黄河治本论

张含英

治本与治标原属相对名词,本无严格之定义。以黄河而论,每谓下游之治理属标,上中游之治理属本。然修堤防洪为主要工程之一,焉得因其在下游而称为治标?兰州之护岸工程,仅保城厢之坍塌,又焉得因其在上游而称为治本?又每谓有临时性工程属标,永久性质之工程属本。然于各沟壑中修柴坝以拦淤,原为减少河水含沙之根本办法,何得因其为临时性而称为治标?潼关之石护岸工程,主要目的在于保护县城与陇海路基,又焉得因其有永久性而称为治本?又每谓工程之关系局部者属标,关系整体者属本。然以上述之拦淤柴坝论,虽为局部设施,何得称为治标?旧属山东段之黄河,往年几全以楷埽控制整个河道之形势,有焉得称为治本?又每谓头痛医头,脚痛医脚者属标,根理病源者属本,虽近似之,而仍未尽合也。如堤卑增高为当然之设施,何得以头痛治头而称为治标?堤决堵口,亦为必然之措置,又焉得以根治泛区,而称为治本?凡上游与下游,临时与永久,局部与整体,标治与根除,皆有相对之意义,以之名各项工程,皆有其恰当之处所。例如开封柳园口之石护岸,可称为黄河下游之局部工程,又可称为较永久性之护堤治本工程。例如荆峪沟之柴坝可称为渭河支流之防冲治本之临时工程,惟以一连串之形容词冠于一件工程,每为一般人所不惯,且其意义反欠显明,故治本与治标二词,依然为社会一般所沿用。

又如和合建筑用之混凝土,其原料为石块、沙子、洋灰与水四者,缺一不可。设渭水为混凝土之本,则不免偏于主观看法。盖以无水固不能和成,缺洋灰亦属不可,岂得谓洋灰为标?欲得优良之混凝土,第一、四样之本质必合乎标准;第二、四者之数量必得适当之配合。治河之法亦若是。第一,各项工程必合乎安全适用、简单与经济之条件;第二、各项工程又必得适当之配合。如是则难以分其标本与宾主也。然治标与治本二词既为社会上一般所沿用,故特就其意以申论之。

苟客有问曰:“黄河治本之法为何?”曰:“掌握五百亿公方之水流,使能有最大之利用,为最小之祸患耳!”若欲达此“最大”与“最小”之目的,不论工程之在上游与下游,临时与永久,局部与整体,标治与根除,但须有最适当之配合,而又各能最“合乎安全、适用、简单与经济”之条件。综合此一切有关之工程,统称之为“掌握五百亿公方水流”之工具,所以如此作答者,盖深知客非欲推敲治本之名词,而意在不以治河之现状为满足,追求更进一步之解决耳。

五百亿公方之水流,为黄河在陕县全年下泄之平均流量。惟流量之变化在一年之各季中极不均匀。大体言之,每年以十二月或一月为最小,其升降变化亦少。三四月间雪山解冻,流量增加。五月间复现低水,常有小于冬季者。七八月为雨季,最大流量出现,而水流之升降迅速,变化亦大。九十月雨量渐小,惟以土壤中饱含水份,苟遇暴雨,洪流可再现。惟自十月下旬水即消落。今仍以陕县为例,一九四二年八月最大流量为二万九千秒公方;一九二七年一月最小流量为一百五十秒公方。二者相比成一百九十三对一。由此可见黄河高低水位相差之大,并足以说明自然形态之水流,既难得利用,而为害且甚也。

水之利用,约略言之可分三种,即灌田、利运与发电是也。欲利河水以灌田,则必于农产需水之时有最大之水流,始可得最大之利用。而黄河大水之时适为多雨之季,亦即在于夏季与早秋。余时水流低落。是以自晚秋以至来年初夏,可用之水颇少。为以数字说明,今特统计黄河在陕县二十七年(一九一九年至一九四五年)水文记载,得知流量按月分布之情形。下表为各月流量占全年流量百分数之平均值:

历史上第一个治黄河水的人(70年经典论文回顾)(1)

七、八、九、十等四个月之水流占全年者百分之六一·二一。换言之,以全年三分之一之时间,得全年三分之二之水流也。在此时期虽植物繁茂,而正值多雨之时,农田需水较少。流水如逝,毫无可用。迨夫田野干旱,又当河水枯涸之时,无多可用。是故欲得灌田最大之利用,必须掌握全年之水流,听候调遣,使多者蓄之,涸时济之。

