浅谈黄河下游河道淤积抬升的原因及治理措施(陈丕虎 刘明霞)
来源: 水土保持生态环境建设网 上传日期:2018-07-23 打印本文章 【字体】 大 中 小2001年11月30日
摘要 黄河以多沙善徙而著称,下游河道则不断淤积抬升,形成了“地上悬河”,自然改道的局面不断加重,北决乱海,南决乱淮,直接经济损失都将达到300多亿元。如能使黄河下游的河道向有利河型发展,减少下游河道的淤积,就能确保黄河较长时间的安澜,因此笔者通过对历史黄河淤积资料的分析认为:河道的淤积并不可怕,淤滩而刷槽河道向有利于输沙的河型发展。冲刷也并不都好,淤槽而刷滩向不利的河型发展。黄河沙多水少,水沙不平衡,加之河口淤积延伸,是造成黄河下游河道淤积抬升的重要原因。因此黄河治理的近期措施:应立足于“中游减沙、拦沙,下游放淤排沙”并重的原则方可确保黄河下游的安全。
关键词 黄河下游河道 淤积抬升 原因 措施
1、下游河道淤积情况综述
黄河下游河道属于强烈堆积性河道,河道的冲淤变化主要取决于来水来沙,河床边界条件及河口的淤积延伸。黄河河道并不是单向淤积,而是有冲有淤,以淤为主。据统计,黄河年均输沙量为16亿T,其中约有1/4的泥沙淤积在下游河道内,1/2的泥沙淤在河口三角洲及其河口外海滨,输送到外海的泥沙约占1/4。据1935年至1985年实测资料计算,下游河道淤积总量约90亿T。沿程分布为:东坝头以上淤高约1米m,高村至陶城铺淤高2.5-3.5m,陶城铺以下淤高1-2m。河床淤积抬升速度表现为中段大,两头小。为了便于分析河道淤积情况,现把1950年至1985年河道淤积实测资料列入表1。
表1
由表1可以看出,淤积分布是自上而下逐渐减小,艾山以上淤积占总量的77.8%,艾山以下仅占淤积总量的22.2%,淤积最为严重的是高村至孙口河段,淤积最小的是泺口至利津河段。按时段统计各河段的淤
表2 单位:亿T
由表2可以看出35年间河道共淤积67.22亿T泥沙,除去三门峡拦沙排清期间冲刷量,年淤积3亿T左右,淤积最严重的是1964-1973年间。
黄河下游河床的淤积抬升,造成了同流量的水位抬高。现把黄河下游各水文站3000m3/s水位列于表3。
黄河下游主要水文站3000m3/s水位差统计表
表3 单位:m
由表3可以看出,同时3000m3/s,水位相差1-2m,抬高最大的是高村站达2.14m,最小的是利津站0.93m。由于水位的抬高,防洪负担随之加重,自然改道的趋势也逐年增加,威胁着黄河下游的安全。
2、黄河下游河道淤积抬升的原因
黄河下游河道淤积抬升是由上中游来水来沙,河口的排沙及河床边界条件所决定的,三者之中,上中游的来水来沙是起决定性的因素。
2.1、上中游来水来沙对黄河下游河道淤积抬升的影响。
上中游来水来沙决定着下游河道的淤积状况。从1919年至1949年31年间发生了21次决溢改道,大量的泥沙淤于黄泛区,减少了下游河道的游积强度,黄河下游河道年均淤沙2亿T,据推算若不发生决溢及改道每年淤积可达3.2亿T。1950年—1984年34年间年均淤积达2.3亿T。该期间如果没有三门峡水库拦沙排清而引起下游的冲刷,据推算年均淤积达3.6亿T。据1919年至1985年65年资料推算,黄河下游年均淤积3亿T左右为正常年份。1950年至1960年年均淤积3.6亿T,基本上保持了平衡,由于50年代河南河段漫滩洪水较多,花园口洪峰流量超过9000m3/s的就有7年,到达艾山站洪峰流量大于6000m3/s的洪水发生了12次。这样的洪水淤滩而刷槽,下游河道向窄深河型发展,有利于输沙,因此主槽淤积量较小。
