京杭大运河是世界规模最大的人工运河，也是我国唯一一条纵贯南北的商业航道。从上世纪70年代以来，黄河以北的大运河因缺少水源供给而趋于没落，逐渐出现河道萎缩、岸线退化、断水断航的现象。
2022年4月，人民网发布了一则重磅消息：大运河将在今年实现全线通水！而广大网友更关心的则是：全线通水后，大运河能否实现全线通航？客观来看，大运河全线通航的最大难点就在黄河，今天我们就来分析一下“运河穿黄”究竟有多难。
大运河全线通航，最大难点为何在黄河？黄河是大运河局部断航的直接原因。自19世纪中期黄河改道以来，大运河济宁段和聊城段被拦腰截断，古运河被分成了南北两段。上世纪60年代，梁济运河工程开挖，我国曾以此为契机尝试修建连接大运河与黄河的入黄船闸，但工程建成后却无法投入使用，原因还是在黄河上。
黄河是世界含沙量最大的河流。近年来，我国在黄土高原大力推进植树绿化工程，水土保持初见成效；中游及上游相继规划并建成了梯级水库群，也起到了一定的拦沙作用。由于治理得当，如今的黄河正在呈现出“变清”的趋势，泥沙含量较往年有所降低。
黄河小浪底水库
据统计，黄河下游年均输沙量曾多达16亿吨，每立方米含泥沙35公斤，水沙矛盾非常明显。而根据《黄河泥沙公报》，黄河干流水文站的实测输沙量呈减少趋势：在1950~2020年，三门峡、小浪底、利津等站的实测平均输沙量多在7~9亿吨左右，而2019~2020年的输沙量则普遍下降到2~4亿吨。
黄河重要水文站分布
但要实现通航，目前的泥沙现状依然是不小的挑战。尤其是在汛期，小浪底、三门峡等水库联合启动调水调沙工程，大量泥沙从库区倾泻而下，花园口最大实时流量可达4000m³/s，一个洪水期就有可能淤平引航道，导致航运瘫痪。
汛期排沙
另一个难点和地势有关。大运河的地形剖面图如下所示，可以看到黄河-东平湖段的高程最高，其水位高于南北两岸的运河水位。所以要想实现通航，就必须采取措施跨越这一地势的阻碍（南水北调东线的梯级扬水工程也是受到了地势差的直接影响）。再者，即便成功把船舶送入了黄河，还需要考虑到船只吃水的问题。
京杭大运河地形剖面图
黄河到了下游，水面变得宽阔，河床平坦，河滩众多，天然水深只有1米左右。而大运河内1000吨级以上的船舶，其吃水深度也在2米以上，根本无法顺利穿黄。此外，黄河下游的水位落差较大，丰水期河面一片汪洋，水沫线几乎与岸齐平；而在枯水期，岸边则露出几公里宽的台地，河底沙洲肉眼可见。因此，多变的水位也难以保证通航的稳定性。
枯水期的黄河郑州段
平交穿黄和立交穿黄，哪一种方案更好？大运河穿越黄河，常规方案有两种：一是平面相交，二是立体相交。
平面相交简称平交，是指运河水和黄河水直接贯通，我国也确实曾在梁山处设置船闸，但目前已经废弃。好端端的船闸为什么会废弃呢？主要原因有二：1，黄河泥沙含量大，水位波动幅度也大，不确定因素多，通航的质量难以保证。2，通航设施建成后，通航尺度也是控制难点，必须人为定期清理淤沙，导致维护成本大大提高。因此，从经济性和稳定性两方面来考虑，平交方案并不可取。
可能有人会说了，可以在平交穿黄点的下游再修建一个拦河水坝，截流蓄水后，上游穿黄点的库容变大，在枯水期也能保证通航的最低水位。而且根据黄河的泥沙淤积特点，坝前的水流也会变慢，泥沙会加速下沉，这样就可以延长通航设施的寿命，降低维护成本。
万里黄河第一坝：三门峡大坝
