治黃的挑戰和對策：來自歐美治河史的啟示

陳蘊真 江恩慧 李軍華

摘 要：回顧歐美典型大河的治河史，有助于治黃工作放眼長遠、科學決策，也有助于找準當下需要關注的問題。分析萊茵河、密西西比河和科羅拉多河的治河史，顯示歐美治河已走過筑壩渠化大開發、治污和生態保護三個階段。作為先發國家，歐美治污成功的關鍵是科技創新推動流域實現高質量發展，但過度開發已給可持續發展留下難題。治黃事業要實現跨越式發展，必須實施流域社會經濟、水資源和水生態的一體化管理。建議成立黃河保護委員會，作為治黃系統工程的最高決策機構。加強流域發展戰略研究，開發多目標決策模型，全面提高河流的動態監測能力，加大“產學研用”聯合攻關力度，以便開展高效的跨領域循證決策，提高適應性管理水平，創新符合生態文明理念的治黃工程。

關鍵詞：黃河流域管理;萊茵河;密西西比河;科羅拉多河;治河史;高質量發展

Abstract：A review of the history of river managements of large rivers in Europe and America can help to take a long-term view， make scientific decisions and identify major current issues in the Yellow River management. The history of managements of Rhine， Mississippi and Colorado rivers show that developed countries have gone through three stages of the development of damming and channelizetion， pollution control and ecological protection. As first developed countries， the key to the success of pollution control is high-quality development of river basins that has been promoted by scientific and technological innovations， but over-developed has left many problems for sustainable development. For the Yellow River management， in order to meet the goal of leapfrogging， integrated management of basin society， economy， water resources and water ecology must be implemented， with the Yellow River Protection Commission as the highest decision-making body. Researches on basin development strategy， multi-objective decision-making models， comprehensive river dynamic monitoring and joint efforts of “industry-university-research-application” to tackle key problems were necessary to carry out efficient cross-sector evidence-based decision-making， improve adaptive management skills and expedite innovations in sustainable engineering.

Key words： Yellow River basin management; Rhine River; Mississippi River; Colorado River; history of river management;high-quality development

新中國治黃70年，取得了輝煌成就。但氣候變化的高度不確定性和中國社會經濟快速發展，給治黃帶來巨大挑戰。2019年習近平總書記在黃河流域生態保護和高質量發展座談會上的講話，標志著“生態保護”列入主要治黃目標、治黃要實施跨越式發展。這為黃河治理提出了更多、更高的目標。

近兩百年來，歐美國家治河走“先破壞再治理”路線，已進入河流修復、生態保護階段。應用系統思維，從科技進步、社會經濟發展和治河活動互動的角度，回顧和分析歐美治河史案例，有助于我們研判大勢，主動謀劃，發現問題，防范風險。本文回顧萊茵河、密西西比河、科羅拉多河的開發與治理歷程，結合中國國情，評述歐美大河治理的經驗和教訓，闡述黃河治理面臨的挑戰、對策和值得研究的科學問題。

1 歐美大河開發與治理簡史

1.1 萊茵河開發與治理簡史

萊茵河長1 320 km，流域面積18.5萬km2，年徑流量740億m3，流經歐洲9個國家。1815年萊茵河被定位為國際商用航道，同年萊茵河委員會成立。萊茵河下游的河床、河道和水系被重新設計，以提高航運能力。便捷的航運促進煤鋼工業發展，下游污染日益嚴重，水資源很快變得緊缺[1]。1899年魯爾大壩協會成立，修壩建庫，提高供水能力。從1900年到1940年，萊茵河的支流魯爾河年耗水量從2.2億m3飆升到10億m3。20世紀20年代，卡普蘭式水輪機將水輪機運行效率大幅提高到84%，水力發電技術成熟[2]。在上游，瑞士巴塞爾通航，大規模開發水電資源。工業興起，污染蔓延到上游，各種化工廢水直接排入萊茵河。漁業資源急劇減少，鮭魚捕撈量1885年為22.5萬條，20世紀50年代捕撈量降為0[1]。

