京杭大運(yùn)河黃河以北段通航的必要性和穿黃工程方案研究

張夢(mèng)瑤

摘 要：本文主要對(duì)京杭大運(yùn)河黃河以北段通航的必要性做了分析，認(rèn)為京杭大運(yùn)河黃河以北段的通航對(duì)大運(yùn)河文化帶的建設(shè)、解決華北平原水資源短缺、保障雄安新區(qū)用水安全、保護(hù)大運(yùn)河世界文化遺產(chǎn)、保護(hù)大運(yùn)河生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)中國東部沿海地區(qū)全線崛起有著重要的戰(zhàn)略意義。接著將京杭運(yùn)河幾條線路作為依據(jù)，對(duì)京杭運(yùn)河黃河以北段通航的可行性進(jìn)行了分析，通過已有的續(xù)航方案結(jié)合大運(yùn)河和黃河的實(shí)際情況對(duì)通黃工程的方案以及京杭運(yùn)河全線通航的效果做了分析。

關(guān)鍵詞：京杭大運(yùn)河;水資源;通航工程

中圖分類號(hào)：U615 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0147-03

0 引言

自古運(yùn)河在我國就有著不可替代的位置，在鞏固國家的統(tǒng)一、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、加強(qiáng)文化的交流、交通的便利以及生態(tài)用水等方面都有著至關(guān)重要的作用。[4]

京杭運(yùn)河是世界上最長(zhǎng)的古代運(yùn)河。從南到北，從杭州到北京，流經(jīng)天津、河北、河南、山東、江蘇和浙江，溝通海河、黃河、淮河、長(zhǎng)江和錢塘江五大水系，全長(zhǎng)1797千米。

運(yùn)河之所以叫做“運(yùn)”河，是因?yàn)樗梢酝ê?，有運(yùn)輸?shù)墓δ?，通常與自然水道或其他運(yùn)河相連。運(yùn)河還有灌溉、分洪、排澇、給水等作用，更重要的是還具有強(qiáng)大的生態(tài)功能。大運(yùn)河斷航期間，華北平原，尤其是京津地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)，反映了大運(yùn)河的生態(tài)作用。為使大運(yùn)河能夠順利通航，最快速、也是最可行的方式就是“穿黃”。

1 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航的戰(zhàn)略意義

1.1 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是大運(yùn)河文化帶建設(shè)的必要條件

大運(yùn)河文化帶即對(duì)運(yùn)河文化的保護(hù)、傳承和利用，保護(hù)運(yùn)河的相關(guān)遺存和附屬設(shè)施，傳承運(yùn)河文化，合理利用運(yùn)河的資源，將運(yùn)河的文化產(chǎn)業(yè)和事業(yè)作為載體形成帶狀功能區(qū)域。

大運(yùn)河不管是在歷史還是現(xiàn)在，它都是溝通南北的重要通道，在文化帶的建設(shè)過程中，它都占據(jù)了舉足輕重的地位。[4]

運(yùn)河具有流動(dòng)性和開放性，可以使得人口流動(dòng)速度加快，也會(huì)使得不同地區(qū)的不同文化、價(jià)值觀念能夠較快地滲入各個(gè)城市中人們的生活中，區(qū)域間文化的融合性極強(qiáng);大運(yùn)河具有區(qū)域、跨區(qū)域特性（圖1），它連接南北，與其它縱橫交錯(cuò)的河道及交通樞紐相互連結(jié)，更好地為經(jīng)濟(jì)和文化的傳播構(gòu)建捷徑。[6]

1.2 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是解決華北平原水資源短缺的重要路徑

圖2中顯示中國每人每年平均有2355立方米的水資源，不算很低，但也沒有達(dá)到世界的平均水平。由于貴州的人均用水量超過全國平均用水量，以至于掩蓋了華北平原，人均水資源少于300m3，屬于極度短缺水的地方（圖3）這一事實(shí)，北京作為人口擁擠、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的地方，用水更是極度稀缺。

導(dǎo)致華北平原水資源短缺的因素有三個(gè)。自然資源性缺水占該平原總?cè)彼康?5.1%～16.4%;管理性缺水占該平原總?cè)彼康?2.1%～24.2%;政策性缺水占該平原總?cè)彼康?9.3%～62.5%。在飛速發(fā)展的過程中，可持續(xù)利用的水資源已不足以滿足華北平原的需求，于是將目光轉(zhuǎn)向了不可持續(xù)利用的水資源。不可持續(xù)利用的水資源則包括地下水和生態(tài)環(huán)境所需的水。