但事实上，在黄河下游建坝的隐患极大，会严重威胁行洪安全和排沙调度。首先，建坝会导致下游河床进一步抬升，“悬河”的风险指数也将提高，泥沙若得不到及时疏通，后果不堪设想。其次，根据全国内河高等级航道规划，未来黄河下游也将实现通航（小浪底、三门峡水库未建船闸），如果再建拦河水坝，下游的天然航道也会被阻断。
目前，呼声最高的方式还是立交穿黄，也就是通过工程手段避免运河、黄河直接交叉。立交穿黄方案又可分为两种，第一种是向下开挖隧洞，即“黄河在上，运河在下”；第二种则是设计渡槽，即“运河在上，黄河在下”。我们分别来看。
先看隧洞方案。该方案在公路、铁路以及输水管道的建设中都有广泛的应用，但对于通航隧洞而言，技术难度则更高，既要考虑采光、通风、控制水位等问题，还要考虑到自然灾害和人工救援的问题。为保证通航安全，隧洞的路线对黄河地下的地质、水文要求也很高，不能建在含水层和容易发生不均匀沉降的软基上。
在实际应用方面，我国已有成功的先例。汉江某水利枢纽的施工导流隧洞就曾作为暂时性的通航隧洞，实现了船只通航。在乌江构皮滩枢纽的升船机设计中，也设置有一条长达371米的通航隧洞，和渡槽、明渠搭配使用。
乌江构皮滩枢纽
但总体而言，该技术在国内并不成熟，对于“运河穿黄”这样的大工程而言，相应的技术难度、工程规模、投资成本都难以预计。从技术的成熟度考量，隧洞穿黄方案也并不是最理想的方案。
最后来看渡槽方案。大家对渡槽设计应该并不陌生，大运河在穿越淮河时就采用了这种方式，这也是亚洲最大的水上立交工程：淮河入海水道-大运河立交。从高空俯瞰，大运河和淮河相互交错而不相通，上可通航，下可输水，堪称中国内河航运史上的奇观。
在引江济淮工程中，我国也成功落地了主跨110米变桁高拱桁的组合式桥梁方案，这又是一项世界级水桥工程。相比而言，采用渡槽跨越黄河的技术更加成熟，而且工艺简单，也便于通航管理和设施维修，这是目前可行性最高的穿黄方案。
综合来看，渡槽方案很可能是实现大运河全线通航的关键，但这种方式也有缺点。
黄河下游两岸间距超过10km，对渡槽的长度要求很高。目前，世界上规模最大的渡槽是德国的马格德堡水桥，该水桥全长仅918米，其中有228米横跨在水面上，其余690米建于路基。即便如此，该水桥的钢筋工程量依然达到了2.4万吨，混凝土用量超6.8万m³，德国历经6年、耗资5亿欧元才打造完成。
马格德堡水桥
而在黄河，渡槽的长度要求更高，建造难度也更大。为节省成本，有专家提出了宽轨 活动船箱的方案：将船只搭载在船箱车内，下置轮轴，借钢轨跨越黄河。这种方式和渡槽方案类似，但不同点也很明显：单轨只能允许船只单向通过，若要实现双向通行，就必须建设双轨铁路；当船体被置于船箱中后，也无法再自由航行，只能通过动力装置沿铁轨的路线行进。
目前，该方案在俄罗斯已有应用，西伯利亚叶尼塞河的某斜面升船机就是利用这种方式过船的，通航规模达2000吨级。至于该方案和渡槽方案究竟哪一种更好，还需要专家学者进一步研究探讨，技术、成本、文化意义等都是重要的考虑因素。
总结京杭大运河是一条世界级运河，至今仍发挥着重要的供水、运输、航运功能。作为我国的内河干线之一，京杭大运河正在成为实质意义上的“黄金水道”，实现全线通航是华夏子孙的共同心愿。
大运河全线通航，最大难点在黄河。只有穿越了黄河，2500余年的运河历史文化遗产才能得到真正恢复，南北经济循环也将更加畅通。对此，我们拭目以待！
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