1950年，保護萊茵河國際委員會（ICPR）成立，使命僅為評估水質。隨后煉油和石化工業興起，污染物危害越來越大。1963年沿岸各國簽署《伯恩協議》，賦予ICPR主持年會和起草國際條約的權力。萊茵河治污取得了政治承諾，但因忽視源頭減排，故水質繼續惡化。1967年，歐共體成立，推動經濟高速發展。20世紀70年代中期，萊茵河水質達到史上最差，沿岸國家又簽署了一系列治污協議。由于缺乏有效的治污技術，因此治污協議依然無法充分執行，水質未顯著改善[1]。

1986年瑞士巴塞爾桑多茲化工廠發生安全事故，近1 300 t化學品泄入萊茵河，水生態遭嚴重破壞[3]。1987年各國批準實施“萊茵河2000行動計劃”，目標是治污和恢復水生態，并把到2000年在萊茵河上重建穩定的鮭魚群作為水生態恢復的重要指標。短短幾年內水質大幅提升，水生態得到恢復，20世紀90年代初鮭魚群就重返下游的錫格河[1]?！叭R茵河2000行動計劃”取得巨大成功，是多因素共同作用的結果：從上到下治理意愿空前高漲，治污指標嚴苛，ICPR被賦予更多權力（協調和監測等），20世紀80年代中期化工、核電等產業的治污技術取得重大突破，90年代將高污染的制造業外遷，大力發展無污染的第三產業等。

進入20世紀90年代，氣候變化給萊茵河防洪帶來巨大挑戰。1993年和1995年的洪水幾乎導致下游潰堤[4]。人們意識到僅靠堤壩不但無法應對越來越頻繁的極端洪水事件，上游堤壩還破壞了阿爾卑斯洪泛平原的滯洪功能，將洪水快速輸向下游，加劇下游的洪災[1]。為實現可持續發展，必須實施水資源、水環境一體化管理，還要“牢記萊茵河的恢復對于維護和改善北海生態系統也必不可少”[4]。

2000年歐盟頒布水框架指令，對萊茵河的治理提出更多、更高的強制要求。相應地，“萊茵河2020行動計劃”制定了更高的目標，例如：到2020年將整治河段下游的極限洪水位降低70 cm，水質標準為“使用簡單的、接近自然的處理方法即可生產飲用水”[4]。然而，近兩百年來，萊茵河沉積物中的污染物積累已超安全警戒線若干倍，洪泛區面積縮減了90%[1]。在可預見的未來，沉積物中的污染物對水質的威脅無法完全消除[5]，不到40%的河流走廊可恢復連通性[1]。荷蘭萊茵河段的“還地于河”工程2018年完工，耗時11 a，耗資23億歐元，僅使極限洪水位降低了30 cm[6-7]。

1.2 密西西比河開發與治理簡史

密西西比河長6 262 km，年徑流量4 900億m3，流域面積322萬km2，占美國國土面積的34.4%。流域開發始于18世紀中期的西進運動。粗放農業和采礦業的掠奪性開發，導致水土流失，洪災嚴重[8]。1824年美國陸軍工程兵團成為流域治理機構，推行“堤防萬能”的防洪政策，通過裁彎取直、渠化等措施改善航運條件。1927 年密西西比河特大洪水導致潰堤120 多處， 70 萬人無家可歸。美國陸軍工程兵團的防洪政策轉向水庫、分洪區、泄洪道與堤防協調，次年美國出臺《防洪法》[9]。20世紀30年代，大規模水利建設成為羅斯福新政用于刺激經濟復蘇的手段。1945年田納西河流域率先完成梯級開發，防洪、航運和水電效益顯著，工業興起，并成功治理水土流失，實現地區脫貧[8]。

隨著流域內崛起多條工業走廊，防洪和治污壓力不斷增大。1968年美國頒布《國家洪水保險法》，開始推行非工程措施防洪[9]。1948年頒布第一部聯邦水污染控制法，但水質繼續惡化。1970年的第一個世界地球日，兩千萬美國人走上街頭，抗議政府未采取措施遏制污染。1972年美國頒布《清潔水法》，實施排污總量控制和排污許可證制度，實現“以命令控制為主、以經濟刺激為輔、以公眾參與為補充”的水污染防治機制[10]。點源污染很快得到遏制，但非點源污染日趨嚴重，導致墨西哥灣的缺氧事件。濕地的日益萎縮加劇了水質惡化[11]。