地下水來源于降雨以及河流補(bǔ)給，然后慢慢滲入地下。而超采就是在一個(gè)地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間抽出來的水量大于補(bǔ)給的水量，結(jié)果就是地下水位以每年0.5到1m的速度在下降（圖4）。

除了超采導(dǎo)致的用水過多使得華北平原水資源短缺以外，還有一個(gè)因素就是由于人為地控制黃河的河道導(dǎo)致泥沙攜帶量過大的黃河成為了“地上懸河”，黃河的水位要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它河的水位，使得大運(yùn)河無法越過黃河到達(dá)華北平原，直接擋住了大運(yùn)河通往華北平原的去路。

所以，是京杭運(yùn)河斷航造成了華北缺水，依靠南水北調(diào)東線提調(diào)長(zhǎng)江水根本不可能恢復(fù)北運(yùn)河航運(yùn)。

1.3 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是保障雄安新區(qū)用水安全的必要路徑

水安全是指“人類生存發(fā)展所需要的有量與質(zhì)的保障的水資源，能夠維系流域可持續(xù)、維系人與生態(tài)環(huán)境健康、確保人民生命財(cái)產(chǎn)免受洪水、滑坡、干旱等水災(zāi)害損失的能力”。

雄安新區(qū)承擔(dān)著疏解北京非首都功能的作用，同時(shí)，它也要打造優(yōu)美的生態(tài)環(huán)境，然而目前境內(nèi)水問題極為突出，水資源短缺、水環(huán)境污染嚴(yán)峻、地下水超采和洪澇風(fēng)險(xiǎn)是該區(qū)域?qū)嵤┛沙掷m(xù)發(fā)展面臨的主要水問題。白洋淀由一開始“東湖魚蟹不下船，保定魚市不開張”和“西淀鯉魚甲天下”的水環(huán)境，到后來生物種類越來越少，水環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。另外，新區(qū)地處九河下梢的低洼平原，防洪能力偏低，雄安新區(qū)建設(shè)也面臨地處九河下梢，洪澇高的水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)問題。

1.4 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是大運(yùn)河世界文化遺產(chǎn)保護(hù)的有效手段

2014年6月22日，中國大運(yùn)河在第38屆世界遺產(chǎn)大會(huì)上獲準(zhǔn)列入世界遺產(chǎn)名錄，成為我國第46個(gè)世界遺產(chǎn)項(xiàng)目，大運(yùn)河文化帶共包括8省27段遺產(chǎn)河道、58個(gè)遺產(chǎn)點(diǎn)，其中，上中下游均有9段遺產(chǎn)河道，以及10、14和34個(gè)遺產(chǎn)點(diǎn)，運(yùn)河水工遺存、運(yùn)河附屬遺存、運(yùn)河相關(guān)遺產(chǎn)共計(jì)58處遺產(chǎn)點(diǎn)，見表1，河道總長(zhǎng)度1011公里。

大運(yùn)河沿線遺產(chǎn)保護(hù)體系尚不健全，其歷史文化價(jià)值未得到充分發(fā)揮。根據(jù)聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)委員會(huì)的劃分，中國運(yùn)河文化遺產(chǎn)劃分為正在從事航運(yùn)的“活態(tài)遺產(chǎn)”、河道尚存的“歷史運(yùn)河”、已在地面上消失的“遺產(chǎn)運(yùn)河”三項(xiàng)。目前活態(tài)遺產(chǎn)保護(hù)最好、歷史運(yùn)河次之、遺產(chǎn)運(yùn)河保護(hù)最弱，尚有一些重要遺址點(diǎn)被遺漏，部分年久失修。在58個(gè)遺產(chǎn)點(diǎn)中，有的需要防護(hù)加固、有的需要現(xiàn)狀整修、有的需要重點(diǎn)修復(fù)，其中重點(diǎn)修復(fù)的遺產(chǎn)主要集中在文化帶下游地區(qū)。目前沿線各城市對(duì)行政區(qū)內(nèi)大運(yùn)河規(guī)劃了不同的景觀和功能區(qū)段，但是地方政府出于旅游開發(fā)、城市建設(shè)或單一美化目的，對(duì)大運(yùn)河遺產(chǎn)造成了建設(shè)性破壞。

1.5 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是大運(yùn)河生態(tài)環(huán)境保護(hù)的必要條件

目前，由于華北平原，尤其是京津冀地區(qū)正處于飛速發(fā)展的階段，過量排放以及對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的忽略，讓我們賴以生存的生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。加上京杭大運(yùn)河的斷航更是導(dǎo)致水資源嚴(yán)重匱乏，地區(qū)的城市化也導(dǎo)致農(nóng)田、綠地、濕地的面積不斷縮減，使沿岸生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力以及環(huán)境承載力都在逐漸下降。而京杭大運(yùn)河的全線開通，可以保護(hù)、恢復(fù)、改善大運(yùn)河生態(tài)系統(tǒng)，是大運(yùn)河生態(tài)環(huán)境保護(hù)的必要條件。

