我的發(fā)明：利用吹沙造海島技術(shù)挖深河南省現(xiàn)有的主要排洪河道造高地平臺安全島
2018年“五一”假期，我到河南省洛陽市旅游。從鄭州機(jī)場到洛陽市的高速公路景色給我印象最深河南特色之一，就是河南省的內(nèi)河河道的河底，幾乎與地面持平，河壩高度亦像安徽地區(qū)農(nóng)村田埂一樣的低。這真的是讓我大吃一驚。
這次河南鄭州市“7.20”大洪水，真的讓中國人又大吃驚——一個(gè)1200萬人的現(xiàn)代大城市幾乎整個(gè)都泡在泥水中，還損失了三百多人的性命。鄭州官方通報(bào)直接經(jīng)濟(jì)損失近700億元人民幣。
我在維普期刊論文網(wǎng)站上查看“河南，洪水”關(guān)鍵詞，總共8篇文章：2021年1篇；2020年1篇；2015年1篇；2007年2篇；2003年1篇；1995年2篇；1991年1篇。我在維普期刊網(wǎng)站上查看“河南，洪災(zāi)”關(guān)鍵詞，總共6篇文章。關(guān)于河南洪水這么少的科技論文，說明河南1975年8月特大洪水災(zāi)難發(fā)生后，人們又是好了傷疤忘了疼。
我看了嗶哩嗶哩網(wǎng)站上一些網(wǎng)友們做的短視頻，才對河南及鄭州的水系有點(diǎn)初步印象。我又看了《三聯(lián)生活周刊》2021年第31期關(guān)于這次鄭州水災(zāi)的專題報(bào)道，才對河南和鄭州的洪災(zāi)有更全面的印象。
鄭州市從2016年起花了580億元人民幣做海綿城市；可是現(xiàn)在專家說鄭州市地下管網(wǎng)基本是一年一遇的洪水設(shè)計(jì)；新城區(qū)才規(guī)劃地下管網(wǎng)三年一遇洪水。
“鄭州雖然歷史悠久，但現(xiàn)代城市的建設(shè)時(shí)間并不長，從一個(gè)人口幾萬的小縣城發(fā)展為一個(gè)千萬人口的省會(huì)城市，鄭州只用了60多年的時(shí)間。其城市建設(shè)在很大程度上是得益鐵路網(wǎng)的規(guī)劃——隴海線和京廣線這兩條南北縱橫的鐵路大動(dòng)脈在此交匯，直接拉動(dòng)了鄭州的城市建設(shè)。所以大家也戲稱，鄭州是一座‘被火車?yán)瓉淼某鞘小｀嵵堇铣窃诮ㄔO(shè)之初還缺少規(guī)劃的思維，城內(nèi)少有排水設(shè)施，城內(nèi)的河道年久失修，經(jīng)常洪水泛濫。“（P04，《三聯(lián)生活周刊》2021年第31期）
“改革開放后，鄭州的城市發(fā)展進(jìn)一步加速，工程建設(shè)能力也越來越強(qiáng)，雖然每隔幾年也要進(jìn)行河道的整治，但城市在防洪方面的標(biāo)準(zhǔn)依然不高。鄭州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院副教授王慧亮告訴本刊：‘鄭州市目前的管網(wǎng)建設(shè),很多都是一年一遇甚至更低，部分新規(guī)劃區(qū)域可以達(dá)到三年或者五年一遇。但根據(jù)統(tǒng)計(jì)，這次鄭州72小時(shí)降雨量達(dá)到了千年一遇，甚至有暴雨中心達(dá)到五千年一遇。在極端暴雨情景下，城市內(nèi)澇與中小河流洪水疊加作用，導(dǎo)致它已經(jīng)不僅僅是城市自身問題，而是流域性問題；也不僅僅是市政或者水利一方面的問題，還是一個(gè)城市綜合管理問題。’“（P041，《三聯(lián)生活周刊》2021年第31期）
我十分困惑：為什么不把這580億元人民幣,用于提升鄭州市河道和地下管網(wǎng)防洪能力？若是將這筆資金用于防洪能力提升，這次特大暴雨還會(huì)如此的“水漫金山”？
