泥沙所 郭庆超

1．前言

马克思的唯物辩证法是关于自然、人类社会和思维的运动和发展的普遍规律的科学，既是客观事物发展的普遍规律，也是认识的普遍规律。用这个科学原理来观察世界，就会发现世上的万事万物均处于普遍联系和永恒发展之中。河流作为自然界万物之一，它的演进也同样遵循辩证法。

所谓河流，即为河床中之水流，是水流和河床这对矛盾长期交互作用的产物。世间河流千奇百怪，有的宽浅、有的窄深，有的湍急、有的舒缓，有的顺直、有的弯曲，有的分汊、有的游荡，有的水清、有的水浑，之所以如此，究其根本原因是水流和河床这对矛盾，在以泥沙为纽带的条件下，进行相互影响、相互制约、相互依存、相互斗争的结果。只要能紧紧抓住水流、河床、泥沙这三个关键因素，正确运用辩证法的对立统一规律、量变质变规律、否定之否定规律，就能够解释世间河流千奇百怪的原因，把握河流演进中的基本规律，为人类更好地利用和治理河流提供科学依据。

2．河流上中下游辩证法

世界河流众多，河长超过1000km的河流共163条，最长的河流是尼罗河，长度约6650km，水流最大的河流是亚马逊河，平均流量达219000m³/s，是长江的7倍。在我国，流域面积大于1000km²的河流约1500条，大于10000km²的河流有202条，而大于10万km²的大江大河有21条。为了完整地呈现河流上中下游的辩证关系，这里仅对发源于山区，流经丘陵，来到冲积平原，最后汇入大海的具有完整的上、中、下游的大河进行辩证分析。

2.1 上游河段

在河流的上游段，水流和河床这对矛盾都很极端，水流湍急，河床坚硬。在这里，比降通常很大，水流湍急，两岸笔陡，河道窄深，横断面呈V形或U形，纵剖面形态极不规则，常有台阶，伴有跌水甚至瀑布。在平面形态上多为单一河道，两岸和江心常有巨石突出，急弯卡口比比皆是，岸线极不规则。河床多为原生基岩、乱石或卵石组成。山区河流之所以呈现这样特征，其根本原因在于水流和河床这一对矛盾相互作用的结果。河床边界多由基岩组成，虽然难以被侵蚀，但在湍急的水流成年累月作用下，河床边界的侵蚀还是在慢慢发生，随着这微小量变不断积累，经过一个较长历史时期，河床下切和横向展宽便显现出来。在径向流路上，水流一旦遇到难以侵蚀的山谷，就会寻找更低洼更易被侵蚀的路径向前延伸，河流急弯因此而成。此外，洪水期水流常挟带大量泥沙、砾石、卵石甚至漂石，这些砂石在湍急水流的作用下，将以更大的动力撞击和磨蚀河床，加速河床边界的侵蚀，虽然这个量变过程也十分缓慢，但却显著地加速了河床下切展宽这个量变过程，最终在绵延的山谷之中形成一条不断向远处延展的河流。山区河流中水流与河床边界的这种矛盾特征也决定了其演变规律，从短期来看山区河流是十分稳定的，河床既不冲刷也不淤积，但放在更长的历史时期看，山区河流则主要表现为下切展宽的演变规律。

2.2 下游河段

当河流来到下游的冲积平原时，水流和河床这对矛盾由极端变为柔缓。冲积性平原地势平缓，河道比降很小，流速很小，河床组成松散，易冲易淤。当水流这个矛盾较弱，不足以挟带上游来沙时，河床发生淤积，造成纵向河床抬高和横向河道缩窄；而当水流这个矛盾较强时，水流将从河床淘刷泥沙，造成纵向河床下切和横向崩岸展宽。当出现大洪水时，水流会漫过两岸，泥沙就地落淤，形成广阔的河漫滩，使河道横截面呈现出一个主槽外加两个宽阔河漫滩的复式断面形态。虽然下游河道冲淤变换频繁复杂，但归根结底是通过水流和河床这对矛盾相互转化和泥沙这个纽带来体现的。一般来说，多数下游河道表现为微淤状态，或冲淤交替，接近冲淤平衡，比如长江下游年淤积量不足1cm。但有的下游河道则表现为单一性的淤积抬高，比如黄河在未建水库之前，下游河床不断淤积抬高，年均抬高5cm~10cm，以致在局部河段形成“悬河”，导致防洪压力巨大。当然，如果上游修建大型水库和实施大规模水土治理，则会极大地破坏了下游河道水沙平衡，导致下游河道将在一个较长的时间里呈现单一的冲刷状态，比如三峡水库和小浪底水库下游河道的连续下切。总之，一旦水流、河床、泥沙三者任何一方发生变化，河道必将做出相应调整，直至这三者因素再次相互协调，这种调整才趋于停止。