1.6 京杭大運(yùn)河黃河以北段通航是中國東部沿海地區(qū)全線崛起的重要引擎

大運(yùn)河的通航能夠顯著改善地緣文化經(jīng)濟(jì)，使南北的文化交流更加便利、頻繁。它是連接長(zhǎng)三角城市群、山東半島城市群、京津冀城市群的重要紐帶，也是區(qū)域文化經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要紐帶。

目前，京津冀城市群、山東半島城市群和長(zhǎng)三角城市群已迅速發(fā)展起來，但仍有許多還未發(fā)展起來的三四線小城市，而京杭大運(yùn)河的開通可以將沿岸城市群串聯(lián)起來，依靠經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大城市帶動(dòng)沿岸小城市，充分發(fā)揮運(yùn)河對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的帶動(dòng)和引領(lǐng)作用。

2 京杭大運(yùn)河全程通航的可行性及北延段航道的線路選擇

京杭大運(yùn)河的全線通航開通了南北水運(yùn)的通道，有利于加強(qiáng)地區(qū)間經(jīng)濟(jì)和文化的交流，可以充分發(fā)揮內(nèi)運(yùn)河低排放的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)。京杭運(yùn)河黃河以北須通航處可分兩段：黃河至臨清段、臨清至南運(yùn)河（吳橋）段。

2.1 黃河至臨清段：輸水線路有位山三干渠、小運(yùn)河和新開位臨運(yùn)河 3 個(gè)方案

2.1.1 位山三干渠

位山三干渠是引黃的重要渠道，但是由于輸水時(shí)間、輸水水位、泥沙淤積、用水管理方面矛盾很多，不適宜長(zhǎng)期大規(guī)模地作為引水渠道，因此暫不考慮將它作為通航線路。

2.1.2 小運(yùn)河

小運(yùn)河全長(zhǎng)109.16km，由于河道蜿蜒曲折，需要改航道航線，由于跨河橋梁眾多還需要改建橋梁、由于居住人口多而且要改河道導(dǎo)致拆遷和移民量都很大，并且由改線產(chǎn)生的防滲工程量也很大。與此同時(shí)，小運(yùn)河還與趙王河、徒駭河和馬頰河立交，無法與運(yùn)河聯(lián)系，對(duì)此，也可暫時(shí)不考慮將此線路作為航運(yùn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的方案。

2.1.3 新開位臨運(yùn)河

位臨運(yùn)河位于位山三干渠的西側(cè)，全長(zhǎng)90.67km，由于線路較短，有利于提高航運(yùn)效益。地形條件較好，能滿足土壤防鹽堿化要求，防滲工程量少。主要問題是存在一定的拆遷和移民量，切斷了三干渠以西灌區(qū)，且需新建大量跨河橋梁。[3]

2.2 臨清至南運(yùn)河（吳橋） 段。輸水線路研究了衛(wèi)運(yùn)河、七一·六五河、臨吳線3個(gè)方案

2.2.1 衛(wèi)運(yùn)河

衛(wèi)運(yùn)河長(zhǎng)119km，過流能力大，河道寬闊、順直，現(xiàn)狀可基本滿足Ⅴ級(jí)航道通航與調(diào)水要求，現(xiàn)河上建有300噸級(jí)的祝官屯船閘和1000噸級(jí)的四女寺船閘。大型跨河橋梁基本能滿足Ⅲ級(jí)航道通航標(biāo)準(zhǔn)。但污染嚴(yán)重，可通過治理予以解決。

2.2.2 七一·六五河

七一·六五河總長(zhǎng)91.2km，現(xiàn)有京九鐵路跨河而過，作為輸水方案，水利部門已經(jīng)開展南水北調(diào)東線一期魯北段七一·六五河輸水工程的建設(shè)，如作為航運(yùn)線路，需進(jìn)行深入的研究工作。

2.2.3 臨吳線

臨吳線線路總長(zhǎng)147.5km，跨河橋梁通航凈空不足，特別是京九鐵路橋、石德鐵路橋改造難度大。需新建一批航運(yùn)樞紐，投資較大。

3 京杭大運(yùn)河穿黃工程方案遴選

穿黃工程是實(shí)現(xiàn)京杭大運(yùn)河全線通航，實(shí)現(xiàn)南北貫通的關(guān)鍵和難點(diǎn)。穿黃方式一般有平交和立交兩種情況。[5]