我們城市建設(shè)投資,太多用于面子工程了！
“中國工程院院士、水文學(xué)與水資源學(xué)家王浩院士給本刊介紹過一組數(shù)據(jù)：近十年間，全國62%城市發(fā)生過內(nèi)澇，內(nèi)澇災(zāi)害一年超過3次以上的城市有137個(gè)；城市內(nèi)澇基本覆蓋所有31個(gè)省份，全國城鄉(xiāng)年均受災(zāi)人口在l億人左右。他認(rèn)為，在快速城市化背景下，城市內(nèi)澇是氣候變化、城市擴(kuò)展、地面硬化、排澇標(biāo)準(zhǔn)偏低、管理不善等多種因素共同作用的結(jié)果。我們過去常常把‘洪澇’給拆開來講——‘洪’是外來客水‘造成的’,‘澇’則主要是本地雨水導(dǎo)致。但這次鄭州的情況卻讓人很難單獨(dú)用‘洪’或者‘澇’去界定，它在某種程度上已經(jīng)顛覆了人們對城市內(nèi)澇問題的認(rèn)識�！保≒043，《三聯(lián)生活周刊》2021年第31期）
我在網(wǎng)上視頻看到一個(gè)網(wǎng)友說：“賈魯河過去流量達(dá)5000立方米每秒�，F(xiàn)在賈魯河在周口段只有200立方米每秒。這次鄭州大水達(dá)1000到1200立方米每秒。”
我不由想，若是鄭州市排洪主要通道賈魯河的排洪能力仍是達(dá)到過去的5000立方米每秒，那個(gè)這次鄭州大水是不是危害就小得多？
我不是專家，我只想為未來河南省未來的防曬洪，從技術(shù)上提供一些設(shè)想：
一．河南河道內(nèi)淤泥，應(yīng)當(dāng)是黃土高原下來的泥沙；我想仍是采用吹沙造海島技術(shù)，用管道輸出挖掘船只在水里攪起的河底中的泥沙和水；這樣在豐水季節(jié)，河面高于地面時(shí)，所需動(dòng)力成本最低；
二．我們在河岸兩旁，構(gòu)建長條形水泥墻框，接受從河中輸送出來的河底泥沙和水；并泥沙沉淀后，再將水泥墻框中剩下的水抽回河道中；這樣河泥逐層沉積，用取出泥沙建設(shè)出沿河高地長壩平臺；平臺高度可以達(dá)到略高壩頂高度；未來這樣壩體可以建房建學(xué)校，成為未來抗洪避險(xiǎn)的高地；
三．我們可以在枯水季節(jié)，從河流下游臨時(shí)人工建筑橡皮氣壩，積攢河水甚至從黃河引水系統(tǒng)將河道水面注入到較高的水平，這樣使吹沙造島可以利用虹吸效應(yīng)，使挖河道的所需的動(dòng)力最小化。
挖好一段河道后，我們再將人工建筑橡皮氣壩再上移，這樣逐段逐段挖深主要排洪河道。這所需的人工十分有限；成本亦是有限。
四．壩外沉淀泥水的水泥墻，亦可以活動(dòng)金屬板或水泥板構(gòu)建，等泥土高臺固定后，可以折下，運(yùn)送到下一個(gè)挖河道地區(qū)再搭建淤泥的框架。
這樣，我們采用現(xiàn)代化吹沙造島技術(shù)，可以高速挖深河南泥沙淤積的排洪河道；同時(shí)沿河兩岸用河泥建設(shè)長城式的高壩平臺，作為沿岸居民新的可以抗洪的住房宅地、工廠學(xué)校地基——一舉二得。
這是吳秀才發(fā)明之七百二十九：“我的發(fā)明：利用吹沙造海島技術(shù)挖深河南現(xiàn)有的主要排洪河道造高地住宅平臺安全島”。
吳礪
2021.8.10
附一：
2021年 7月20日的一場特大暴雨，讓一個(gè)擁有1200萬人口的省會(huì)城市幾乎陷于癱瘓。地處中原的鄭州，干旱缺水一直是常態(tài)，而鄭州人民關(guān)于洪水的記憶和經(jīng)驗(yàn)， 很長一段時(shí)間都是來自黃河。但隨著黃河治理系列工程的實(shí)施，黃河水很少再困擾鄭州，人們才發(fā)現(xiàn)，水的災(zāi)害也可能來自城市內(nèi)部。