再则一般天然河道,最利航运之季,为中水之时。洪水时期,水流汹涌湍急,率多停航。低水时期,沙滩横生拦阻,载重难行。是故航运对于水流所要求之调节,又与灌田者不同。换言之,河槽之内须有经常不断之最惠水流,俾四季可以畅行无阻也。然此非一般天然河道之所常能者,是则又有赖于施以掌握之工具矣。然以黄河乏流量较少,而下游又经冲积平原,滩浅散漫,若仅事掌握水流,尚不能达利运之最大效能,故又须从事河道之调整。换言之,尚须掌握河槽听人指使,不令其任意变动之也。(阅者对上称黄河之流量较少一句,请勿误解。盖以黄河流域七十七万平方公里,年平均流量得五百亿公方,实不为多。而黄河为患之一因,为由于升降变化之倏忽,请参阅下文。苟将来水利大兴,必又感黄河水之不足分配也。)

欲利用河水以发电,最惠之水流为四季相同。此点与利运所需者颇相似。盖以发电之多寡与流量成正比例。而水机之最大效率又有一定限度,苟水流变化不常,效率低减,甚为不利。且供电出售最应一律,否则供给不常,用户对于用电无从计划,必不敢赖以从事工业之开发,因而影响销路,难得最大之利用。关于发电一项,除掌握水流之外,又须兼顾河势。盖以发生电力之多寡,又因水头而变也。所谓水头,即水面降落之多寡。解说水头之显明事例为瀑布,如瀑布落十公尺,则称其水头为十公尺,落二十公尺,则称其水头为二十公尺。近代发电之法,多为人造水头,即于河中筑坝,拦水抬高,则可利用之也。然河道之形势不一,地质之构造不同,各项利用之目的须兼筹,施工之便利须并顾,未必尽为发电最有利之条件。是以如何善用河道每尺下降之坡度,俾发生最大之电力,则又在于善为掌握之也。

黄河为患之天然原因,为水流之变化倏忽,与大小悬殊。冬季水小,难以维持适当之河道。迨水流高涨,河势遂改,险工与平工时有变迁,防守困难。历年决口多在平工,盖由是也。至于所谓升降倏忽者,乃指洪峰之来也突兀,去也倏忽。来时漫滩薄堤,淘底冲岸;去时底尚未淤,而水面骤落于一般应有者之下,岸边尤湿,又失去顶托拥靠之力。于是淘根坍岸,险象环生。即一般所称之险工在落水也。是故无论为涨为落皆属危险。固不仅在于水大难容,因而漫溢也。(参阅拙著《河患之原因》。)欲防制漫溢与溃决之危险,必须能掌握水流,使其储洩得宜。当洪水之涨也,则节储之,或分洩之。如是则下游河道内之最大水流,可在最大安全限度以内。再于此限度以内,从事下游河道之整理,与堤防之修筑,则水患可除矣。

谈未竟而客已不耐,频以泥沙问题相询。是亦诚为黄河为患之天然原因之一,为人人所关怀,而难以解决之者。今仍以陕县为例,依据二十五年(一九二○年至一九四四年)观测之结果,平均每年输送之泥沙约为十九亿公吨(平均约为每秒六十公吨);换言之,平均每年约为十三亿公方(平均约为每秒四十公方)。黄河最大之含沙量在一九四二年,以重量计为百分之四六·一四。(干泥沙之重量,除以水与泥之总重量。)兹再将二十五年间平均各月占全年含沙量之百分数,列表如次:

历史上第一个治黄河水的人(70年经典论文回顾)(2)

自此即可见七、八、九等三个月之泥沙,占全年者百分之七四·六八,七、八、九、十等四个月者占全年百分之八四·三二。换言之,以全年三分之一之时间,约得六分之五之泥沙。四个月中之泥沙数量,较之水流数量,所占之成数尤大,亦可自以上二表见之。其中尤以八月为甚,盖水流占百分之一八·九三,而泥沙占百分之三九·八四也。由是可知泥沙为害之巨在于八月,其次为七与九月。