20世紀90年代，密西西比河流域洪災頻發。1993年的特大洪水造成大約160億美元損失[9]。洪災的部分成因是私人筑堤，無序開發泛濫平原[12]，因此“還地于河”勢在必行。1993—2000年，全美修復河流濕地的財政投入達130億美元[13]。1999年以后美國大力發展河流修復產業。全美從事濕地保護交易活動的濕地銀行，從2001年的219個猛增到2012年的1 221個[14]。

密西西比河治理面臨巨大挑戰。首先，大壩超期服役，潰決風險不斷提高，而政府對水利的投資卻大幅縮減，社會對治河的要求越來越高[15]。治河需求包括防洪、通航、發電、供水、水質、灌溉、娛樂、野生生物保護等。為了平衡這八個方面的需求，密蘇里河上水庫的調度手冊厚達432 頁，復雜程度超乎想象，這無疑增加了系統出錯并發生連鎖反應的風險[16]。其次，私人為主的河流修復項目規模?。ê娱L大都小于1 km），缺乏規劃、長期監測和信息共享，大多數修復項目的效果未知[17]。水庫攔沙，導致密蘇里河的河道來沙不足，重塑河道、修復魚類棲息地的效果不顯著。而為了維持生產，不能將超期服役的大壩馬上拆除[18]。同時，密集上馬的河道重塑工程大大降低了密蘇里河的泄洪能力。2019年3月，暴雨和冰塞導致密蘇里河的斯賓塞大壩垮塌及其下游決堤，洪災損失達30億美元[16]。再次，外部環境不確定性顯著加大。人類活動顯著干預自然過程，氣候變異，加上經濟全球化提高國際貿易的不確定性，給防洪規劃和預測灌溉需求、航運規模等帶來困難[15]。

1.3 科羅拉多河開發與治理簡史

科羅拉多河長2 333 km，流域面積64.7萬km2，流經美國西部七州和墨西哥北部，屬于干旱和半干旱區。90%的徑流量產自高山融雪，多年平均徑流量185億m3，80%用于農業灌溉。1848年美墨戰爭結束，西進運動向西推進。流域內采礦業和小型灌溉農業興起，私人修建小型灌溉設施，從科羅拉多河引水。1902年美國內政部成立農墾局，負責建設水利工程。1914年，加州率先規定水資源屬于州公共財產，并建立加州水權委員會，負責發放水權許可證。1922年流域七州訂立《科羅拉多河契約》，分配用水權。但是分水時缺乏長期觀測數據而又恰逢豐水期， 197億m3的年可分水量被嚴重高估，實際上1906—1921年的平均徑流量比百年尺度上的多年平均徑流量大20%（見圖1）[19]。近年的大量樹輪研究顯示，近500 a來流域發生周期性干旱事件，一次事件歷時可達60余a[19]。一個錯誤的分水協議拉開了科羅拉多河大開發的序幕。

1935年胡佛大壩竣工，密德湖水庫有效庫容達319億m3。羅斯?？偨y在竣工典禮上發表講話：“過去，科羅拉多河狂野地奔流入海，未加利用;今天，我們把它們轉變為國家財產?！?1941年全美渠灌區建成，將21%的科羅拉多河徑流調往南加州的帝國灌區。1964年葛蘭峽谷大壩竣工，鮑威爾湖水庫庫容達300億m3，蓄水導致河口三角洲斷流達15 a之久[19]。

加州經濟蓬勃發展，不但用光了自己的水權，還占用其他區域未開發的水資源，水事糾紛不斷。1963年，聯邦法庭賦予美國內政部初始水權分配職能，協調矛盾。同時，未經處理的灌溉退水導致科羅拉多河水鹽度越來越高，水質惡化[19]。1967年加州的水權委員會和水質調控委員會合并，成立水資源調控委員會，率先實施水權和水質的一體化管理。20世紀70年代，公眾對公共水權即對水資源的美學價值、娛樂價值、生態價值等精神層面的訴求越來越強烈。1986年三角洲水資源案判決加州水資源調控委員會可以時刻監控水質變化，為維護水質和水生態，可對水權做出調整。這個判決標志著公共水權在加州獲得法律保障[20]。

