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文章全文
原山东省政协副主席 李殿魁
2003年5月
山东省第六届、七届政协副主席 党组副书记李殿魁
几年前我就提出建设济南堰工程，受到了社会的广泛关注。在世纪之交，深思济南市、山东省发展大局的领导和社会科学工作者，敏锐地看到了这一工程对于济南市防洪防凌减灾，城乡供水，优化生态，景观兴城的重大意义；黄科院的物理模型试验，项目论证，清华大学的数模验证，相继得出肯定结论；省政协经济、科教、人资环三委联合向省政府提出建设济南堰的建议；不少水利专家、治黄专家深入研究后，认为该方案“于治水治黄有百益而无一害”。
水有三性——流动性、可视性、实践性。水利工程决策正确与否，事关重大。决策正确的水利工程，不但符合客观规律，而且大大促进社会经济发展，造福人民；决策错误的水利工程，损失大、纠正难，增加人民负担。都江堰工程就是充分体现二者有机统一的典范。几年来，我对都江堰经验做了较为系统的研究，并紧紧联系山东和济南实际，提出了运用都江堰经验改造北展、建设济南堰的整体方案。
一、都江堰的自然条件和历史背景
任何事物的产生和发展都不是偶然的，都有其特定的自然和历史条件，都江堰亦然。该工程建于战国时代，至今已有2260年的历史，为蜀守李冰所建。这一水利工程集当时我国水利科学之大成，独步千古，历久不衰，享誉中外，2001年在联合国澳洲会议上被定为世界文化遗产。认真研究都江堰工程，对于推动我国现代水利事业的发展，发挥山东省自然地理优势特别是黄河优势，优化社会经济发展环境，优化自然生态环境，都具有极其重大的意义。都江堰在那个时代能在川西建成，都是由那里的自然地理条件、时代发展需要以及人文条件所决定的。号称“天府之国”的成都平原，在都江堰工程建成前是一个水旱灾害十分严重的地方。李白在《蜀道难》这篇著名的诗歌中“蚕丛与鱼凫，开国何茫然”的感叹和惨状描述就是那个时代的真实写照。这种状况是由岷江和成都平原的自然条件造成的。
岷江是长江上游的一大支流，古代曾被误认为是长江的源头，发源于川西北岷山南麓，在松潘县红桥英会合出弓巍岭和郎架岭后，向南流至宜宾注入长江。岷江干流长735km，流域面积13.5万k㎡，落差3560m，平均坡度4.83‰，年均总水量135亿m3左右。主要水源来自山势险峻的右岸，大的支流黑水河、杂谷脑河、大渡河、青衣江、马边河等都是由右岸山涧岭隙溢出，在雨季由于雨量集中，所以岷江之水涨落迅猛，水势湍急。
岷江出岷山山脉,从成都平原西侧向南流去，对整个成都平原是地道的地上悬江,而且悬得十分厉害。成都平原的整个地势从岷江出口玉垒山下，向东南倾斜，坡度很大。现在都江堰距成都50km，而落差竟达273m。在古代每当岷江洪水泛滥，成都平原就是一片汪洋；一遇旱灾，又是赤地千里，颗粒无收。岷江水患长期祸及西川，毁坏良田，侵扰民生，成为古蜀国生存与发展的第一障碍。在灾害频繁、长期与水患斗争的过程中，涌现出多位治水英雄，积累了丰富的治水经验，当时水利学已发展到相当高的水平，河流的某些重要运动规律已被人们认识，为李冰父子建设都江堰奠定了技术理论基础。
都江堰的创建，有其特定的历史背景。战国时期，刀兵峰起，战乱纷逞，饱受战乱之苦的人民，渴望中国尽快统一。适巧，经过商鞅变法的秦国一时名君贤相辈出，国势日盛。他们正确认识到巴、蜀在统一中国中的特殊战略地位，“得蜀则得楚，楚亡则天下并矣”(秦相司马错语)。在这一历史大背景下，战国末期秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷峨的李冰为蜀国郡守。李冰上任后，首先下决心根治岷江水患，发展川西农业，造福成都平原，为秦国统一中国创造经济基础。他充分利用并发展当时的治水经验，正确选择堰址，科学设计工程布局，组织带领人民克服重重困难，经过八年的努力，终于建成了这一历史工程——都江堰。