泥沙之来源为何?以包头五年(一九三六与一九三七年,及一九四一至一九四三年。)之统计言之,平均每年约为二·二亿公吨,亦即约为一·五亿公方。其量仅当陕县者百分之一一·六耳。可知下游泥沙之来源,在于托克托以下。上游之泥沙,或淤积于宁绥高原上也。龙门五年之统计得平均每年约为一一亿公吨,亦即七·四亿公方,约当陕县者百分之五七·九。潼关五年之统计得平均每年约为一二亿公吨,亦即约为八·一亿公方,约当陕县者百分之六三·二。由此可见托克托以上之泥沙,为患下游者则极轻微也。

河中之泥沙由何而来?一由于田野沟壑之冲刷,一由于河槽岸底之坍淘。二者所占之成分,现尚难确知。其来自田野者则由于雨水冲击地面,土随水流,及水势渐大,冲地成沟,崩溃坍陷,土质益增,辗转而入于河。盖以黄河流域多黄壤,质轻性松,最易冲刷,是以河中泥沙特甚也。其来自河道之本身者,则以水势之涨落,冲力与挟力亦随之变化,故因水流挟带泥沙之多寡,或冲或积。冲则坍岸淘底,淤则造滩淀河。至于二种来源之多寡,作者于《黄河沙量质疑》一文中,曾估计来自田野沟壑之泥沙,约当陕县沙量百分之二七。换言之,全年泥沙之来自坍岸与田野之比,约为三与一也。然以资料短少,尚未敢剧作定论,姑存之以为来日参考之一助耳。

根治泥沙之法当为防制土壤之冲刷,并掌握河槽之变化,以减少河内泥沙之来源,与夫河槽之冲积。然泥沙之为患,由于水之冲积,故根本上欲掌握泥沙,仍在于掌握水流也。

然则水流之来源为何?今先论洪水。一九四二年陕县之最大流量二万九千秒公方,其百分之七十五来自包头至龙门一带(包头至潼关间之流域面积为一八三·八○○平方公里。)而来自包头以上者仅占百分之七·二,一九三三年陕县最大流量二万二千六百秒公方,其百分之七十二来自泾渭区,(泾渭等流域面积为一三六·七九○平方公里)而来自包头以上者仅占百分之九·七,一九三七年陕县最大流量一万六千五百秒公方,其百分之五十二来自潼关至陕县一带,(流域面积仅五·四○○平方公里;惟根据一九四九年洪水之研究,推测一九三七年潼关之记载或有错误,不可置信。)而来自包头以上者仅占百分之十六;一九三五年陕县最大流量一万八千二百六十秒公方,其来自上述三面积者约相若,而来自包头以上者仅占百分之十。更就包头九年间水文之统计言之,包头之最大流量在一九四三年七月二十四日,为四千三百一十秒公方。其涨水时期,又不与其他三面积者相重也。由此可见下游之水患,受托克托以上水流之影响者无几。

然托克托以上之水流,对于洪水之供给虽属微鲜,而于下游全年之接济则极丰盛。盖以上游富有蓄水作用,源远流长,使下游冬季不涸,中水将济,利莫大焉。今就沿河各地平均之全年总流量择要列表如后,由此可见皋兰水流对于全河之重要性:

历史上第一个治黄河水的人(70年经典论文回顾)(3)

陕县水文记载起自一九一九年,初数年间之水流较低,近几年者较高。其他各站除泺口之记载始于一九一九年,三年后即中断外,余多起自近年,如皋兰自一九三八年,包头龙门潼关皆自一九三四年。是以上表中陕县之数字较低。至若论及近十一年之陕县流量,平均全年流量当在五百亿公方以上,可以下表见之:

历史上第一个治黄河水的人(70年经典论文回顾)(4)

自此可见陕县流量,近年较往年为略高,或以观测之精确程度不同,或因周期性使然。惟自此十一年之统计论,全年平均流量约为一·六五○秒公方,全年总流量约为五二二亿公方。以此为准,皋兰全年流量占陕县者百分之六十五,包头者占百分之五十二。包头虽在皋兰下游,然以灌田用水,及流缓荡漾,蒸发渗漏较多,数量较低自属可能。然上游水源几占陕县者近七成,亦可见其重要矣。为更显明其重要性起见,又可自每月之平均流量比较之。下表为得自皋兰六年,包头九年,与陕县二十七年之统计,用以表示各该站每月之平均流量,以秒公方计,以及皋兰与包头占陕县流量之百分数:

