黄河科考背景

黄河科考进展

黄河上游是黄河流域重要的水源涵养区，也是大型水电站建设的密集区和巨型滑坡易发区。上游科考队通过考察，取得以下认识：

（1）全球变暖加剧黄河上游冰川冻土区水资源演变的不确定性

受全球变暖影响，黄河上游水源涵养区气温升高、降水增多和多年冻土消融对上游水资源时空分布格局产生了显著影响。据统计，1950—2020年，青藏高原地区平均每10年升温0.3~0.4℃，是同期全球平均值的2倍。强烈的气候变暖导致冰川消融和冻土融化。青藏高原多年冻土面积从20世纪80年代的139万km²减少到2010年后的126万km²，30年间平均每10年减少4.3万km²左右。受此影响，青藏高原湖泊呈现快速扩张趋势，其水量在1976—2019年的45年间增加约1700亿m³。在未来气候持续变暖情景下，区域降水量将进一步增加，冰川和冻土融水量也进一步加大，黄河上游水量将呈现增加趋势。但是，未来黄河上游水量增加趋势能够持续多长时间，仍缺乏可信的预测和评估，需要进一步加强对上游气候变化趋势和冰川冻土融化速度研究，增强未来预测能力。

（2）黄河上游峡谷巨型滑坡灾害风险加剧

黄河上游峡谷段发育有一系列巨型滑坡，在降雨增多趋势的影响下，部分滑坡已出现局部复活迹象。调查发现，上游峡谷段共有滑坡876个，其中巨型滑坡22个，特大型滑坡116个，活动滑坡454个，主要分布于同德盆地、贵德盆地、尖扎盆地和循化盆地。基于SBAS-InSAR方法和野外勘察，相继发现贵德盆地席芨滩滑坡，尖扎盆地关相滑坡、夏藏滩滑坡、洋江沟右岸滑坡，同德盆地军功滑坡和循化盆地东庄南沟左岸滑坡等地表形变速率较大，其滑坡前缘、地形高陡的松散岩土体均表现出向临空方向滑动的痕迹，呈现明显复活迹象。如贵德盆地席芨滩滑坡在地下水作用下前缘局部复活，威胁前缘村庄人居安全和交通安全；同德盆地军功滑坡自1980年以来在降雨作用下出现持续变形，变形速率达到120mm/a，影响穿越滑体的G227国道和前缘乡镇，如遇强降雨和地震，滑坡体可能涌入黄河，对黄河上游拉加段造成严重威胁。建议对大型滑坡开展精细化监测，掌控滑坡变形特征及其影响因素，为开展针对性防控提供数据支撑。

（3）泥沙堆积和库岸滑坡对水电站正常运行产生潜在影响

黄河上游已建龙羊峡、拉西瓦、刘家峡等22座水电站。考察发现黄河上游部分地区水土流失严重，侵蚀泥沙最终汇入水电站库区淤积。目前泥沙淤积尚未直接影响水电站的正常运行，但其潜在影响不容忽视。研究调查了水利水电工程建设中塌岸、滑坡以及大型倾倒变形体产生的地质灾害问题，初步建立了茨哈峡水电站大型倾倒变形体的三维地质模型。室内大型物理模型试验揭示，当以6m/d蓄水速度工况达到稳定后，强烈倾倒-碎裂带内的块体位移约为17m，倾倒层状-块裂带内的块体位移约11m；当水位上升至初次蓄水位194m时，茨哈峡水电站大型倾倒变形体表层的强烈倾倒带开始发生倾倒垮塌。同时数值仿真模拟发现，若茨哈峡水电站大型倾倒体失稳滑入水库，将产生巨大涌浪，对水库大坝安全构成较大风险隐患。建议采取以开挖卸荷为主的应对措施，基本挖除正常蓄水位以上碎裂带岩体，保证倾倒体在蓄水过程中不发生大范围破坏。

2.中游

黄河中游人口数量多，能源资源富集，人与自然相互作用强烈复杂，是黄河流域重要的水土流失区，也是黄河流域生态保护和高质量发展的核心区和关键区。中游科考队通过考察，取得以下认识：