在極端天氣漸顯頻繁之際， 河南“7·20”前后的一系列大雨，已經(jīng)很難讓人用“洪”（外來“客水”造成）或“澇”（本地雨水導(dǎo)致）來界定——它已經(jīng)顛覆了人們對城市內(nèi)澇問題的認(rèn)知。鄭州在某種程度上，是一座“被火車?yán)瓉淼某鞘小�，它幾十年�?nèi)的快速發(fā)展，得益于地處隴海線與京廣線這兩個(gè)鐵路大動(dòng)脈的交匯處。它像國內(nèi)很多城市一樣，城市的工程建設(shè)能力越來越強(qiáng)，只可惜防洪標(biāo)準(zhǔn)依然不高。
這座北方城市經(jīng)歷的罕見暴雨，實(shí)際上是向我們所有城市的容災(zāi)能力提出問題。城市容納災(zāi)害的能力，在表面上看來雖然不創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，但處理不好卻可能給一個(gè)城市帶來巨大災(zāi)難。P032
根據(jù)氣象部門的統(tǒng)計(jì)，從17日20時(shí)到 20日20時(shí)，鄭州3天的累計(jì)降雨量達(dá)617.1毫米，而鄭州常年平均全年降雨量為640.8毫米，這就相當(dāng)于這3天下了以往一年的量。最恐怖的一個(gè)小時(shí)就發(fā)生在陳真下午從單位外出的期間-20日16時(shí)-17時(shí)。
在這一個(gè)小時(shí)內(nèi)，鄭州的小時(shí)降雨量達(dá)到了201.9毫米，這是一個(gè)什么概念呢？簡單來講，就J 是整個(gè)鄭州的地界落下了約20厘米高的水量，還有人做過粗略的計(jì)算，這一個(gè)小時(shí)鄭州下的雨接近北京半年的雨量，同時(shí)相當(dāng)于150個(gè)西湖的水w 倒在了鄭州的土地上。這樣的計(jì)算不一定完全科，但說明這場雨的確有極端的一面。
降雨最兇的這一個(gè)小時(shí)，正是整個(gè)城市晚高峰到來前的一個(gè)小時(shí)。無數(shù)的人從自己工作的地方出來，開始踏上回家的路。災(zāi)難就發(fā)生在他們的歸途中。據(jù)河南省官方的初步統(tǒng)計(jì)，從7月16日以來，截至26日12時(shí)，此輪強(qiáng)降雨造成河南全省139個(gè)縣（市、區(qū)）1464個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn) 1144.78萬人受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡69人。另據(jù)《鄭州日報(bào)》的報(bào)道，截至23日12時(shí)，鄭州市緊急轉(zhuǎn)移安置 395989人，直接經(jīng)濟(jì)損失 655億元，暴雨引發(fā)的洪澇和次生災(zāi)害已導(dǎo)致51人遇難，加上26日在京廣隧道最新發(fā)現(xiàn)的6名遇難者，這一數(shù)字已經(jīng)上升到了57人。
這場暴雨讓很多人都聯(lián)想到了46 年前。同樣發(fā)生在河南大地的那場特大暴雨。
1975年 8月，臺風(fēng)“尼娜”從太平洋上形成后，一路西進(jìn)，登陸中國大陸后轉(zhuǎn)而北上，直入中原腹地，到了駐馬店一帶，受到桐柏山、伏牛山組成的喇叭口地形的抬升，在此盤旋，從而造成了歷史罕見的強(qiáng)降雨天氣。