历史上第一个治黄河水的人(70年经典论文回顾)(5)

陕县二十七年之统计较近年为低,前已言之。然为一般讨论计,此表姑仍引用之。自此可见皋兰水流之丰盛。冬季与初夏之供给与下游有特殊之利益。包头所占陕县水流之百分数较为均匀,一般皆在半数以上,尤为下游低水之所赖。故上游之水流,除无碍于洪水外,复为下游济涸之源泉。

黄河水流与泥沙之情况既已略得梗概,则欲“掌握五百亿公方之水流”,应从何处入手可以知之矣。盖以为防洪计,则必能节蓄托克托以下三区之水流,平抑暴涨,保持三区之土壤,减低冲刷。所谓三区者,托克托至潼关一带,泾渭流域,及潼关至郑县一带是也。至于水流与泥沙之输于下游者,对水流必能掌握之使安全泄流于河槽之内,或作局部之分泄;对泥沙必能掌握之使冲积得宜,而无淤淀淘坍之危。为兴利计,则必能掌握本支各流及上中下三游之水流及河坡,使滴滴之水尽归于用,寸寸之坡皆能生利。如是始可“使能有最大之利用,为最小之祸患”也。

然则掌握五百亿水流之工具为何?今先以掌握为患之洪水论。黄河中游之托克托至孟津峡中,可以建筑水库,节蓄洪水,但将洪峰节除,便可无害于下游。如是,可以根据下游现有之河道,计算其安全容量,而定节蓄之限度。或先计算中游各库对洪水之节蓄量,而定下游河槽之容量,苟下洩之量仍不安全,再作分洩计划。亦可同时从事各游与各种计算,而比较之,俾得安全、适用、简单与经济之安排。至于掌握下游之河槽,则为于规定适合之断面后而固定之,是则有赖于护岸与巩堤之工事矣。

至于掌握为患之泥沙,则须将工作推展于流域之田野上。土壤冲刷对于农产之为害,及其防制办法,作者曾为专书论之(土壤之冲刷与控制)。此等工作不只与防患有关,且为保持田野富源,增加农业生产之重要措施。治理之法,约略言之,对田野为土地之善用,(农作、草原与森林三者,须按地形与土壤划分使用,不可乱为。)地形之改变,(采用新式阶田之法。)农作方法之改良。(采用等高种,轮种等法。)对沟壑则先行阻止其扩大,渐而恢复其生产。(建设临时性或永久性之截土坝,并计划种草植树。)对河糟之防御,则为使之固定。(护岸与巩堤。)

以言利用,则三种目标——灌田,利运,发电——皆须先使水流有节。达此目的之有效方法为储蓄。掌握之范围不仅在于中游,且须及上游及各支流,是则上中游与各支流之水库尚矣。此等水库与防洪水库可以合并为一,相互运用。至于灌田或以地高水低,不能自由灌注,则可用所发之电力以升高之。而利运又须调整河槽,施以适当之工程,则又可与防洪之固定河槽工事联合举办也。(二者之目标与需求皆有不同,但因同在下游,工程上必有以连系之也。)

至各掌握工具之计划,以及各计划之配合,则千头万绪,非本文之所尽,亦非作者今日之所尽知也。然黄河确有此天赋之适合环境,并可能掌握此天赋之资源,则敢断言。拙著《黄河治理纲要》会列举之,黄河治本研究团之《黄河上中游考察报吿》亦论及之。今者各有关机关,及关心人士所从事之计划与研究,颇多属于黄河治本工作之全部或一部,且亦为国人所早欲得而解决之者。是故吾人对于黄河应深加认识,以计划“掌握五百亿公方之水流”之方案,俾黄河能早日改善,得获“有最大之利用,为最小之祸患”之成果。今特揭其梗概,布其远景,以为进一步研究与计划之发凡耳。

总之,欲根治黄河,必具有各工程之计划,经济之计划,以及其配合之总计划,再按步逐年实施,始克有成。非可以一件工程便能奏效,亦非可以一劳而永逸者也。换言之“治理黄河应上中下三游统筹,本流与支流兼顾,以整个流域为对象,而防制其祸患,开发其资源,俾得安定社会,增加农产,便利交通,改进工业,因而改善人民之生活,并提高其文化之水准。”此黄河治本之原则也。

(本文原载于《新黄河》1949年创刊号)

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