中下游干流水位顯著降低。由此，長江對兩湖出流頂托作用減弱，導致湖泊水位消落速率加快，水位降低，枯水期提前。
▲ 三峽水庫蓄水前后洞庭湖城陵磯站水位對比
▲三峽水庫蓄水前后鄱陽湖星子站水位對比
長江與兩湖相互作用、相互影響，塑造了兩湖季節性漲落的水文節律，形成兩湖在長江乃至全球生態系統和生物多樣性維系方面的重要地位和獨特價值。然而，長江分流入洞庭湖水量減少、斷流時間延長是長期的、趨勢性的，不可逆轉，直接影響湖泊濕地生態系統和濱湖區水資源開發利用等。江湖關系演變及其調控成為未來長江大保護面臨的最重要、最復雜的問題之一。
河口造陸減緩，三角洲濕地萎縮
流域生態系統健康維系需要特定的生態過程特別是水沙過程的支撐，而水沙過程變化影響河道沖淤，又影響河道水文生態過程。
黃河入�？诶蛘緛砩沉繌�20世紀50—60年代的12億t/a減少到2011年之后的1億t/a，減少了90%以上，徑流量也相應減少了約70%。三角洲區域的洪水量級和持續時間也大為減少，基于自然節律的灘槽水力聯系減弱甚至喪失，導致刁口河故道蝕退超過10km，面積超200km2，海岸線普遍侵蝕后退。同時，黃河口單一的入海流路使三角洲絕大部分區域無法與黃河連通，“河-海-陸”水文連通受阻，打破了河流、沼澤、海灘的自然連通格局，引起濕地生態系統逆向演替，給沿岸經濟發展與濕地生態保護帶來嚴重威脅。
近20年來長江口來沙量顯著減少，長江口河床沖刷已逐漸顯現，造陸速率降低，河道主槽容積擴大，江心沙洲縮小，河口咸潮上溯，直接影響三角洲灘涂土地資源開發利用。
為此，需要調控江河流域水沙關系，維系全流域水沙平衡，降低流域來沙量變化和河口外水沙的不確定性影響，以穩定河勢，保護河口生態系統。
江河保護與系統治理
水沙情勢是流域生態保護和高質量發展最基礎的邊界條件。踐行國家“江河戰略”，統籌推進江河保護治理各項工作，關鍵是基于江河演變新格局下水沙關系協調與河流健康需求，針對性提出新水沙條件下全流域適宜治理度與水沙調控臨界閾值體系，從生態系統整體性和流域系統性出發，堅持系統治理、協同治理，優化布局水土流失治理格局，持續提升水沙調控體系整體合力，保護河口生境系統，復蘇河湖生態環境，保障江河長久安瀾。
堅持系統觀念，統籌推進江河保護治理
國家“江河戰略”是基于系統思維，以流域為單元，以江河為紐帶，以促進人水和諧共生、建設幸福江河為目標，支撐國家生態保護和高質量發展的重大戰略。江河保護治理需以促進江河生態系統良性永續循環、增強生態屏障質量效能為出發點，遵循自然生態原理，運用系統工程方法，充分考慮江河上中下游的差異，統籌謀劃，共同抓好大保護，加快形成系統治理、綜合治理、源頭治理的新模式，綜合提升江河生態系統穩定性。
一是強化江河上游水源涵養。 針對重點區域，通過自然恢復和實施重大生態保護修復工程，遏制生態退化趨勢，全面保護山水林田湖草沙生態要素，強化水源涵養功能，實現生態良性循環發展。二是抓好江河中游水土保持。基于水土保持率目標與流域適宜治理度，優化水土流失治理格局，科學論證、嚴格管控水土流失嚴重、生態脆弱的區域開展生產建設活動，改善中游地區生態面貌。黃土高原以減少入河泥沙、協調水沙關系為重點，推進塬面保護、坡耕地與溝道綜合整治、小流域綜合治理等重點工程；長江流域重點推進紅壤區崩崗治理與石漠化區生態系統保護，防止土地石漠化蔓延；松遼流域突出保護好黑土地資源，改善和修復農田生態環境，穩步恢復提升黑土地地力。三是加強江河下游及河口保護。加大河口三角洲濕地生態系統保護修復力度，構建綠色生態走廊，提升河道生態功能，改善入海口生態環境。
科學認知水土保持臨界效應，確定流域適宜治理度
黃河的問題，表象在黃河，根子在流域。流域內山水林田湖草沙是一個生命共同體，生態保護要兼顧流域生態的不同組成要素，實施系統性保護治理。同時，堅持流域高質量發展的準則，即“有多少湯泡多少饃”，以水而定、量水而行。黨的十八大以來，全國水土流失面積從294.9萬km2下降至262.76萬km2，黃土高原已經歷史性實現了主色調由“黃”轉“綠”。然而，面向新時代生態文明、美麗中國和幸福河湖建設目標，水土流失預防和治理到什么程度才算“行”與“好”？