3.1 平交方案

若采用平交方案，要考慮黃河的枯水期和洪水期、含沙量和輸沙量等因素對(duì)過船建筑和引航道的影響。由于黃河的河寬，天然水深只有1.0m，在枯水期時(shí)，只有下游還有可能可以通航，而上游由于水淺不能通過較大船只;黃河含沙量高達(dá)37kg/m3，而淮河、長(zhǎng)江和珠江的含沙量分別只有0.91kg/m3、1.21kg/m3和0.285kg/m3，經(jīng)過一個(gè)洪水期引航道就會(huì)淤平。黃河的年輸沙量高達(dá)16億噸，當(dāng)運(yùn)河船閘充水時(shí)，黃河大量的含沙水將進(jìn)入船閘，閘室和下游的引航道都會(huì)淤積，維護(hù)工作量會(huì)大大增加。

3.2 立交方案

關(guān)于立交方案，有隧洞、渡槽（圖5）、寬軌+活動(dòng)承船廂方案等。[1]

對(duì)于隧洞方案，我國還沒有比較正規(guī)的案例，但是在法國、英國等國家已經(jīng)出現(xiàn)了許多通航隧洞，由于雙向通航隧道工程量大，過船危險(xiǎn)系數(shù)偏大，所以大部分的通航隧洞都是單向的。由于工程難度較大，為確保不滲水以及出于安全考慮，一般不能建在含水層和易產(chǎn)生不均勻沉降的軟基上。對(duì)于進(jìn)出口的要求也較高，要求具有良好的地形條件，既要與原運(yùn)河平順連接，保證隧洞直線布置，又要有足夠開闊的場(chǎng)地布置引航道和錨泊地等。

對(duì)于渡槽方案，該方案的關(guān)鍵技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)陰極防腐問題，它的建造技術(shù)成熟、操作工藝簡(jiǎn)單、維修管理方便，較為可行。

對(duì)于寬軌+活動(dòng)承船廂方案，該方案的基礎(chǔ)就是渡槽方案，但是是用軌道+活動(dòng)船箱代替了長(zhǎng)渡槽。

3.3 方案比選（表2）

綜上，立交的3種方案都是可行的，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，確定合理可行的方案。

4 京杭運(yùn)河全線通航的效果分析

4.1 文化帶

京杭大運(yùn)河的全線開通可以有效且更好地保護(hù)運(yùn)河的相關(guān)遺存和附屬設(shè)施，傳承運(yùn)河文化，充分且合理利用運(yùn)河的資源。

4.2 經(jīng)濟(jì)

京杭大運(yùn)河的全線開通可以連接長(zhǎng)三角、山東半島、京津冀三大城市群，也是三大最活躍的經(jīng)濟(jì)圈，擴(kuò)大這三大城市群的影響范圍，使貨物的流通規(guī)模更更大，流動(dòng)速度更快，范圍更廣，帶動(dòng)其他地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，降低了社會(huì)物流的總成本。同時(shí)，大運(yùn)河的開通還可開展旅游資源的開發(fā)，推動(dòng)沿岸一些小城市旅游業(yè)的發(fā)展。[2]

4.3 環(huán)境

京杭大運(yùn)河的全線開通也可以讓京杭大運(yùn)河沿岸生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力提高，環(huán)境承載力變大，使這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種更加豐富。

4.4 水資源

京杭大運(yùn)河的全線開通可以補(bǔ)充沿河地帶的地下水資源，防止地表進(jìn)一步下降，并且增加濕地面積。同時(shí)，該運(yùn)河段的水源得到補(bǔ)充，可以平衡我國南北地區(qū)、東西部地區(qū)的水資源，緩解華北地區(qū)缺水的狀況，滿足京津冀等需水量不斷增加的中心城市。

參考文獻(xiàn)

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[3] 韓巍巍，劉曉玲，袁和平.京杭運(yùn)河山東段全線通航可行性分析[J].水運(yùn)工程，2016（z1）：98-102.

[4] 李殿魁.認(rèn)清原因 抓住關(guān)鍵 盡快恢復(fù)京杭大運(yùn)河全線通航[J].山東經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略研究，2012（11）：9-13.

[5] 蘇國萃.談京杭大運(yùn)河全線通航的必要性及可行性[J].中國海事，2012（08）：25-27.

[6] 沈燕云.推進(jìn)京杭大運(yùn)河全線性恢復(fù)通航——訪全國政協(xié)委員、交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院研究員蘇國萃[J].中國遠(yuǎn)洋海運(yùn)，2012（4）：38-39.