河流对人类活动的影响

1.1　河流对人类活动的影响

在无垠的宇宙时空，神奇而伟大的自然变革创造了生命和人类。它给人类的生存和发展提供了几乎取之不尽的物质资源，同时又给人类带来了各种巨大的灾难。地球这一生物生息繁衍的自然环境，同时也成为各种各样自然灾害的策源地。

纵观人类历史，社会的发展及经济文化的进步都与河流息息相关，河流两岸自古以来就是人类社会活动、发展的中心，对人类社会的发展和进步起着非常重要的积极作用。如幼发拉底河、底格里斯河造就了古代美索不达米亚的繁荣；尼罗河流域创造了辉煌的古代埃及文明；黄河、长江孕育了中华民族灿烂的古代文化。但河流有时也会给人类带来危害甚至严重灾难。

河流是水流与河床长期相互作用的产物，水流作用于河床，使河床发生变形；河床的变形反过来也作用于水流，影响水流的结构和形态。两者构成一对矛盾的统一体，既相互依存，又相互制约，使河流永远处于不断变化的过程中。水流与河床的相互作用是通过泥沙运动作媒介来实现的，有时水流挟带的泥沙较少，会引起河床冲刷，使河底高程降低，水中泥沙含量增加；有时水流挟带的泥沙过多，一部分泥沙沉积下来，河床淤高，水中泥沙含量减少。而河流这种看似无常的冲淤变化，却是万变不离其宗，即服从河流水沙运动的客观规律，也正是这些最基本的泥沙运动规律，构成了古今中外河流研究者探索的永恒主题，并推动着河流的生命齿轮永不停息地向前发展。

1.1.1　洪水对人类的危害

洪水是一种峰高量大，江河水位急剧上涨的水文现象，是自然环境系统变化的产物，其发生和发展受自然环境系统的作用和制约。天气系统的变化是造成暴雨，进而引发洪水的直接原因。

世界各国约有1%～2%的土地面积经常遭受洪水危害。仅根据1984年当年的不完全统计，因洪水灾害造成的损失，印度超过10亿美元，日本超过6亿美元，美国则至少有22亿美元。而且，洪灾损失在逐年增加，以美国为例，20世纪40年代由于意外洪水造成的损失年平均为1.25亿美元，60年代为3.75亿美元，70年代约为10亿美元。也就是说，在40年间损失增加了近7倍，同期由于水灾而死亡的人数增加了2倍。1993年夏季，由厄尔尼诺现象引起的暴雨袭击了美国密西西比河流域，降雨长达49天，导致了美国历史上最严重的洪水灾害。这场500年一遇的特大洪水几乎席卷美国整个中西部地区^[1]。

1996年7月中下旬，由于受中亚低涡的影响，新疆出现大范围强降水天气，降水范围达50万～60万km²，由西往东，暴雨倾盆，山洪滚滚，势不可挡。这次降水量之大、历时之长、洪水灾害之重、影响面之广是新疆有气象记录以来罕见的。暴雨导致新疆几十条河流同时发生百年不遇的特大洪水，洪灾波及乌鲁木齐、昌吉、石河子、塔城、巴州、哈密等10个地、州、市，32个县（市），给数百个村庄造成严重损失，100多万人受灾，数万人被洪水围困；阜康、呼图壁、巴里坤、托克逊、乌鲁木齐、南山矿区等6个县（市）的城区进水，数千栋房屋倒塌，造成严重的人员伤亡；数座水库溃堤，数10座水利枢纽被冲毁，上千千米干渠被破坏，200多亩（1亩＝666.67 m²）农田被冲淹，其中约130万亩绝收。新疆重要交通枢纽——铁路和公路的灾害损失更为惨重，兰新铁路、南疆铁路、北疆铁路多处冲断；全区7条国道公路、10余条省道均遭受不同程度的水毁，公路路基路面水毁里程达几百千米，冲毁桥涵100多座。当时正在施工中的世行贷款项目吐—乌—达高等级公路也遭受严重损失，大量路基、桥涵与防护工程被毁，同时还冲毁了价值数千万元的筑路机械、设备与材料^[2]。

1998年，长江、嫩江和松花江流域发生了历史上罕见的洪涝灾害，直接经济损失达2 000多亿元。从对长江中游三省的实地考察来看，这次特大洪水对灾区的危害主要包括4个方面：