1960年至1964年由于受三门峡水库下泄清水的影响,河道处于冲刷状态,河道由上向下冲刷深逐渐减少沿程含沙量逐步恢复,对泺口以下的河段影响较小。
1973年至1984年艾山以下的河段处于微淤状态,年均淤积仅为0.3亿T,花园口至艾山,年均淤积为1.34亿T。主要原因:一是受大洪水淤滩而刷槽的作用,二是上中游来沙偏少。
1964年至1973年是下游河道淤积最严重的年份,年均淤积达4.39亿T,艾山以下河段年均达0.69亿T,最严重的为花园口至高村,年均淤积达2.02亿T。造成这种沿程淤积的原因:主要是和10年内没有发生较大的洪水有关,从1964年至1973年9年间只有1966、1967、1968年三年发生了7000-8000m3/s洪水,其余年份均在5000m3/s以下,这样就造成了主槽的严重淤积,向宽浅河型转化,不利输沙。再者,由于前期三门峡拦沙排清的冲刷,下游特别是艾山以上河道过水断面扩大,使这三次洪水漫滩范围不广,没有发挥淤滩刷槽的大水作用。相反,通过主槽的洪水却把三门峡排出的泥沙带向下游,淤在河槽内。“造成泥沙搬家”。另一方面,这几年正值三门峡改造,水库大量泥沙下泄,大部分淤在艾山以上主槽内,并逐步向下游转移,这又出现了小水泥沙“搬家”现象,搬家的泥沙由于下游比降变缓也淤在主槽内。通过以上对历史资料的分析可以看出:漫滩洪水在黄河下游造床过程中起着极为重要的作用,在宽河段进入滩区的水流经过淤积,含沙量降低,回到主槽以后加强主槽的冲刷,滩槽水流泥沙横向交换结果就是淤滩而刷槽,河型向有利于输沙的方面发展。如1958年7月的大洪水,花园口至艾山的河段主槽冲刷泥沙达7.1亿T,而滩地淤积泥沙9.2亿T,黄河下淤主槽刷深1m多。若能充分利用大水淤滩而涮槽的作用就可逐步地形成相对“地下河”。
清水对黄河下游的作用是冲刷河床,沿程含沙量恢复,高村以上冲刷最大,含沙量也增加最快,艾山以下河道冲刷作用逐渐减小。清水在冲刷河床的同时也必然造成滩地坍塌。据观测3000-4000m3/s左右的流量时滩地坍塌强度最大,这样又展宽了河槽,使主槽向宽浅河型发展,不利输沙。因此单靠清水冲刷除局部河段外,一般不会造就有利的河型。
综上所述不难看出,淤积并不都可怕,可怕的是主槽淤积,冲刷也并不都好,滩地冲坍,又引起主槽的摆动改道。大水淤滩而刷槽,小水淤槽而坍滩。“大水出好河,小水淤坏河”就是这个道理。
2.2、河口的淤积延伸是造成下淤河道淤积的重要原因
黄河注入渤海,近海区属于浅海弱潮河口,大量的泥沙进入河口地区,必然使河口淤积延伸,河床纵比降减缓,河床淤积抬升,当河床抬升到一定程度时,洪水将另择洼地寻径入海,河口再淤积延伸,河床再抬高,再改道。目前的河口三角洲就是这种周期性的延伸-改道-再延伸的循环变化中形成的,一般讲是改道初期产生溯源冲刷,然后转为淤积直至下次摆动或改道,影响范围一般是泺口以下的河道,冲淤变化比较明显,泺口以上的河道影响较小。如1953年河口地区范围内的小口子改道缩短河长11KM,造成河口地区强烈的溯源冲刷而到泺口,此后1964年、1976年两次改道虽然由于在局部侵蚀基点削弱,溯源冲刷发展较短,但它对河床的淤积抬升影响仍很明显。