二、都江堰的工程结构及基本原理
李冰所创建的都江堰是一个科学、完整、极富发展潜力的庞大的水利工程体系，是巧夺天工、造福当代、惠泽未来的水利工程的杰作，是区域水利网络化的典范。说它造福华夏、称奇世界、影响深远毫不为过。后来的灵渠、它山堰、渔梁坝、戴村坝——南旺枢纽工程等一批历史性水利工程，都有都江堰的印记。其工程结构主要由渠首工程、附属工程和灌渠系统工程组成。渠首工程主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口组成；附属工程由百丈堤、人字溢洪堰组成；渠系工程主要由内江总干渠、沙黑总干渠、金马河干渠等组成。建国后，为解决都江堰工程维修期间的城市供水问题，又特别设计增建了工业引水暗渠。
都江堰工程能够独步千古、历久不衰，其科学奥妙之处，集中体现在以上三大工程组成的一个完整系统，形成了无坝限量引水并在岷江不同水量情况下的分洪除沙、引水灌溉的能力，使成都平原“水旱从人、不知饥馑”，适应了当时社会经济发展的需要。解放后，又增加了蓄水、暗渠供水功能，使都江堰工程的科技经济内涵得到了充分的拓展，适应了现代经济社会发展的需要。
勤劳智慧的川西人民，在发展李冰所创建的都江堰工程的过程中，正确处理分水泄洪、引水灌溉、低堰排沙、运行维修等各种矛盾关系，紧紧依托自然条件、充分运用工程技术解决了各种问题，积累了极为丰富的治水经验。“深淘滩、低作堰”六字诀，新旧两个版本的“三字经”，为我们留下了系统、完整而又非常具体的治水经验。认真学习研究和推广都江堰经验，对治理黄河、解决山东和华北平原的水问题，加快水利网络化建设，发挥山东乃至全国自然地理优势，优化生态环境仍然意义重大。
理论是经验的升华，可以把复杂问题简化，并在这个基础上提出解决问题的科学方案和正确办法，对现实工作具有广泛的指导作用。那么，丰富的都江堰经验，能否概括出对水利事业的发展更具普遍意义的理论呢？我认为是可以做到的。
用“三约束”理论分析都江堰经验，都江堰工程是最早体现系统工程思想、优化“硬约束”的典范。该工程针对岷江与成都平原的悬江特点与矛盾，充分发挥水体自调、避高就下、弯道环流分沙等特性，“因势利导、因时制宜”，正确处理悬江岷江与成都平原的矛盾，使其统一在一大工程体系中，变水害为水利。具体讲，以三维空间巧妙构筑相互依存、相互制约的渠首“三大工程”，优化岷江特定区段的硬约束，形成不同流量条件下的主流走势、环流力度，造成岷江不同流量条件下的内外江不同的水沙分配比，克服川西自然地理劣势，优化岷江和成都平原的关系，发展水利网络化，使其有利于当地经济社会的稳定持续发展。其三维空间的关系是，平面布局是基础、是前提；立面结构是在平面布局的基础上历经千载、反复优化逐步形成的。
从对都江堰工程原理的初步概括，可看出都江堰历久不衰、直到发展到今天的辉煌，决定于以下四点：
一是充分发挥岷江的悬江优势。岷江高悬于成都平原之上，是地道的悬江。李冰既看到岷江悬江危险、制造灾难的一面，又看到它饱藏潜力、可以开发利用的一面。岷江坡陡流急，平均坡度4.83‰（都江堰以下5—7 ‰） 。岷江从成都平原西侧直流向南，成都平原依岷江从西向东、从西北向东南逐步倾斜，坡度6‰左右，李冰通过工程措施，正确处理这种相位关系，使岷江悬江劣势转化为悬江优势，从而建造出伟大的都江堰工程。我们今天水利、治黄专家，为什么只对黄河望悬兴叹，无所作为，为什么不能从都江堰工程正确解决悬河与成都平原的矛盾得到启发，充分发挥现代科技和材料的优势，设计更多的都江堰式的工程，正确解决黄河与华北平原的矛盾，岷江出玉垒山与成都平原的关系同黄河出鹊山与大黄河三角形洲有关系本质是一样的。