2.3 中游河段

河流的中游段水流和河床这对矛盾则势均力敌，既没有上游段的尖锐，也没有下游段的柔缓，因此兼有上游段和下游段的特性。中游河道的演变也相对简单，并没有自己独特的规律，而是兼有上游和下游的演变规律。当河床边界难以冲蚀时，其河道比较稳定，表现为上游河道的演变规律，而当河床边界易于冲刷时，则表现为下游河道的演变规律。

3．平原河流辩证法

3.1 河流自调整作用

平原河道河床组成松散，易于冲刷，与山区河流相比，平原河道变化更加频繁，无时无刻不在进行。无论平原河流演进如何千变万化，但根本原因仍可归结为水流和河床这对矛盾相互作用、相互制约的结果，并以输沙不平衡来表现的。在分析河流演进规律时，有个重要概念必须了解，即水流挟沙能力。水流挟沙能力是指在一定的水力条件和泥沙条件下，水流所能挟带的最大含沙量。当水体含沙量等于挟沙能力时，河床不冲不淤；当水体含沙量大于挟沙能力时，河床淤积，相反，河床冲刷。

在天然河道中，输沙不平衡所引起的河床变形是绝对的，而输沙平衡时河床处于不变形状态则是相对的。当河床发生淤积时，河床抬高，河道断面过水面积减小，致使流速开始增加，水流挟沙能力随之增加，从而使淤积速率逐渐减小，直至停止。当河床发生冲刷时，河床下切，河道过水断面面积增加，致使水流速度减小，导致挟沙能力下降，从而使冲刷速率逐渐减小，直至停止。河流中这种淤积或冲刷孕育着自身走向灭亡条件的现象称为“河流自调整作用”，这正是水流与河床这对矛盾相互影响、相互制约的具体体现。虽然河道变形在河床、水流、泥沙的自调整作用下，朝着使变形停止的方向发展，即由输沙不平衡向输沙平衡方向发展，但是这种平衡状态只是相对的暂时的，河流的自调整作用不能消除河床变形不平衡的绝对性。

3.2 河型辩证法

平原河道的平面型态千变万化，但基本上可分为四类：顺直型、弯曲型、分汊型和游荡型。顺直型河道，中等流量时河槽顺直，边滩成两岸交错状分布。弯曲型河道，中等流量河槽具有弯曲外形，深槽紧靠凹岸，边滩依附凸岸，凹岸蚀退，凸岸淤长。分汊型河道，中等流量河槽多分汊，汊道周期性消长。游荡型河道，中等流量河槽河身宽浅，沙滩密布，主槽游荡不定。

不同河型的成因仍然可以从水流、河床边界和泥沙之间的辩证关系加以分析。由于水体的易变形性，水流运动总是具有偏离直线而产生周期性左右摆动的特性，因而从本质上讲水流塑造出来的河道都应该是弯曲的。但是，河道是否向弯曲方向发展还要看河床物质的组成。如果河床物质易冲刷，则河道易向弯曲方向发展，相反形成顺直河道也是可能的。由于顺直型河道的边界不易被水流冲蚀，把水流限制在河槽中运动，但水流的天然左右摆动属性仍然存在，所以只好在河槽内形成两岸交错的边滩。分汊型河道主要是大量泥沙在宽河段落淤，逐渐形成江心滩，从而使河流出现分汊，当然，大洪水切割边滩也可以形成分汊河流。游荡型河道之所以能够形成，突出地表现为水流和河床边界相互作用。这种河道水流强度较大，河床由细颗粒泥沙组成，易冲易淤。大水时河床和河岸冲淤幅度较大，长期以往，造成河道十分宽浅，洲滩此消彼长，汊河横河密布，水流散乱，主槽摆动不定。