根據(jù)后來的記錄，在1975 年 8月4日至8日期間，臺風(fēng)“尼娜”滯留地帶共19410 平方公里的地區(qū)內(nèi)，降雨量超過400毫米，京廣鐵路以西的板橋水庫、石漫灘水庫到方城一帶降雨量大于1000毫米。而在暴雨中心河南泌陽林莊，8月7日一天的降雨量即達(dá)到1005.4毫米，最大6小時(shí)降雨量更達(dá)到830.1毫米，超過當(dāng)時(shí)美國賓夕法尼亞州密士港782毫米的世界最高紀(jì)錄。這場暴雨引發(fā)了駐馬店境內(nèi)包括板橋、石漫灘、田崗、竹溝、薄山等大中型水庫垮壩，58座小型水庫在短短數(shù)小時(shí)間相繼垮壩潰決，造成河南、安徽省等 29個(gè)縣市、1100多萬人受災(zāi)，遇難人數(shù)至少在2.6萬以上。今年河南的降雨強(qiáng)度總體上雖然還沒有超過1975 年，但鄭州的小時(shí)降雨量（7月20日16時(shí)一17時(shí)）已經(jīng)突破了中國大陸小時(shí)降雨量的歷史極值(1975 年，河南林莊，198.5毫米)：從1975 年的駐馬店，到這次的鄭州、新鄉(xiāng)，還有2012年的北京“7。 21”大雨， 為什么這些極端的降雨天氣會(huì)發(fā)生在這些城市？李勇向我做了一番解釋，他說，這些城市基本都處于我國地形的第二級階梯向第三級階梯的交接過渡地帶，而且在西側(cè)都有弧形山脈環(huán)繞。北京是燕山和山，鄭州、新鄉(xiāng)一帶則是太行山、伏牛山等，當(dāng)來自海洋的水汽推進(jìn)至此，受地形阻擋抬升，就會(huì)形成降雨，一旦天氣系統(tǒng)在此停滯不前，就有可能造成連續(xù)的強(qiáng)降雨。
而這種極端暴雨天氣的預(yù)測并不容易。P036
“現(xiàn)在的預(yù)報(bào)一般都是利用數(shù)值預(yù)報(bào)模式，使用超級計(jì)算機(jī)加上人工智能輔助的預(yù)報(bào)方法。這一數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)是基于離散化的格點(diǎn)來計(jì)算，但因?yàn)橛?jì)算機(jī)資源的限制，格點(diǎn)的分辨率現(xiàn)在還很有限。因此，我們現(xiàn)在的氣候模式連日降水 50毫米的暴雨預(yù)報(bào)起來都有難度，雖然天氣預(yù)報(bào)模式分辨率較高，但是也很難預(yù)報(bào)出這種一小時(shí)幾百毫米降水量的極端暴雨事件�！绷_京佳說道。P036
其實(shí)在這次的暴雨中，黃河似乎置身事外，并沒有受到強(qiáng)降雨太大的影響。但為什么還是要先從黃河說起昵？因?yàn)橹性貐^(qū)的人民關(guān)于洪水的記憶和經(jīng)驗(yàn)，在很長一段時(shí)間內(nèi)都是來自黃河的。所以談?wù)撨@次的暴雨前，我們?nèi)匀挥斜匾宄�，曾�?jīng)“三年兩決口、百年一改道”的黃河，到底給這片土地的人民留下了什么樣的防洪經(jīng)驗(yàn)，而這些經(jīng)驗(yàn)在后來人們防洪的過程中又發(fā)揮了什么作用？
和黃河打了大半輩子交道的李勇在這方面有發(fā)言權(quán)。他回憶自己上世紀(jì)80 年代剛參加工作那會(huì)兒每年到了汛期，大家心里都高度緊張，緊繃防汛這根弦，和南方長江流域的城市一樣，鄭州各個(gè)單位也要組織人手上堤值守。那時(shí)候的黃河主河道，游蕩擺動(dòng)頻繁，一個(gè)汛期能“跑”偏十里地，像拔河繩一樣，在兩岸大堤之間擺來擺去�！�1983 年北圍堤搶險(xiǎn)、1985 年化工下游黃莊險(xiǎn)工搶險(xiǎn)的時(shí)候，當(dāng)時(shí)多可怕，黃河的主河道直沖堤防，大家連續(xù)搶險(xiǎn)了幾十天，吃住都在堤上。”