（1）黄土高原在生态恢复和水土保持治理方面有很多新思路值得推广

甘肃庆阳实施的“四道防线”固沟保塬模式，陕西延安实施的“山上退耕还林、山下治沟造地”模式，保护了塬面安全，增加了沟道耕地储备。黄土高原退耕还林还草工程虽取得巨大成就，经验值得推广，但植被重建要“以水定绿”，充分考虑植被建设与土壤水的合理平衡。库布其沙漠运行光伏治沙模式，构建板上双层发电、板间双层生态、板下双层养殖的“三双”立体生态光伏治沙，实现了治沙与经济发展的双赢；陕西榆林实施“四位一体”集雨补灌项目（沟道筑坝拦水、光伏发电提水、高位建池蓄水、坡地滴灌补水），为发展高效旱作节水农业探索出新模式。当前，黄土高原区生态和水土保持综合治理需要将该区域作为一个整体进行分区分类，系统贯彻黄土高原生态环境综合治理“26字方略”，即塬区固沟保塬、坡面退耕还林草、沟道拦蓄整地、沙区固沙还灌草，推进黄土高原综合治理迈入新台阶。由于塬面萎缩问题的严峻性和黄河“几字弯”攻坚战的紧迫性，固沟保塬和光伏治沙工作需要加强。

（2）农村地区乡村振兴模式不断探索生态与经济协调发展的道路

宁夏固原隆德县李士村、西吉县龙王坝村，陕西延安安塞区南沟村实施的乡村振兴模式取得较好示范效果，逐渐走出了一条生态与经济协调发展的道路。隆德县李士村积极探索农村产权制度改革和村级集体经济发展的有效运行模式，建立集体油坊、醋厂、肉牛养殖园区等经营实体。西吉县龙王坝村立足绿色、生态、休闲，将林下经济、乡村旅游结合起来，着力打造以生态休闲、民俗体验、“三农”乐园、研学旅行为主的乡村旅游目的地，目前龙王坝村年收入超过1000万元，不仅让村民奔上小康路，也让越来越多的人意识到“农村能人”在乡村振兴中的重要作用。安塞区南沟村昔日是典型的贫困村，土地利用率低，产业基础薄弱。近10年来，南沟村积极探索乡村振兴新道路，大力发展农业产业，组建股份经济合作社，将闲置低效土地确权入股，每年给合作社固定分红，建立起村集体、企业、群众之间的收益链接机制。

（3）对沙地沙漠区人工植被恢复与水资源承载力的制约关系认识不足

考察发现，对干旱缺水地区土壤水资源能够承载多少人工植被的认识不够，对“以水定绿”和合理利用黄河水资源的科学认识需要加强。以黄河“几字弯”为例，2035年将整体缺水超过70亿m³。目前，区域生态退化问题严重，湖泊湿地萎缩、地下水水位持续下降，已出现多个地下漏斗。另外，库布其沙漠420km沙漠锁边林已断距72km，特别是锁边林内大量杨树、沙枣树等成片死亡。科考队前期研究成果表明，黄土高原和沙地沙漠区大规模人工植树造林导致土壤水分显著减少，造成人工林生长受限甚至出现枯死现象。

（4）黄河“几字弯”风沙淤堵黄河河道，加剧“新悬河”灾变风险

受气候变化和人类活动影响，黄河“几字弯”沙漠入河区（腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和库布其沙漠）风沙水沙过程极其活跃，沙尘暴和高含沙洪水频发，导致大量粗沙汇入黄河河道，加剧“新悬河”灾变风险。调查发现，风沙流和河岸坍塌引发乌兰布和沙漠入黄区宽谷河段大量粗沙入黄，造成主河道淤堵，形成大摆动、多分叉、频游荡等不稳定“悬河”河道；库布其沙漠入黄区十大孔兑河段，高含沙洪水“沙坝堵河”灾害问题严重，常引发黄河“壅水倒流、毁堤决口”灾害事件。黄河“几字弯”砒砂岩区、风水复合侵蚀区、多沙粗沙区和沙漠入河区等脆弱生态环境系统的治理亟待加强。

（5）对极端气候产生的水土流失和灾害风险防范意识不强

当前，黄土高原极端天气气候事件频发，区域灾害风险越来越高。考察发现，黄土高原植被恢复沟坡，暴雨产生的“扒皮式”侵蚀溜滑现象十分普遍，是当前黄土高原水土流失面临的新问题。受全球变暖和极端气候的影响，黄土高原线形沟谷城县遭遇极端暴雨洪水的风险显著增加。2024年8月9日，陕西志丹县城遭受暴雨洪水灾害，原因包括两方面：一是突破历史极值的极端天气气候事件影响；二是基层部门风险防范意识不强，应对极端暴雨洪水的泄洪通道失效。