当然，每种河型都有自身的演变特点，而弯曲型河道的演变最能体现出水流与河床这对矛盾的辩证关系。限于篇幅，这里仅对弯曲型河道演变规律进行辩证分析。由于河道具有弯曲外形，平时水流做曲线运动，表层流速较大的水体承受的离心力较低层流速较小的水体要大一些，这种离心力的差异，将使表层水流流向凹岸，而底层水流流向凸岸。由于表层水体含沙量较小，底层水体含沙量较大，这就使得凹岸发生冲刷，凸岸发生淤积，促使河道进一步朝弯曲方向发展。虽然河道弯曲是一个量变过程，但随着量变不断积累，河道弯曲愈演愈烈，终至形成河环，一旦出现适宜的大洪水，往往出现自然裁弯，形成牛轭湖，从而完成了河道由弯曲的量变积累到自然裁直的质变飞跃。当然，河道自然裁弯以后，还会发展成新的弯曲河道，重演上述过程，不过不是简单的重复，而是新的发展。弯道的发展和消亡过程，充分显示了事物发展的辩证关系。弯道作为水流和河床的矛盾统一体，在其向曲率更大的弯道发展过程中，本身就孕育着使这个弯道走向消亡的条件，也就是由曲变直的条件，而这个转化是通过裁弯取直的突变来实现的。

4．河流辩证法的启示

河流两岸自古以来即为人类繁衍生息之所，然而处于自然状态下的河流不但远不能满足现代人类活动的要求，而且有时会给人类带来洪水危害。当充分把握了河流演进中的辩证关系后，一方面可以顺应河流自然规律，充分利用河流有利的一面，为人类服务；另一方面，可以利用河流演变规律，对河流进行适当的治理开发，达到兴利除害的目的。

4.1 利用河流规律，造福人类

都江堰工程在世界水利史上是个奇迹，建于公元前256年，至今已2000多年。正是由于该工程的存在使得成都平原“水旱从人，不知饥馑，时无荒年，天下谓之天府”。都江堰工程的精妙之处就在于它巧妙地运用了弯道水流泥沙运动的辩证关系，为保证引水和防止底部粗沙进入渠道产生淤堵，分别在弯道的凹岸设计了宝瓶口来引水，在凸岸设计了飞沙堰来排沙，这种设计恰好遵循了弯道环流的正面引水、侧向排沙的原理，正是这种设计使得都江堰工程历经几千年运用，至今功能不衰，充分展示了我国古代人民对河流辩证法的深刻思考。

山区河流水能资源丰富，因此利用山区河流坡降陡峻，居民稀少的优势，可以建设高坝大库，不但可以给人类带来大量清洁可循环能源，而且可以很好地解决沿岸的城乡和工农业用水，改善航运条件。而平原河流水势平缓，比降很小，虽然不适宜建设水利枢纽，但可以直接从河流中取水为两岸发展服务，也可以发展航运。

4.2 尊重河流规律，兴利除害

河流在服务人类的同时，也带来洪水等危害。为了兴利除害，在尊重河流自身演变规律的条件下，对河流进行适当的治理是必要的。为了防洪、灌溉、发电、供水，不得不修建大量水库，水库的修建会极大地改变河流的天然条件，破坏水流和河床这对矛盾原有状态，使矛盾发生质的变化，必然给水库大坝的上下游河道带来新的质的影响，造成上游水库淤积，下游河道冲刷。因此，建设大坝之前，必须把河流作为一个系统加以考虑，做好顶层设计，开展相关研究，预知大坝建成后的上下游河道的变化趋势，以便对不利的变化采取必要的预防措施。

水库修建后，显著地改变了库区水流条件，库区水位大幅抬高，流速大幅减小，水流挟沙能力急剧下降，大量泥沙淤积在水库里，减小水库库容，降低水库效益，缩短水库寿命。因此，需要根据水流、河床、泥沙之间的辩证关系，调和泥沙淤积与水库效益之间的矛盾，使水库能够长期保持一定的有效库容，发挥效益。比如，通过对三峡水库泥沙淤积和水库运用方式之间关系的研究，提出了使三峡水库长期发挥防洪、发电和航运效益的措施，其社会经济意义十分重大，这正是利用河流规律，改造河流，达到兴利目的一个范例。然而，由于以前对水库修建以后，水库泥沙淤积机理认识不够，大坝设计和水库运用都存在较大缺陷，导致水库泥沙淤积严重，使水库很快失去预想功能，正如Mahmood(1987)统计资料显示，由于泥沙淤积使得世界上水库的平均寿命只有22年。随着现在对河流中水流与河床这对矛盾辩证关系认识的进一步加深，目前已能合理利用水沙运动基本规律，通过合理调度运用水库，使得水库效益得以长期保留，大大延长了水库使用寿命。