①对灾区人民生活和财产造成了严重损失。

②对灾区的工农业生产带来严重影响。

③对灾区的各种基础设施，如水利设施、公路交通设施、电网与通讯设施、文教卫生设施等造成了严重破坏。

④减少了受灾省区的财政收入。

1.1.2　泥沙运动对人类的影响

泥沙运动是河流生命中的一个重要方面，对于多沙河流，则更是它生命的全部。黄河穿行我国9个省（区），奔腾入海。据统计，黄河流经的黄土高原，平均土壤侵蚀模数为3 700 t/（m²·a），为世界平均值的27.6倍，进入黄河的泥沙多年平均为16亿t^[3]，是举世闻名的多泥沙河流。

黄河的功过，多归因于泥沙。黄河的多沙虽然带来很多问题，但也是一种自然资源。一方面，黄河在流经平原地区后形成的悬河状态，曾给两岸人民带来严重的洪水灾害，甚至生存的威胁。历史记载：自西汉到1949年新中国成立前的2 000多年间，黄河下游决口1 500多次，并有多次大的改道，造成3年两决口的悲惨景象。另一方面却又塑造了广阔的黄、淮、海大平原，使之成为中华民族发展过程中繁衍生息的中心地带。数千年来，泥沙处理的得失，成为黄河治理成败的关键。由于对河流泥沙认识的局限性和社会制度、生产力发展水平等因素的制约，我国历史上的洪水灾害频繁。黄河每次决口，水毁沙埋，沿途庐舍、人畜荡然无存，给两岸人民生命财产带来巨大损失，泥沙问题因此被水利界看作是治黄之症结。为利用河流有利的一面，克服有害的一面，人类一直在同大自然进行长期的斗争。随着在泥沙理论和实践技术上取得的重大进展，对黄河的治理，逐步形成通过“拦、排、放、调、挖”进行处理和利用泥沙的方略，对确保河流伏秋大汛的安澜起到了重要作用。

1.1.3　综合利用河流资源

从整体上来看，人类与河流的关系包含着3个阶段，即过去受河流摆布的阶段、现在利用与改造河流的阶段和未来在某种程度上控制河流的阶段。新中国成立以来，在我国的主要河流上修建了数以万计的水库及各类水利工程，加高、加固了堤防，并正以越来越大的规模利用和改造着河流。

修建水库是人类开发、治理河流的重要手段之一。兴建大库容、高水头的水库是开发河流、综合利用水资源的一种重要方式。从20世纪50年代末起，按照“蓄水拦沙、梯级开发、综合利用”的规划思想，开始了对黄河大规模的治理，在黄河干流上先后建起了三门峡等一批控制性工程。修建大坝后，首先在大坝上游形成很长的水库区，使库区回水变动段下游内的滩险可全部淹没，航深增加，航道条件大为改善。但由于蓄水，库区河道水位抬高，流速降低，使卵石及一部分泥沙在库区内落淤，这使得水库有效库容减小，缩短了水库的使用寿命；另一方面，回水变动区泥沙的堆积会影响通航，并引起水库“翘尾巴”现象的发生，影响上游码头营运、取水口取水、支流河口的航运等。由于以前对黄河泥沙淤积的严重性和危害性估计不足，对黄河中游水土保持工作的进度和效果过于乐观，致使一些枢纽投入运行后就出现严重问题。

葛洲坝枢纽建成以来，坝下较长河段都发生冲刷，河床下切，水位下降，以致葛洲坝船闸下闸栏水位下降了0.6 m；在丹江口水利枢纽下游，由于清水冲刷，下游河床冲淤变化剧烈、崩岸严重，仅宜城县就有50 000亩良田崩塌于汉江中。

三峡工程规模巨大，影响深远，其兴建属于千秋大业的超大型工程。根据治理黄河的经验，三峡工程组织全国优秀专业人员和高层次专家进行论证和联合攻关，对修建三峡工程后的库容减少、库区泥沙淤积、回水变动区的水沙运动、通航、环境等一系列问题进行科学论证。既考虑修建三峡工程后产生的发电效益，提高长江中下游防洪效益，也充分考虑如何减少泥沙淤积对通航、水库回水末端的城市环境、防洪等问题，最后制订方案，实施工程建设^[4]。

当前人类正处于利用和改造河流的阶段。要处理好水资源开发利用与生态环境的协调发展这一重大而又复杂的问题，需要对各类大型水利工程兴建后所开发河流的复杂响应规律有深刻认识。在西部大开发中，像新疆这类严重缺水的干旱区，掌握该地区的河流特性，使其极为珍贵的水资源得到合理开发利用，无疑具有重要意义。这就涉及内流河的水沙基本规律研究^[5]，而这正是本书要研究的主要问题。