20世紀90年代，在信息產業推動下，全流域經濟加速發展，城市化水平不斷提高，人口增長率均超過8%，內華達州甚至達到66%[19]。1996年葛蘭峽谷大壩下泄“人造洪峰”，開始生態調度實踐[21]。生活、生產、生態用水持續增加，流域用水量超過多年平均徑流量（見圖1）[22]。

1996年水資源管理的新工具“水銀行”在亞利桑那州應運而生。該州結余水量被回灌地下存儲，供以后抽取使用。1999年州際水銀行制度開始實施。2000—2016年流域遭遇有史以來最大旱情，鮑威爾湖和密德湖經歷了蓄水以來的最低水位。為了應對水荒，2003年加州首創一種水權交易制度：各方共同投資建設節水灌溉設施，帝國灌區將由此節余的水權轉賣、轉移或租賃給城市用水方，利用市場機制優化配置水資源[19]。這種水權交易的不良效應包括：可能導致農業減產，灌渠襯砌導致地下水位下降，引發水事糾紛，灌溉退水減少，危害生態環境等。目前，盡管采取了許多節水措施，水荒依然無法解決，部分農場已經休耕[23]。最新研究顯示，氣候變暖將造成未來科羅拉多河流域的旱情將加劇[24]。

2 歐美治河史對黃河治理的啟示

2.1 對流域管理體制改革的啟示

歐美經驗顯示，治河和流域高質量發展相輔相成。一方面，治河為流域高質量發展提供國土資源保障。田納西河流域經濟從粗放的第一產業成功轉向發達的第二產業，先進的水電技術和流域綜合開發是最強推手（新中國治黃70年的輝煌成果印證了這一點）。另一方面，流域高質量發展，可降低河流健康風險，減小治河壓力。

歐美早在20世紀40年代就有治污意愿，也出臺了相關法律，但直到80年代水質才顯著改善。治污成功需要多種因素共同作用，除了民眾訴求、政治承諾、法律保障，還需要高效的治污技術和產業結構升級換代，這些條件直到80年代才全部具備。同樣，歐美河流修復得以在20世紀90年代開展，原因也是當時農業集約化程度提高，農業用地需求減少，新能源興起，對水電的依賴性減小。簡而言之，由于要等待新技術出現，推動產業結構升級改造，因此歐美不得不走“先破壞再治理”的道路。

假如治黃要發揮后發優勢，實現跨越式發展，不走歐美“先破壞再治理”的老路，就必須配合我國的發展戰略，做好流域的宏觀規劃，并在更高層次上進行部門協調，實施流域社會經濟、水資源和水生態的一體化管理。結合中國行政框架現狀，建議采取最高決策機構加執行機構的雙層管理體制。成立黃河保護委員會，由國務院主管領導主持工作，賦予黃河保護委員會決策權、協調權和監督權，作為治黃系統工程的“總指揮部”，負責制定流域發展戰略，治黃頂層設計，黃河保護立法，協調推進流域一體化管理的試點工作，協調開展跨部門的重大項目，防范化解重大風險，運作中國保護黃河基金會等工作。從短期合作開展具體項目開始，不斷深化合作，盡快轉變為按照協議運作的常設機構。

歐美經驗還顯示，治河活動重心隨科技進步、社會經濟發展三五十年一變。19世紀以來，歐美大河的開發與治理已經走過筑壩渠化大開發、治污和生態保護三個階段，社會需求越來越多，治河日益成為多目標的系統工程。相應地，治河管理機構的職能和權力也不斷擴大，形成防洪、通航、水量、水質、水生態一體化管理的流域管理體制。這種全部集中于一個機構的一體化管理體制的優點不言而喻，尤其是對于治河目標少或優先級明確的小流域。但對于密西西比河這種超大流域，實施一體化管理時，假如治河目標太多、優先級不明確，意味著治河機構任務繁重、治河工程運行復雜，反而可能加大水風險。