水库修建后，也会显著地改变进入下游河道的水沙条件，下游河床必然做出相应调整。由于水库下泄水流含沙量显著小于天然情况，使得下游河道发生冲刷，可能导致崩岸和取水困难，对此必须在事前精确把握，以便采取必要措施，缓解或消除不利影响。比如，三峡水库运用后，进入下游河道泥沙大幅度减少，下游河道必然冲刷，导致同流量水位下降，不仅可能导致崩岸、沿程取水困难，而且给鄱阳湖、洞庭湖、巢湖也会带来新的影响，对此，必须预先知晓，以便采取措施。当然，有时水库下游河道冲刷是好事。比如，小浪底水库运用后，黄河下游河床发生了持续的长距离冲刷，河床冲刷深度平均达1m以上，过水断面面积增加1000m²以上，下游河道主槽过流能力由小浪底水库运用前不足2000m³/s，已增加到2012年的4000 m³/s以上，大大缓解了防洪压力，从这方面来说小浪底水库的效益是十分巨大的。

当然，在河流治理和开发中，如果违背河流自身演变规律，必然会受到自然规律的惩罚。比如，在修建三门峡水库时，由于当时对高含沙河流演变规律认识不足，在大坝设计和水库运用方式上出现了较大失误，导致水库运用后出现异常严重淤积，短短四年便使水库功能基本丧失。又如，上世纪90年代黄河水资源管理不到位，加之来水连续偏枯，致使黄河下游经常断流，1997年断流更长达半年之久。在不少河流治理工程中，由于违背了河流演变规律，很多河流控导工程刚修好就被洪水如数冲走。因此，在进行任何河流治理工程前，都必须遵循河流自身演进规律，对工程实施后上下游、左右岸变化趋势进行预判，以确保工程效果。否则，工程实施后不但起不到应有作用，还会引起上下游河道的连锁变化，破坏河流原有平衡的不利局面。

由此可见，只要掌握了河流演变规律，并尊重自然规律，就可以利用和改造河流，使其造福人类社会。相反，如果违背河流自身演变规律，必然会受到惩罚。

5．结语

马克思的唯物辩证法是关于自然、人类社会和思维的运动和发展的普遍规律的科学，既是客观事物发展的普遍规律，也是认识的普遍规律。河流作为自然界万物之一，它的演进也同样遵循辩证法。

河流是水流和河床这对矛盾长期交互作用的产物。河流千奇百怪，究其根本原因是水流和河床这对矛盾，通过泥沙这个纽带，进行相互影响、相互制约、相互依存、相互斗争的结果。本文紧紧抓住水流、河床、泥沙这三个关键因素，运用辩证法的基本原理，对河流上中下游辩证关系、平原河流辩证关系、河流自调整作用、河型辩证关系以及水流不平衡输沙基本原理等进行了辩证分析，揭示了河流演进的基本规律。

河流演进中的辩证关系，对于人类利用、开发和治理河流有重要启示。当利用河流为人类服务时，必须顺应河流的自然规律。对河流进行开发或治理时，必须尊重河流自身规律，做好顶层设计，分析研究开发治理前后河流中水流和河床这对矛盾的变化趋势，合理预估未来河道的演变方向，以便及早采取应对措施，避免不必要的失误。

(水利部2012年秋季党校（第35期班）)

参考文献：

[1] 侯少文，主编。《党员干部基本理论精读》，中共党史出版社，2006年第一版，2010年修订，2012年重印。

[2] 武汉水利电力学院河流泥沙教研室编著。《河流泥沙工程学》（上册），水利电力出版社，1983。

[3] The World Book Encyclopedia, Vol. 16, p326-329. Publisher: Field Enterprises Educational Corporation, USA, 1974.

[4] Mahmood, K.. Reservoir Sedimentation: Impact, Extent and Mitigation, World Bank Technical Paper Number 71. Washington, D.C., September 1987.