3.下游

黄河下游因长期淤积形成“地上悬河”，水沙关系不协调、河道游荡摆动等老问题尚未彻底解决，下游滩区仍有近百万人受洪水威胁。下游科考队通过考察，取得以下认识：

（1）近4500年是黄河下游洪水灾害频发的重要时期

科考队探查了黄河近5000年来河道流路摆动改道和演变特征，在下游冲积平原区发现了数处古洪水遗迹记录，获取了黄河全新世以来古河道变迁、古洪水淹没范围、黄河与湖沼演变关系的野外第一手资料。研究发现，下游地区的黄河演化大致可分为两个阶段，即距今约10000至4500年间，黄河下游河道相对稳定，湖沼水域发育；近4500年来，下游地区洪水灾害频发，且洪水发生时段相对集中在龙山晚期、商末、周代、西汉和北宋等时段。初步认识了黄河千年-百年尺度洪水及对人类社会的影响。

（2）减缓黄河下游淤积、确保黄河大堤安全仍然是未来治理的重点

调查发现，河道整治工程的实施和完善，提升了黄河下游主河槽行洪输沙功能，有效控制了游荡性河段的河势。通过疏浚河道、强化控导工程续建加固，以及险工险段和薄弱堤防段的治理，降低了黄河大堤的安全风险，构筑了保障沿黄人民生命财产安全的稳固防线。然而，由于“悬河”尤其是“二级悬河”的存在，黄河大堤临河侧地势低洼，部分堤段长年积水，一旦洪水漫滩，则存在较大顺堤行洪风险。在全球气候变化和大规模人类活动加剧背景下，必须紧紧抓住水沙关系调节这个“牛鼻子”，完善水沙调控机制，实施河槽和滩区综合提升治理工程，减缓黄河下游淤积，确保黄河大堤和沿岸安全。近期治理重点是通过水库调水调沙、河道整治和疏浚、悬河治理等手段，稳定游荡性河道河势，确保河床不抬高，减轻“二级悬河”不利形势。

（3）合理规划滩区类型、因滩施策是推进滩区生态综合整治的关键

黄河滩区位于主河槽和大堤之间，是行洪滞洪沉沙的重要区域。为解决滩区高质量发展问题，河南、山东等省份实施了大规模迁移安置工程，2017—2020年采用整体外迁和高标准村台建设等方式保障了下游滩区约90万居民的防洪安全。为解决居民迁出后面临的就业、社会融合等问题，建议加大国家投资，积极引导社会资本参与，推动居民迁建工程实施；加强滩区水源和优质土地保护修复，合理利用滩区土地资源，实施滩区国土空间差别化用途管制，开展滩区湿地生态保护修复，构建滩河林田草综合生态空间，加强滩区水生态空间管控，发挥滞洪沉沙功能，筑牢下游滩区生态屏障，可能是未来的一个发展方向。

当前，黄河科考取得初步成果和认识，但考察还不够系统、全面，远不能满足对黄河流域生态环境改善、水沙平衡调控和社会可持续发展等关键问题的需求，后续科考工作还有待进一步深入。

①科考组织方面，建议水利部、科学技术部、中国科学院等部门和机构联合，组织跨领域、跨学科的优势力量，深入、全面、系统地开展黄河上中下游全流域综合科学考察，从地球系统科学的视野系统考察和揭示全球气候变化和大规模人类活动对黄河安澜及黄河流域生态保护和高质量发展的影响，推动构建上中下游贯通一体的生态环境、水沙平衡和经济社会可持续发展的治理体系，提出适应和应对方略，为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略提供强有力的科技支撑。

②科考内容方面，建议上游加强对未来气候变化趋势、巨型滑坡风险和大型水电工程地质灾害的考察研究，建立健全重大地质灾害早期识别与风险预警体系，制定科学的防治措施；中游加强极端气候和大规模人类活动对黄土高原生态屏障安全的考察研究，尤其关注重点区域水土流失、暴雨洪水、链生地质灾害和人工植被土壤水分平衡问题，巩固黄河中游生态屏障功能；下游加强历史时期和现代黄河洪水灾害考察研究，重点关注极端洪水、悬河治理和滩区发展问题，准确把握气候演变趋势和洪涝灾害规律，突出黄河治理的全局性、整体性和协同性。

③技术方法方面，建议加强黄河流域“监测-模拟-预警”系统的构建，建立黄河流域多维多要素立体可视化的监测感知系统，集成物联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生技术等，打造黄河流域地球环境变化模拟器，在此基础上构建黄河流域生态环境安全预测预警和防控体系，提高未来百年黄河水沙变化和极端事件的预测预估能力，形成大江大河流域感知、模拟、服务一体化的创新技术体系与模式。