從發生規律來看，水土流失作為自然過程不可能完全消失，且流域生態工程建設規模受限于區域資源環境的自然稟賦，布局則需因地制宜、因害設防。而水土保持生態工程的水沙調控效能存在臨界效應，即不隨措施規模的擴展而持續放大。臨界效應說明，水土流失治理不可能將河流泥沙含量減到零或較低的數值，同時，水土保持措施布局及規模存在適宜度。從干流河道沖淤與中水河槽維系來說，若上中游水土流失治理將入河泥沙減至清水狀態，那么中下游河道將面臨劇烈沖刷、產生畸形河灣發育等諸多威脅防洪安全的問題，沿河取水工程將面臨取不到水，河口將面臨海水入侵、三角洲蝕退等諸多威脅河口生態環境與穩定的問題。因此，流域水土保持須充分考慮措施效能發揮的臨界效應，基于自然資源稟賦和經濟社會發展需求確定流域適宜治理度，以科學調控入河水沙量及其過程，實現流域、河道與河口各系統及全流域水沙動態平衡。
系統推進流域“量-質-域-流-生”協同修復，復蘇河湖生態環境
河湖生態系統是以河湖水系為紐帶，綜合上下游、左右岸、干支流的經濟-社會-自然復合系統，通過物質轉移和能量交換，形成山水林田湖草沙等要素相互依存、緊密聯系的有機鏈條和統一整體，在自然狀況下處于相對穩定的動態平衡狀態。復蘇河湖生態環境的目標就是從生態系統整體性和流域系統性出發，實施“量-質-域-流-生”多要素協同保護與修復，山水林田湖草沙多系統協調，維護河湖生態系統功能。
水土保持是河湖生態環境治理和保護的源頭，與水環境管理互為促進、緊密結合。復蘇河湖生態環境關鍵是以流域為單元，結合河流水量及其過程、水質、水域空間、水流連通性、水生態等條件，堅持系統治理、綜合治理和協同治理，充分發揮水土保持的“攔沙減淤、凈化過濾、調節反補、開源引流、減排增匯”作用，統籌水量、水質、水動能、水生態，協調上下游、左右岸、水域陸域，維系生態廊道，提升生態功能，保障生態安全。我國七大水系、十大流域片乃至各流域上中下游等各有不同，經濟社會特點和生態環境狀況有所差異，面臨的核心問題都具有獨特性。因此，流域保護治理的模式也不一樣，需針對流域具體問題因地制宜，科學施策。
持續提升水沙調控體系整體合力，保障江河長久安瀾
流域水土保持需維系適宜治理度以調控入河水量、沙量及其過程，水利樞紐需優化聯合調度運用以調整河道水流結構，進而塑造河道形態及有利于下游河道減淤和水庫庫容長期保留的水沙過程。因此，流域水土保持措施、控制性水庫與干流河道共同構筑河流水沙調控體系，對來水來沙過程進行科學調節，將天然狀態下不協調的水沙關系塑造為盡可能協調的水沙關系。
目前，黃河流域基本形成了以上中游水土保持、中游干支流水庫、下游堤防、河道整治、分滯洪工程為主體的“上攔下排、兩岸分滯”的水沙調控體系。未來精準布局黃土高原水土流失治理格局，構建動力強勁的水沙調控工程體系，塑造與維持黃河基本輸水輸沙通道，改造下游河道并解放灘區，維持黃河口相對穩定流路，以持續提升水沙調控體系整體合力。
長江上游以三峽水庫為核心的控制性水利樞紐工程陸續建成后，中下游防洪形勢有所緩解，但防洪安全仍面臨一系列問題。如：三峽水庫壩下河道發生長時間、大范圍的劇烈沖刷，局部河勢變化劇烈，岸線崩退、支汊發展、切灘撇彎等現象時有發生，庫尾變動回水區泥沙淤積問題較為突出。 穩定安全的河勢是堤防穩固和泄洪的基本保證，也是沿岸取排水口正常運行的基本條件。 為此，針對中下游河道沖淤與河勢控制，構建護岸、護底、潛堤工程，以及支汊串溝封堵工程和灘涂圈圍工程。 針對水庫泥沙淤積，通過沙峰調度、庫尾減淤調度和梯級水庫聯合調度，以“蓄清排渾”和“調沙提效”方式對泥沙進行實時動態調控。 針對三峽水庫蓄水運用后江湖關系變化，通過在湖泊出口建閘及其科學調度，調控兩湖水資源和濕地生態環境，以協調防洪、供水、航運、生態環境保護之間的關系。