作為一個(gè)“治黃人”，初出茅廬的李勇當(dāng)時(shí)心中充滿了困惑，圍繞到底該怎么束縛住這條母親河，那時(shí)候提出的方案和思路特別多，學(xué)界爭論不休。黃河那個(gè)年代對華北平原和下游沿線城市都是一個(gè)巨大的威脅，“河道游蕩得厲害，不可控，你心里沒底”。
黃河給鄭州人帶來的不止是汛期防洪的經(jīng)驗(yàn)，它也滲透到了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钪�。李勇說， 當(dāng)時(shí)在鄭州生活的人都有一個(gè)觀察——三天不擦桌子，你就可以在桌上用手指寫字了。“因?yàn)辄S河大堤里面的灘地全部是裸露的，河道在堤之間橫沖直撞，灘區(qū)長不出植被，只有泥沙，天一千，風(fēng)一吹，鄭州市挨家挨戶就要飽受風(fēng)沙和揚(yáng)塵的影響。”
不過到今天，李勇告訴我，經(jīng)過70多年的治理，黃河流域?qū)樗墓芸啬芰σ呀?jīng)得到了一個(gè)很大的提高，尤其是2000 年小浪底水庫建成后，黃河下游的防洪標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)接近千年一遇。他進(jìn)一步介紹道：“黃河的洪水分為兩種，小浪底以上的： 叫‘上大洪水’，小浪底以下叫‘下大洪水，�！洗蠛樗�，的洪源主要是黃河中游地區(qū)，從河口鎮(zhèn)到三門峽區(qū)間， ‘下大洪水’的來源主要是小浪底、 到花園口區(qū)間，以伊河、洛河、沁河等支流為主，； 目前洪水還沒有得到有效控制，百年一遇洪水仍高達(dá)15700立方米／秒，不過這次鄭州、新鄉(xiāng)強(qiáng)降雨沒有落在這個(gè)區(qū)間，若雨區(qū)西移，黃河下游的防洪形勢也可能變得十分緊張。”但總體而言，加上之前修建的三門峽等水庫，在這些工程的幫助下，黃河的防洪形勢早已發(fā)生了歷史性扭轉(zhuǎn)。
黃河洪水還有一個(gè)特點(diǎn)，李勇總結(jié)為“洪峰高、洪量小”，這背后的原因就是黃河的河床高。去年本刊采訪南方大水期間，長江委的一個(gè)專家也拿黃河做過比較：長江一年的徑流量在1萬億立方米，黃河是600億立方米左右，黃河一年的來水量和長江的支流漢江相當(dāng)。正因?yàn)楹榱啃�，李勇說：“三峽水庫削減6萬個(gè)流量（立方米／秒），還剩12萬個(gè)流量往下泄，而小浪底水庫一削峰，下來的可能只剩 300個(gè)流量。但因?yàn)辄S河下游經(jīng)過上千年以來的泥沙淤積，河床已經(jīng)比兩岸的平原地區(qū)高出很多，鄭州段是平均高5 米，開封是13米，新鄉(xiāng)接近20 米。因?yàn)楹哟苍絹碓礁撸约词馆^小的洪量也能造成很高的洪峰水位。1958 年，黃河發(fā)生特大洪水時(shí)，最大洪峰流量22300立方米／秒，1996 年，黃河也發(fā)生了洪水，洪峰流量為7860立方米／秒，但這一年花園口的最高洪水位比1958 年高了將0.91 米�！崩钣抡f，這是因?yàn)樵谥虚g將近50 年的時(shí)間里，黃河河床平均抬升了2.6- 4.2 米，相當(dāng)于每年抬升 8厘米。
黃河成為地上懸河的歷史少說也有上千年了，這不僅給鄭州防外洪帶來壓力，也給城內(nèi)的雨澇排泄造成了不小的影響。
很多人以為鄭州市整個(gè)地處于平原上，實(shí)際上并非如此。鄭州的地形是山地、丘陵和平原各占1/3，西部是秦嶺的余脈，南部還有秦嶺東段余脈 ：伏牛山脈，地勢整體呈西南高東北低。中國水利水電科學(xué)研究院減災(zāi)中心洪水管理與影響評價(jià)研究部主任李娜還提醒我，鄭州境內(nèi)從山地丘陵到平原的過渡很快，所以山區(qū)出來的洪水很容易影響鄭州市： 區(qū)。李勇說，從這次鄭州市內(nèi)被淹的程度也能看到這種地形的影響：以鄭州站為界線，鄭州站以東的受災(zāi)情況就明顯比鄭州站以西要嚴(yán)重。
