黃河下游河道淤積影響因素及對策探討

齊海龍

河南黃河勘測設(shè)計(jì)研究院，河南鄭州 450002

1 黃河下游河道、淤積的基本情況

黃河下游河道上寬下窄，比降上陡下緩，花園口至高村河段兩岸堤距為5km～10km，最寬處達(dá)20多km，河道比降2.65～1.72；高村至陶城鋪堤距1.4km～8.5km，河道平均比降1.15；陶城鋪至墾利寧海河段，堤距0.4km～5km，一般為1km～2km，河道平均比降1左右 。河道排洪能力上大下小，花園口、高村、孫口站的設(shè)防流量分別為22 000m3/s、20 000m3/s和17 500m3/s，而艾山以下僅為11 000m3/s。

根據(jù)黃委水科院《黃河下游斷面法沖淤量分析與評估》，1952年～1999年黃河下游小浪底－漁洼間的淤積量56.34億m3。1965年以后河口段河道（漁洼至羅13或清7）的累計(jì)淤積量為5.92億m3，若包括1952年～1964年在內(nèi)，淤積量估計(jì)將超過8億m3。全下游總淤積量估計(jì)將達(dá)到64.3億m3以上。

大斷面測量成果顯示，鄭州花園口以下除局部高灘外，河道基本呈“二級懸河”形態(tài)，從灘唇到灘根普遍存在較大的斷面橫比降。其中東壩頭－陶城鋪河段灘唇普遍高于大堤附近灘面2m以上，最嚴(yán)重的河段灘唇已高出堤根灘面4m多，灘地高出背河地面4m～6m；主槽過洪能力只有3 000m3/s左右，洪水一旦漫灘，偎堤水深為3m～5m，臨背水頭差一般為7m～11m。

2 影響淤積的原因分析

近幾年黃河下游部分堤段“二級懸河”發(fā)展很快，有研究者認(rèn)為是由于1986年以后徑流量減小，水流夾沙能力降低所致，也有研究者認(rèn)為是受灘區(qū)生產(chǎn)堤影響的結(jié)果。筆者認(rèn)為造成這種狀況的原因是多方面的，其中有水流自身的因素，也受邊界條件的影響，還有兩者共同作用的結(jié)果。

2.1 水沙條件的影響

來水來沙條件是影響下游河道淤積的決定性因素，對下游河道的淤積狀況起決定性作用。

黃河下游之所以成為舉世聞名的地上懸河，正是其“水少沙多、水沙不協(xié)調(diào)”的基本特點(diǎn)決定的。所謂“水少沙多”是一個(gè)相對的概念，他的含義主要不在于水沙的絕對數(shù)量而在于水沙的相對關(guān)系。過去我們曾經(jīng)把減沙的遠(yuǎn)期目標(biāo)定在每年來沙8億t，近年來這個(gè)來沙量不期而遇。1986年～1999年進(jìn)入下游的年平均沙量只有6.84億t，比1952年～1999年50年的平均來沙量10.64億t減少了35.7%，比多年平均來沙量減少一半以上。同期的年均徑流也相應(yīng)減少至276.4億m3，比上述50年均值減少了32.3%。隨著水沙的同比減少，下游河道的淤積量非但沒有減少，而且明顯增加，達(dá)到年均2.23億t，比50年均值1.96億t增加了20%，這說明下游河道的淤積不單取決于來沙的絕對量，更取決于水沙的配比關(guān)系。沿程輸沙能力的不均衡是造成下游淤積嚴(yán)重的另一個(gè)重要原因。黃河進(jìn)入下游以后失去溝谷的約束，河道變寬，比降漸緩，挾沙能力漸次降低，加之漫灘后洪水削減，造成輸沙量上大下小，泥沙沿程淤積。研究表明，在一定的邊界條件下，水流的夾沙能力與流量的高次方成正比，近年隨著降雨量的減少、用水量的增加以及蓄水工程對洪水控制力度的加強(qiáng)，洪水的頻次和量級降低，河道流量調(diào)平，使水流的挾沙能力大幅減弱，這也是近年下游河槽淤積嚴(yán)重、“二級懸河”發(fā)展加快的主要原因之一。