因此，治黃既需要百年規劃，也需要中期規劃，明確階段性任務并及時調整，才能精準地推進。黃河保護委員會施行常態化會商制度，以便治黃活動快速跟進中國社會經濟發展，有效實施適應性規劃和管理。應用戰略學研究思路和系統科學方法，抓住不同階段的戰略重點，明確不同目標的優先級;開發基于情景的多目標綜合決策模型，精準權衡河流的開發、防洪和保護目標;根據對社會經濟發展的前瞻預判，動態評估工程的成本效益，包括機會成本、社會成本和生態成本。對于暫時無法科學測算的生態成本，鑒于人類利用自然的可能性無限，應賦予它比當代人的支付意愿高的估值。

2.2 對供水安全的啟示

歐美大河治污歷程顯示，一方面，隨新技術應用、新產業興起，污染物成分越來越復雜，面源污染治理難度加大。另一方面，隨著對自然規律的科學認識不斷加深，對水質的要求也不斷提高。而且，由于制造業大規模外遷可能帶來巨大風險，保障糧食安全和能源安全是守住國家的生命線，因此我國不可能效仿歐美，通過大規模進口糧食和外遷制造業，在短期內快速提升治污目標。黃河治污將是長期艱巨的任務，需要和高質量發展一起推進。

和黃河一樣，科羅拉多河流域的水資源匱乏。盡管美國高度重視私有財產權，科羅拉多河流域早在20世紀早期就將水資源收為公有。一個世紀以來，通過立法和機構改革，不斷提高水資源管理的宏觀調控水平，明晰初始水權。憑借強大的基層創新能力，不斷創新、推廣節水技術和水權交易制度，引導水資源流向更高效率的地區或部門，實現水資源優化配置，同時保障了原住民用水和生態用水的優先權?？梢哉f，今天科羅拉多流域的水資源管理已經在“節水優先”和“兩手發力”上達到很高的水平。

但是，科羅拉多河流域依然無法應對21世紀初連續16 a的大旱，而未來水危機還會升級。對比我國的“十六字”治水方針，科羅拉多河流域水危機的根源在于水資源管理缺乏“空間均衡”和“系統治理”。早期科羅拉多河開發缺乏強大的科技支撐，受“人定勝天”“征服自然”的錯誤理念支配。1922年分水協議的分水總量超過水資源的長期承載力，沒有考慮地表水與地下水之間的相互轉化關系，沒有預留足夠的生態用水量，缺乏清醒的底線思維——假如遇到連續十幾年大旱如何應對。分水后的80 a里，從下游到上游，各州經濟漸次進入加速發展階段。受制度因素影響，美國經濟發展缺乏必要的宏觀規劃，無法堅持人口、經濟與資源環境相均衡的原則，用水量持續增長，終于在20世紀90年代初超過水資源的長期承載力，并在21世紀初遇到世紀大旱時爆發水危機（見圖1）。

其實，早在1976年已有一項科學研究，基于近450 a的樹輪資料分析指出20世紀20年代是科羅拉多河流域非常的濕潤時段，歷史時期流域的旱情比觀測年代顯示的嚴重得多。然而，那時水危機尚未充分顯現，從決策者到科學界都忽略了這項研究。21世紀初旱情升級，流域旱澇的長期變化研究才受到重視[25]。然而對于水資源管理，已經錯過了及時調整分水協議的機會?？梢?，當水危機處于萌芽階段時，主管部門的循證決策能力將對形勢走向產生重大影響。

1987年的“八七分水”方案將黃河可供水量定為370億m3，為輸沙和生態保護預留了大約170億m3水量。隨著中部崛起和西部大開發戰略推進，黃河流域已進入加速發展階段，人口也將繼續增長。在未來很長時期，流域的多種水需求都將快速增長。而在全球氣候變化背景下，流域旱澇變化的不確定性加大，水供給的不確定性加大。同時，洪災風險加大，在懸河形勢尚未解除情況下，不宜過度擠占輸沙用水。毫無疑問，黃河流域水資源的供需矛盾將日益加劇，對水質的要求也將越來越高。

為切實貫徹“十六字”治水方針，應對可能的水危機，需加強不同時間尺度上的黃河流域水沙變化、地表水與地下水的轉化關系研究，完善分水方案，探索實施水銀行制度的可行性;探索“水-沙-能源-糧食-生態”協同優化方法，通過高質量發展減少用水量，減小水權交易制度的不良效應。