優化水工程聯合調度，保護河口生境系統
河流泥沙是河道沖淤、河口地貌塑造、岸灘演變的主要驅動因子。江河入海泥沙銳減導致河口河勢不穩、灘槽易動、三角洲蝕退、航道回淤、海水入侵、污染累積和災害頻發。黃河口作為全球新生河口濕地的典型代表，自1999年小浪底水庫運行以來，淤積在河口三角洲前緣的泥沙量較1996年以前清水溝流路河口時期顯著減少，三角洲的淤長速率減緩，河口濱海區蝕退，濕地生態系統出現退化。長江口為徑流與潮汐共同作用的多級分汊和中等強度的潮汐河口，也因來沙量銳減致使河口近岸沖蝕，岸線崩塌，河道主槽容積擴大，江心沙洲縮小，威脅河口區域防洪安全、供水安全與灘涂濕地生態保護。
河口保護的基礎是河勢穩定。為此，針對新的水沙條件，需強化氣候變化和人類活動耦合驅動下河口系統穩定性及演變趨勢預測與預警，調控入海水沙量與動力過程，以維持河口及三角洲淤蝕平衡。穩定河口流路，減少海岸蝕退，維持自然岸線穩定，促進三角洲整體生態環境質量提升。黃河口需推進現行流路淡水濕地生態補水，實施主河槽、灘地及整個三角洲橫向連通，保證三角洲濕地生態系統的良性維持。長江口則需結合長江大保護背景，實施河勢穩定工程，培育灘涂，推進整治工程的生態化，保護優良的生態環境。
推進流域泥沙資源化利用，優化配置水土資源
多沙河流諸多問題的癥結在于泥沙，如何將泥沙作為一種資源與水資源一起優化配置和綜合利用，給泥沙以出路是解決河流泥沙問題的基本思路。泥沙具有自然資源的有效性、可控性和稀缺性，在系統考慮流域泥沙的離散性、吸附性、可搬運性等屬性，以及水沙不可分性、不協調性、時空分布不均勻性、產生異源等特征基礎上，實現對泥沙在全流域的合理配置與資源化利用。
流域泥沙資源優化配置涉及水力配置、工程配置、生物配置和機械措施配置等技術系統。資源化利用途徑則涉及直接利用和轉型利用等方式。在資源化配置時，通過流域面上梯田和淤地壩措施實現固沙保肥和攔沙造地，結合河道水庫攔沙、引水引沙、人工放淤、河槽沖淤、洪水淤灘、河口造陸和深海輸沙等，針對性地直接利用粗、細泥沙。同時，通過利用泥沙生產建筑用磚類、高端裝飾材料、型砂、微晶玻璃，以及改良鹽堿地等路徑實現泥沙資源的轉型利用。黃河三門峽水庫和小浪底水庫累計淤積泥沙約150億t，下游河道累計淤積約100億t，泥沙資源化利用潛力大。為此，從全流域視角按照干流泥沙空間歸屬地科學設置泥沙配置單元，并基于水沙運動特性與水沙關系協調性維持，優化配置保水滯沙、水庫攔沙、引水引沙、灘區放淤、挖沙固堤、河槽沖淤、洪水淤灘和輸水輸沙等利用模式，全面、科學、高效地配置泥沙資源。
結語
江河生態系統是一個有機整體，流域又是一個復雜的地域綜合體。國家“江河戰略”明確了新時代江河保護治理的目標與路徑，科學回答了如何處理好江河資源保護治理節約的優先關系、生態保護和高質量發展的協同關系、山水林田湖草沙生命共同體的耦合關系、流域與區域的統籌關系、水資源與生產力布局的適配關系等重大理論與實踐問題。江河泥沙問題作為全球性的難題，直接影響國家的江河保護治理、防洪減災和生態環境保護等諸多戰略對策。
受氣候變化與強人類活動綜合影響，我國主要江河水沙通量與水沙過程發生趨勢性變化，導致江河演變呈現新格局，河流生態及其生態功能發揮隨之發生正向或負向變化。面對治水新形勢，在強化對江河湖庫、河口演變及效應進行長期監測和跟蹤研究基礎上，堅持系統保護治理理念，科學確定流域適宜治理度，系統推進河流“量-質-域-流-生”協同修復，優化水工程聯合調度，持續提升水沙調控體系整體合力，保護河口生境系統，推進流域泥沙資源化利用，復蘇河湖生態環境，優化配置全流域水土資源，保障江河長久安瀾。
本文引用格式：
胡春宏，張曉明.我國江河演變新格局與系統保護治理[J].中國水利，2024（7）：1-8.
來源｜《中國水利》2024年第7期
作者｜胡春宏（中國工程院院士），張曉明
責編｜呂彩霞
校對｜熊璠
審核｜王慧
監制｜軒瑋