2.3、河床边界条件也是引起河道淤积的重要原因之一
河床的边界条件是河流自己形成的,是上中游来水来沙和下游排沙条件的综合产物,一旦形成它又会影响河床的淤积抬升。主要表现在沿程的泥沙颗粒由粗到细。随着冲泻质和河床质泥沙相互转换,相互平衡,造成河床的淤积抬升。另外黄河下游河道整治建筑物修建对河床的边界条件也有很大的影响,在弯道上修建整治建筑物形成弯道环流,横向输沙不平衡,造成凸岸淤积,凹岸冲刷下切,河道向窄深发展,有利于输沙。因此河道整治工程对下游河道的淤积抬升也有很大的影响。
3、近期治理措施
黄河近期治理应立足于“上中游减沙拦沙,下游放淤排沙”并重的原则,有计划地形成“相对地下河”。就目前来水来沙条件,河道淤积情况看,黄河发生改道的自然趋势并未根本的逆转。黄河不论是自然改道还是人工改道都不是一件易事。自然改道不论是政治上的影响还是经济损失都是不可估量的。人工改道经济损失也已超过300多亿元,并且这种损失随着经济的发展,相应的增大,即使是改道也是照常淤积抬升,还是不能从根本上解决。因此不能轻谈改道的治理方案。
3.1、黄河下游河道减小淤积抬升的根本措施是中游黄土高原的水土保持。只有搞好中游地区的 水土保持工作,才能控制进入黄河下游的泥沙。据实测资料分析d>0.05mm的粗颗粒泥沙是造成黄河下游河床淤积的有害泥沙,系下游床沙质的中值粒径。据实测高村至艾山站床沙质粒径的比例列于表4。
表4
如果能拦住d>0.05mm粗颗粒泥沙,黄河下游淤积就可减少50%,因此应努力搞好中游地区的水土保持工作。力争采取生物工程等综合措施尽最大努力拦截d>0.05mm的粗颗粒泥沙入黄。
3.2、利用小浪底及上中游水库联库运用合理的调水调沙。其运用调度的原则应遵循:有利于黄河下游游荡性河段的河型转化,有利于减缓下游河段淤积抬升来调度水沙。要充分利用漫滩洪水淤滩刷槽的作用,小浪底水库应不拦蓄此类洪水,以利于河道向窄深河槽稳定的河型发展,增加输沙能力。
3.3、利用黄河下游滩区和河口地区放淤,以减少河道主槽的淤积,黄河下游两岸大堤之间的面积约4600km2,若能有计划的引水入滩,淤堵提前串沟清水放回河槽而冲刷河床。这样既可淤积抬高滩地,又可冲刷主槽,形成相对的“地下河”。若再利用5400km2河口地区荒地放淤,按滩区和河口地区平均淤积1m,则可容沙100亿m3。相当于50年河道的淤沙量。这样既能填海造陆,使石油开采由海上变为陆地,节约了开采投资,同时又增加了土地资源,减轻了下游河道的淤积。
3.4、河道整治是近期下游河道减淤的重要措施通过下游河道整治,使黄河下游河道形成一个有利于输沙的三级复式河槽,即两岸大堤间行大水,中水行于嫩滩间,小水控制在窄深河槽内。黄河下游河道具有较强的输沙能力,据研究分析,河道流量大于4000m3/s时,能顺利输送含沙量高达400—900kg/m3的高含沙量水流,只要充分利用经过河道整治后窄深的复式河槽输送高含沙水流,黄河下游河道照样可以减淤。
综上所述,黄河下游河道淤积抬升是受上中游来水来沙、河口淤积和河床边界条件等影响。因此应本着标本兼治的原则,采取中游水土保持和水库拦沙,控制d>0.05mm粒径的粗颗粒的泥沙入黄,再辅以滩区及河口地区的放淤,河道整治等综合措施,减缓黄河下游河道的淤积抬升是可能的,使黄河安全行洪百年也是可以保证的。
作者单位为山东聊城市黄河河务局