2.2 邊界條件的影響

邊界條件主要包括控導(dǎo)工程、生產(chǎn)堤、片林與高干作物等。大量的資料分析結(jié)果表明，邊界條件在一定情況下影響淤積的形態(tài)和部位。

1）控導(dǎo)工程

是藥三分毒，任何事物都具有兩面性?？貙?dǎo)工程的修建一方面控制了河勢，阻止了河道游蕩擺動，對黃河下游防洪減災(zāi)起到重要的作用，另一方面，也不可避免的帶來一些負(fù)面影響。黃河下游河道具有多來多排多淤的特性，控導(dǎo)工程固定河槽的同時(shí)，也把中小流量的沉沙范圍固定在了河槽附近，大量泥沙只能淤積在主槽和靠近主槽兩側(cè)的灘地上。所以說，近年“二級懸河”加劇，雖然主要與洪水頻次和量級降低、含沙量增加的水沙條件有關(guān)，但控導(dǎo)工程的影響也不能完全排除。

2）生產(chǎn)堤

生產(chǎn)堤對淤積的影響受到水沙條件的限制，不同量級、不同含沙量的洪水，生產(chǎn)堤的影響程度和效果也不一樣。研究表明，流量過小或過大、水位過低或過高，生產(chǎn)堤對灘槽淤積形態(tài)影響不明顯，但對最大漫灘水深與生產(chǎn)堤高度相當(dāng)、洪水流量（或能量）不易造成生產(chǎn)堤決口的中常洪水影響最為顯著。同時(shí)，生產(chǎn)堤存在破口或決口可很大程度上減小這種影響。當(dāng)含沙量超過河流的挾沙能力，生產(chǎn)堤約束水流使泥沙淤積在主槽附近，對“二級懸河”形成不利影響，但從總的河道淤積數(shù)量來看，生產(chǎn)堤的約束水流使輸沙入海的數(shù)量增加；當(dāng)含沙量低于河流的挾沙能力，生產(chǎn)堤阻止水流漫灘，堵截串溝，塞支強(qiáng)干，還有一定的束水攻沙作用。

3）片林與高干作物

片林與高干作物主要對漫灘的大中型洪水發(fā)生影響。漫灘洪水受片林與高干作物阻礙，流速下降，挾沙能力降低，泥沙發(fā)生篩選淤積。

2.3 兩者的辯證關(guān)系

在造成河道淤積的諸多因素中，來水來沙條件是內(nèi)因，是造成河道淤積的最直接最根本的原因；邊界條件是外因，在一定條件下、一定范圍內(nèi)、一定程度上影響淤積的形態(tài)部位和數(shù)量。當(dāng)水沙條件發(fā)生改變時(shí)，邊界條件的影響效果也隨之相應(yīng)改變，兩者相互聯(lián)系，共同作用，造成了黃河“地上懸河”以及“二級懸河”的不利局面。

3 治理對策

針對上述原因，不同情況應(yīng)采取不同治理措施。

3.1 改變水沙條件

改變水沙條件是從根本上解決黃河的泥沙問題，可以從以下幾方面采取措施：

1）增水

增水的措施包括流域內(nèi)節(jié)水和流域外調(diào)水兩種辦法。流域內(nèi)節(jié)水是一種相對增水的措施，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)的、技術(shù)的、法律的、行政的手段，促進(jìn)水資源的節(jié)約使用，逐步建立節(jié)水型工業(yè)、節(jié)水型農(nóng)業(yè)和節(jié)水型社會。流域外調(diào)水是一種絕對增水的措施，運(yùn)用工程的手段，跨流域調(diào)水，彌補(bǔ)黃河水資源的不足，增加下游河道徑流量，提高輸沙能力。