仔細(xì)看看鄭州市的水系地圖還能發(fā)現(xiàn)，流經(jīng)城區(qū)的河流也間接受到了黃河的影響。鄭州市內(nèi)目前主要的排洪河道有五條：金水河、熊耳河、賈魯河、東風(fēng)渠、七里河，其中金水河、熊耳河橫貫市區(qū)，賈魯河繞老城而過，這幾條河流都發(fā)源于西南山區(qū)，在地勢作用下，一路向東北方向奔去，但快接近黃河時(shí)來了個(gè)急轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)向東南方流去，最終匯入了淮河。所以，河南是全國唯一一個(gè)涵蓋了海河、黃河、淮河、長江四大水系的省份，但和我們固有的印象不同，是淮河而不是黃河占據(jù)了河南一半以上的流域面積，鄭州就幾乎整個(gè)屬于淮河水系的范圍。問題在于，這些河流從城區(qū)穿過，到了鄭州東部后，地勢已經(jīng)趨于平坦，落差較小，這就導(dǎo)致河道的泄洪速度減緩，k 城內(nèi)的排洪排澇能力下降。
通過這些年的治理，黃河在防洪方面已不可同日而語。李勇說，到 2000 年以后，大家就很少再去上堤巡防了。去年的時(shí)候，黃河下游也經(jīng)歷了近年來最大的洪峰過境，鄭州市防汛指揮部也做了相關(guān)部署，但最后也沒有上堤。P040
人類的防災(zāi)減災(zāi)知識并不是先天具備的，大部分經(jīng)驗(yàn)都來自于自己或者他人受災(zāi)的過程。萬； 艷華告訴我， 當(dāng)年北京“7· 21”事件也給中國的城市規(guī)劃界帶來了變化：一個(gè)變化是國家提高了《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，比如北京以前的排水標(biāo)準(zhǔn)是防范一到三年一遇或三到五年一遇的洪澇，修改后提升到了20 年一遇；另一個(gè)變化則是，“海綿城市”概念被正式納入官方政策框架，于2013年開始在全國各大城市試點(diǎn)推廣。P041
2012年“7· 21”大雨之后，北京市不僅提高了排水設(shè)施的防洪標(biāo)準(zhǔn)，也對整個(gè)預(yù)警和應(yīng)急體系進(jìn)行了重新編制。比如，加強(qiáng)市區(qū)道路應(yīng)急管制，交管部門規(guī)定全市凡積水超過30厘米時(shí)，將迅速采取交通管制措施；對全市易積水的下凹式立交橋、公路、鐵路立交橋等點(diǎn)段施劃積水水位警示、警戒標(biāo)線，為雨天出行的司機(jī)涉水行車提供參考。司機(jī)可以通過水位警示、警戒標(biāo)線一目了然地及時(shí)了解積水情況，評估自己的車輛涉水能力。今年夏天，北京也遭遇了幾輪強(qiáng)降雨，到一定級別時(shí)，各個(gè)單位就要準(zhǔn)備防汛工作，學(xué)校和企事業(yè)單位宣布居家辦公。一旦雨下得足夠大了，當(dāng)年親歷過“7· 21”的人就不由得回想起那時(shí)的情景。
在面對洪水。尤其是極端天氣下的超標(biāo)洪水時(shí)，我們不能僅僅依靠河道、溝渠、堤壩等工程設(shè)施，預(yù)警、應(yīng)急和救援體系等非工程措施也很重要。而我們國家從2004 年才開始建設(shè)應(yīng)急體制，在防災(zāi)建設(shè)上雖然取得了很大進(jìn)步，但還是欠賬仍不少。P044
吳礪
2021.8.10