2.3 對防洪戰略的啟示

由于人類活動的強度越來越大，流域系統里各種人文、自然要素的相互作用日益復雜，因果之網錯綜，因此水文變化的不確定性越來越大，洪水風險加大。氣候變化導致極端洪水事件增加，屬于“灰犀?！毙惋L險;意外事件的效應通過因果之網傳遞，觸發防洪體系崩潰，屬于“黑天鵝”型風險。20世紀90年代以后歐美大壩老化，又無處建新壩，傳統防洪體系對洪水風險的應對能力下降。因此，密西西比河和萊茵河都實施了工程和非工程措施相結合的防洪戰略，尤其是通過實施“還地于河”，兼顧防洪和生態保護目標。

在可預見的未來，黃河流域也必將面臨老壩退役、無處建新壩的局面。防洪除了要不斷創新適合國情的非工程措施，“還地于河”無疑是必由之路，但需吸取密蘇里河冒進的河道重塑增大洪災風險的教訓。黃河下游“還地于河”要和大堤隱患早期預警、河勢適度控制、根治水土流失、水沙調控、水電開發、生態重建、灘區移民等協調聯動，確?？茖W周密、漸進有序地推進。

歐美經驗還顯示風險永遠走在技術進步前面，技術進步是應對風險挑戰的結果。因此，防洪首先要堅持底線思維：既要防范外部風險（堤壩潰決的觸發因子），也要化解系統性風險。不斷加固大堤、降低懸河，提高河道的內在穩定性，才能確保遭遇最壞情況時扛得住、過得去。同時，提高下游大堤隱患、河勢演變、河道剖面等的動態監測能力，以便找準危及大堤安全的風險因素，及時、精準地排除，把風險化解在源頭。加大科研、工程和監測部門的合作力度，“產學研用”聯合攻關，跨學科合作，深入探究中游多沙粗沙區水沙變化和下游游蕩型河段河道演變的規律，大力研發基于自然的解決方案，設計順應河道自組織演化規律的可持續工程，為“還地于河”提供科技支撐。

2.4 對生態修復的啟示

河流的開發時間越長、強度越大，河流受人為擾動的程度越高，生態恢復的可能性就越小、難度就越大。生態破壞超過一定閾值，生態系統就無法恢復到初始狀態了。在氣候變化背景下，生態恢復的難度遠大于治理水污染：在可預見的未來，河流連通性無法全部恢復，生態用水加劇水資源供需矛盾，不當的河道修復可能加大洪災風險，野生動物種群重建具有高度不確定性，等等。對于密蘇里河、萊茵河和科羅拉多河，治河可能已經錯過恢復水生態的窗口期。維護河流健康，宜早不宜遲。

未來治黃應最大限度地利用軟工程和非工程手段，避免對生態系統造成不可逆轉的破壞。堅持動態監測治黃工程對生態的影響;開展黃河的河流生態健康評估，建立分級保護制度。以整個子流域為單位建立河流類型的自然保護區，盡可能保存生態環境的本底，既便于測算治黃工程的生態成本，也為未來生態重建提供物種資源。

密蘇里河的教訓還顯示，生態修復需要統籌規劃，持續監測修復效果。魚類種群修復要考慮水沙狀況和河道條件。假如水沙狀況和河道條件無法恢復到天然本底，應選擇合適的新物種重建水生態。兩千多年來，黃河流域的自然條件和生態環境發生了深刻變化。開展環境史研究，有助于重建可以自我維持的生態系統。另外，黃河生態修復應效仿萊茵河，選擇一個標志性水生物種，作為衡量水生態恢復狀況的指標，以提升公眾的參與和保護意識，推動生態修復。

3 結 語

為了不走歐美大河“先破壞再治理”老路，實現黃河流域生態保護和高質量發展目標，需盡快啟動黃河流域管理體制改革，成立黃河保護委員會，通過常態化會商制度，建立跨部門、跨地區的聯防聯治機制，逐步實施流域社會經濟、水資源和水生態的一體化管理。治黃補短板，除了要補工程建設和管理制度的短板，還要補上流域發展戰略研究、“產學研用”聯合攻關和動態監測的短板，為循證決策提供高質量的信息保障，提高適應性規劃和管理水平，創新符合生態文明理念的治黃工程。

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【責任編輯 許立新】