2）減沙

減沙主要是黃土高原水土保持、水庫攔沙、小北干流放淤三種措施。

3）調(diào)水調(diào)沙

調(diào)水調(diào)沙是通過建立完善的黃河水沙調(diào)控體系進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，變天然不利的水沙關(guān)系為有利于泄洪輸沙的協(xié)調(diào)過程，調(diào)水調(diào)沙的作用是利用有限的水量達(dá)到下游河槽的最大輸沙能力。調(diào)水調(diào)沙的功能有兩點(diǎn)：集中輸沙入海和提高下游河道行洪能力。

3.2 改善邊界條件

改善邊界條件雖然無法從根本上阻止泥沙淤積，但可以在一定程度上人為影響河道的淤積效果?，F(xiàn)狀生產(chǎn)堤又高又大，兩岸間距小，平面布局雜亂無章，對河道淤積極為不利。我們設(shè)想，按照河道整治工程的規(guī)劃原則對現(xiàn)狀生產(chǎn)堤進(jìn)行合理科學(xué)改造：廢除位于河槽內(nèi)影響行洪的生產(chǎn)堤，并將高度由原來的2m～3.5m降低至高出灘面1.0m，嚴(yán)格按照各河段排洪斷面寬度要求將兩岸間距放大。使生產(chǎn)堤與整治工程配合，既有利于中小流量高含沙水流輸沙入海，又有利于小浪底調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，對于挾沙能力尚有富裕的低含沙水流，還有一定的塞支強(qiáng)干、束水攻沙的效果。在生產(chǎn)堤或控導(dǎo)工程的適當(dāng)位置設(shè)置引洪放淤閘門，遇適宜高含沙洪水打開閘門或利用串溝進(jìn)行有計(jì)劃的引洪淤高灘地特別是灘根，可以增加灘地淤積量，縮小灘槽高差，減少生產(chǎn)堤與河道整治工程給河道淤積帶來的不利影響，改善“二級懸河”的不利局面。清除行洪河寬范圍內(nèi)的片林和高干作物，減少洪水期間其對灘槽水沙交換的影響。

3.3 變水沙條件與邊界條件的不利聯(lián)合為有利聯(lián)合

這一措施的主要原理是：在邊界條件一定的情況下，改變水流條件，使之盡量運(yùn)行在邊界條件能夠帶來有利影響的范圍，避免運(yùn)行在邊界條件的產(chǎn)生不利影響的范圍；在水流條件一定的情況下，改變邊界條件，消除或減少邊界條件帶來的不利影響，發(fā)揮邊界條件的有利作用；或者兩者同時(shí)改變，使他們聯(lián)合起來達(dá)到最有利的影響效果。

4 結(jié)論

“提防不決口”、“河床不抬高”作為體現(xiàn)“維持黃河健康生命”這一終極目標(biāo)的兩個(gè)主要標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)起來涉及到水沙條件的內(nèi)因與邊界條件的外因以及內(nèi)外因的共同作用，復(fù)雜多變。因此，建議黃委對邊界條件開展專題研究，量化邊界條件的影響范圍、效果、程度以及針對各種可能的水沙條件所采取的應(yīng)對措施；對水沙調(diào)控體系的應(yīng)用開展專題研究，制定對下游河道最有利的水沙調(diào)控預(yù)案。

[1]黃河下游灘區(qū)生產(chǎn)堤利弊分析研究.河南黃河河務(wù)局，2004，12.

[2]河南省黃河灘區(qū)近期治理與開發(fā)問題研究報(bào)告.河南省老科協(xié)，2004，8.

[3]黃河下游斷面法沖淤量分析與評價(jià).黃河水利科學(xué)研究院，2002，4.

[4]黃河下游“二級懸河”成因及治理對策.黃河水利委員會，2003，4.