二是建设硬约束工程保障体系。整个都江堰工程设计巧妙，牢固可靠，相互衔接，完整配套，形成了优化强化的硬约束，尽兴岷江之利，尽除岷江之害的工程保证。所谓优化强化硬约束，就是通过工程措施，改善和加强河道对河流的约束条件，使之兴利避害，造福一方。还应该指出的是，直接利用每年岁修“深淘滩”挖出的泥沙、鹅卵石，建设低堰、高岸、渠系水库，从而形成科学、壮观、牢固的防洪大堤、完整的渠系和星罗棋布的水闸、水库，从而建成了一个功能不断延伸的、完善的水利工程体系。这既保证了都江堰工程自身的成功，也为各大江河的治理提供了具体、完整的经验借鉴。
三是采取符合岷江实际的泥沙处理方式。都江堰工程历经了初创、改进、优化的长期发展过程。这一发展过程是围绕宝瓶口和处理泥沙展开的，正确处理泥沙是都江堰能够长期使用的重要条件。李冰造宝瓶口，位置选在成都平原的最高点，岷江出山谷口，曲率逐步变大的河道下端，使环流力度逐步加大，形成了环流飞沙的态势。宝瓶口呈倒梯形，下接人字堤、飞沙堰，提高了溢流飞沙效果。据统计，都江堰可以把98%的泥沙留在岷江，进入宝瓶口的泥沙只占2%。岷江水推移质多，悬浮质少，也是增强飞沙效果的重要原因。这是一种适应岷江实际、十分巧妙的特定的泥沙处理方式。我们学习都江堰经验，重要的是学习都江堰具有普遍意义的变悬江之害为悬江之利的工程体系，同时，学习它特定的泥沙处理方式。
四是坚持水利网络化的正确方向。经过两千多年特别解放以来的发展，都江堰工程灌排网络已覆盖了整个成都平原，并与之相配套设计建设了星罗棋布的引蓄水库、调节闸，使其真正实现了水利网络化，灌溉能力逐步扩大，由初建时的70万亩、明清时的300万亩，至今已增加到1003万亩以上，成为全国第一个实灌面积突破千万亩的特大型灌区。其工程体系包括渠首枢纽、灌区各级引水渠道、各类工程建筑物和大中型水库。现有总长为2437km的干渠55条，水闸998座，涵洞334座，大、中、小水库337座，总蓄水能力已达15亿m3。都江堰灌区的水利网络化为整个沿黄地区乃至全国的水利事业的发展指明了方向，提供了榜样。可惜在我国漫长的轻视科技的封建时代，虽不乏文人赞扬都江堰的诗篇，甚至神话传说，但却对都江堰的科学内涵研究不够，推广不力，致使在我国不少基本具备建设“都江堰”条件的地方，未能建成这样的工程，成为历史的遗憾。立足山东实际研究，泰沂山区就可以建成几座都江堰式的水利工程。
三、运用都江堰原理，改造黄河北展，建设济南堰
如上所述，尽管岷江及成都平原与黄河及华北平原的形态存在一定的差别，但其悬河与平原的关系本质是共同的，黄河与岷江同是河流的本质也是不争的事实。欲使害河变成利河，建设分洪减灾、处理泥沙、引水蓄水、灌溉排涝工程系统，是共同的要求。这些本质的共性决定了我们可以利用都江堰原理改造北展，建设济南堰。只是处理泥沙不能照搬都江堰溢流飞沙的办法，需要结合黄河的具体情况研究具体的有效方案。运用都江堰原理建设济南堰，将在新的历史条件下，把历代对都江堰工程的赞扬声转化为推动山东乃至全国现代水利事业发展的实际行动。
既然都江堰可以实现岷江悬江之害向悬江之利的转化，那么，正确设计建设济南堰也同样可以实现黄河悬河之害向悬河之利的转化。如果说建国之前因为受到经济、科技包括建筑材料、施工技术发展水平的限制，无法完成这种转变的话，那么，今天的经济社会、科学技术、建筑材料、施工技术的发展水平，已完全具备了黄河悬河之害向悬河之利转化的基本条件。只要我们承认都江堰原理的指导作用，切实结合黄河的实际特别是改造黄河北展的实际，像都江堰那样正确设计工程布局，建设分洪、处沙、引水、蓄水、灌溉、保证城乡供水的完整体系，黄河悬河之害就可以转化为黄河之利，造福泉城、造福德州、惠及滨州、东营，是确定无疑的。这决定于对北展区106k㎡的土地进行科学的设计。
设计北展的功能分区，首先要安排好引水闸、泄洪闸和正确处理泄洪河与徒骇河的关系。如上所述，都江堰取得成功的关键是正确决定“宝瓶口”的位置，济南堰成功的关键是科学确定引水、泄洪和徒骇河的关系。这要根据北展的实际情况来决定，以使北展的自然优势得到充分发挥，地势空间得到充分利用，并且达到长期使用的目的。为此，引水闸和泄洪闸分别选在北展的上限和下限，并保留北展大吴泄洪闸，待济南堰工程建成后，分别命名为尧闸、舜闸、禹河，使中华民族形成初期尧、舜、禹三王的文化符号写在古城济南的郊区。在这个前提下，正确设计北展的功能分区。
1.沉沙区。利用黄河造福，必须处理好泥沙。处理黄河泥沙不能照搬都江堰溢流飞沙的办法，必须正确设计引水闸的角度，预留沉沙区，并且采取分洪分沙、农灌堰外沉沙的办法。初拟沉沙区占地30.5k㎡，灌溉总渠、溢洪道均设计在该区。黄河主河道不设坝，实行侧向闸控分流分洪。此项设计，接受我国20世纪50年代主河道设坝造成涌水淤积的教训，同时具备了特大洪水时分洪减灾、常年引水灌溉、兴利的多重功能。这一设计解决了传统黄河防洪工程功能单一、平时闲置无用、特殊年份引发社会矛盾的问题。济南堰建成后，在运行过程中，只要做到引原黄河水灌溉，实行堰外沉沙，大水分洪时分洪分沙，只在向堰库供水时沉沙，而且专引冬季少沙水，就可以保证济南堰的长期使用。
2.堰库区。针对黄河丰枯变化大，为了使黄河枯水期济南有水可用，且保持黄河水的壮丽景观，要设计建设足够大的济南堰库，建成后可正式命名为鹊山湖或鹊山龙湖皆可。初拟总计占地50.2k㎡。设上 、下三个大闸和中间若干个小型控制闸，使其具备引水、蓄水、供水功能，平均蓄水4m深，一次可蓄水2亿m3，相当于300个大明湖，而且专蓄经过沉沙的清水，确保长期使用。这一科学设计可使黄河悬河临背差变成可以利用的地势资源，这对于沿黄地带特别对临黄城市有重大意义。
3.灌溉总渠和泄洪道。为使济南堰具备防洪安全和引水灌溉兴利的双重功能，必须设计灌溉总渠和泄洪道。灌溉总干渠、溢洪河均设计在沉沙区。设置上、下闸，具备平年引水兴利，遇特大洪水年份则向徒骇河泄洪，从而确保济南防洪安全。沿黄总干渠沿黄河北堤外顺势延伸，引用黄河原水用于农业灌溉，可形成大规模的济北引黄农业灌溉区，大体可覆盖德州、滨州、东营等地。在黄河增水的条件下，泄洪河可发展为徒骇河航运。
4.中堤岛。在黄河北堤，即济南堰堤，内外河综合考虑，按平均宽度0.5km设计，建造18k㎡的中堤岛，并尽量扩大鹊山脚下城建用地。这是专门为确保黄河防洪安全和建设高水平的住宅区设计的，是都江堰分水模式的应用与扩大。建造中堤岛既可解除黄河北堤内外临水、易出险情的顾虑，又可很好地建设高水平住宅区和形成堰区大景观。2001年，我乘在南京开会之机，专门考察了南京大桥西边的江心洲，该洲15k㎡，居住6万农民，这里的农民早已成为南京郊区富裕农民的典型。我相信，位于济南堰中心岛上的农民，即现在北展区的群众将很快富裕起来。
显然，在北展的基础上建设济南堰，能够巧妙地解决济南防洪、城乡供水和城市生态景观问题，较好地处理黄河现阶段的泥沙问题，特别是解决北展区群众致富问题，将使济南更加适应未来的发展。所以，济南堰堪称造福泉城、造福德州、惠泽齐鲁的德政工程和科技工程。
济南堰工程平面布置图
四、建设济南堰应正确处理的几个问题
第一、济南堰工程要统一设计。北展区是统一的整体，整个地势由西向东以万分之一的比降倾斜，大体与黄河相当，在黄河各截面上的相对临背差约4-5m，完全依靠自流就可形成4-5m深的库水。这是非常有利的条件。如果建设位济总干渠，向堰区供水更方便。欲充分发挥这一自然地势优势，使济南堰长期使用，关键在于确保堰库区不被淤积。除此之外，济南郊区再也没有这么大、这么有利的蓄水区了。对此，我们应倍加珍惜，一定要巧妙设计，务必保证清水入库。不能像现在的鹊山水库，将沉沙池建在库区。所以，我提出济南堰平面布置，特别设计沉沙区，而且有未来扩大沉沙池的自然条件，以保证向济南堰库输送清水。在现阶段，济南堰规划图上的中堤岛，应作为鹊山水库的沉沙池使用。此一举可得三利：一是防止鹊山水库沉沙池对库区的淤积；二是加固了黄河北堤；三是减少人工集中造中堤岛的工作量。因此，济南堰要统一设计，不要因为济南、德州行政区划的分割而把济南堰分割，那样必然破坏北展的自然优势，遗害未来。只要坚持统一设计、统一建设、统一管理、效益共享的原则，就可以较好地处理行政区划之间的矛盾。
第二、济南堰的功能定位要坚持防洪兴利并举。改造北展，建设济南堰，要坚持防洪兴利并举的功能定位。当年建设北展的目的是为了防洪防凌，确保济南安全。几十年来虽然从未运用，但不能由此说济南无需防洪防凌。黄委会明确指出，小浪底工程投入运行后，济南的防洪任务仍是安全行洪10000m3/s的流量。因此，济南堰一定要保留防洪功能。从现行政策上讲，这是列入国家计划、争取国家投资的重要依据之一。
第三、改造北展工程应坚持命名“济南堰”。实践经验证明，现实工程纳入文化范畴，融入中华民族的文化传统，才更具生命力，才更能扩大影响。运用都江堰原理改造北展，本身就是中国水文化的继承和发展，可承蒙都江堰在国内外的巨大影响，以建设“济南堰”来扩大济南的知名度，增加历史名城的文化内涵，提升文化层次；可以用都江堰工程的科学性和历史性，直接说明济南堰工程的科学性、可靠性和长远性。我们应该善于据名造势，扩大省城的知名度，并把扩大知名度的要素直接转化为商机。此点，青岛市做得很好，几次跨海大桥论证会，使黄岛的地价翻番，给青岛带来了巨大效益，如果说青岛跨海大桥是单一的交通效益，而济南堰则是综合效益。因此，根据工作需要，抓住适当机遇，召开规模较大的济南堰高层论证会是十分必要的。它不仅可以促进各方面统一认识，使其设计更加完善，而且可以为济南带来巨大的经济与社会效益。对此，省、市水利专家应该有一个正确的、统一的认识。
第四、建设济南堰应采取政府主导、市场运作方式。具体讲，建设济南堰应采取“政府主导、政策扶持，社会参与、联合开发，股份经营、公司运行”的方式。政府主导，就是政府明确肯定济南堰的重大意义，向社会表明建设成功的决心，并且按照基建程序写出立项报告，列入国民经济发展计划，相应争取和安排适当数量的资金；制定扶持政策，统一研究展区土地利用和展区群众生活安排，采取促进济南堰建设发展的水价政策；在此基础上吸引社会资金参与，实行股份制经营，让投资者获利，使整个社会受益。（2003年5月）
注：关于济南堰建设的文章在1998年和2003写过两篇，2000年度一度列入济南市国民经济发展计划，黄科院、清华大学黄河研究中心已完成可行性论证，均给予肯定评价，后因认识不一致搁置，但济南市建设济南堰的自然条件是不变的。
附：作者简介
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