黃河下游“二級懸河”典型河段近期治理工程環(huán)境影響研究

王聯(lián)鵬，李家東，葛 雷

(黃河水資源保護科學研究所，河南鄭州 450004)

1 引言

黃河為多泥沙河流，是世界上最難治理的河流之一，其下游河道長期處于強烈的淤積抬升狀態(tài)，河床平均每年抬高0.05～0.10m，現(xiàn)行河床一般高出堤外兩岸地面4～6m，最大高出10m以上，形成所謂的“地上懸河”，為“一級懸河”。20世紀80年代中后期以來，由于上游來水來沙條件明顯變化，以及灘區(qū)群眾大量修筑生產堤等原因，黃河下游河道大洪水漫灘的機遇愈來愈少，而中小洪水和枯水期淤積主要發(fā)生在主河槽和嫩灘上，遠離主槽的灘地因水沙交換作用不強，淤積厚度較小，堤根附近淤積更少，致使河道平灘水位明顯高于主槽兩側灘地，甚至主河槽平均高程高于兩側灘地，形成了“槽高、灘低、堤根洼”的“二級懸河”［1］，尤其是東壩頭～陶城鋪河段，嫩灘普遍高于大堤附近灘地2m以上，是下游灘地橫比降較大、“二級懸河”發(fā)育最為嚴重的河段［2］。

為防止該河段“二級懸河”形勢的不斷加劇、減輕下游堤防的防洪負擔和河道整治難度、減輕中常洪水情況下灘區(qū)群眾財產損失，根據(jù)國務院批復的《黃河流域防洪規(guī)劃》，黃河水利委員會重點實施了黃河下游東壩頭至陶城鋪河段“二級懸河“治理工程。

2 工程建設必要性

黃河下游河道平灘流量由20世紀80年代中期以前的6000m3/s減小為3000m3/s左右［3］，中常洪水條件下即會造成大范圍漫灘，同時由于黃河下游“二級懸河”河段中水河槽灘唇與臨河堤腳高差大，灘地橫比降大，發(fā)生大洪水時，易形成滾河、斜河或者橫河，順堤行洪沖刷堤防，威脅堤防安全，急需對二級懸河進行治理。

本工程選擇東明閻潭～謝寨 (蘭東灘，右岸大堤相應樁號162+200～181+740)和范縣邢廟～于莊 (陸集灘，相應左岸大堤樁號126+000～139+400)二級懸河形勢嚴重、平灘流量相對較小，發(fā)生“橫河”、“斜河”和“滾河”的趨勢明顯的兩河段，作為本次黃河下游二級懸河治理河段進行堤河治理。

本工程實施后能夠降低主河槽河底平均高程，減緩二級懸河的發(fā)展;同時利用主槽泥沙淤填堤河，防止順堤行洪威脅堤防安全;減輕下游堤防的防洪負擔和河道整治難度、減輕中常洪水情況下灘區(qū)群眾財產損失，維護灘區(qū)社會穩(wěn)定，具有非常重要的意義，工程建設十分必要。

3 近期治理工程總布置及施工方式

本次工程內容包括堤河內耕植土開挖及臨時堆存、圍格堤修筑、堤河淤填、表層土蓋頂以及附屬工程等，主體工程主要是從黃河主河槽及嫩灘上采用挖泥船及組合泵抽取的高含沙水流通過管道輸送淤填在相應的淤填區(qū)，淤填區(qū)外布置圍堤，沿圍堤外側布置退水渠，淤填區(qū)內每500m修筑橫向格堤一條［4］。

另外由于淤填區(qū)長度較大，淤填施工中必須進行分格，除建設圍堤外還需在淤填區(qū)建設格堤;平行大堤方向為圍堤，垂直大堤方向為格堤，將淤填區(qū)分為山東段42個、河南段34個分區(qū)。

4 近期治理工程引發(fā)的環(huán)境影響

4.1 生態(tài)環(huán)境影響分析

4.1.1 土地利用方式影響

該工程占地總面積為1431.13hm2，全部為臨時占地，占地情況見表1。

表1 工程施工對各土地類型的占用(hm2)

工程施工前后各地類土地利用變化可能會有兩種:一為僅有坑塘和未利用地轉變?yōu)楦?二為坑塘、未利用地和林地 (除工程管護范圍內的防浪林)都轉變?yōu)楦?。根?jù)黃河灘區(qū)耕作模式的調查，第二種情景發(fā)生的可能性最大，本研究以情景2為基礎進行分析可知:

(1)工程占地對河南灘區(qū)的土地利用影響最大，主要改變方向為增大耕地面積，減小林地面積，幅度分別達到13.4%和－8.44%。

(2)工程對堤腳處坑塘洼地水面占用比例最大，分別達77.45%和95.77%，基本能完全消除兩灘區(qū)堤腳地勢低洼的現(xiàn)狀。

4.1.2 水生生態(tài)影響分析

工程取土 (沙)最主要影響來自于底泥挖掘與灘地開挖對黃河水域內的浮游植物、底棲動物和水生植物所產生的影響。

(1)浮游動植物:工程的建設及運行將會導致附近水域初級生產力水平的下降，導致浮游動植物和微生物數(shù)量的減少，減低浮游動植物的種群數(shù)量，由于施工區(qū)域河段的浮游動植物為普生性生物，工程對其影響有限。

(2)底棲動物:本工程施工方式 (包括挖泥船和泥漿泵)為河岸嫩灘或近岸處點狀施工，對河床擾動面積較小，加之底棲動物屬于個體小、產卵力和增殖率高等特點的選擇型生物類群，工程對底棲動物影響較小。

(3)魚類:挖泥船將導致局部水體含沙量增加30g/L左右，橫向擴散至20m之外的急流區(qū)，由于大量河水稀釋，可恢復至黃河自然含沙水平，挖泥船攪動河底引起的懸浮物增加對魚類的影響范圍有限，河道取沙不會造成本河段魚類餌料的大量減少。

(4)水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性:由于本工程施工期較短，不會造成所在河段物種的消亡，工程完成后，短時間內生態(tài)系統(tǒng)將得到恢復，工程建設對水生生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響不大。

4.1.3 陸生生態(tài)影響分析

(1)鳥類:工程占用林地面積369.48hm2，約占灘區(qū)林地總面積的7.48%，對林地內覓食鳥類生境影響不大;工程臨時占用耕地占本區(qū)耕地總面積的6.59%，對鳥類的主要覓食場所影響較小;施工期將使工程區(qū)鳥類外遷、數(shù)量下降，但隨著施工結束、臨時占地復耕及恢復，淤填區(qū)將重新成為鳥類的覓食場所。

(2)植被:根據(jù)現(xiàn)場樣方調查，施工區(qū)域除人工栽植的農作物和經濟林等栽培作物外，還有26科60屬77種自然植被。施工期內影響的植被均為廣布種和常見種，項目建設雖使原有植被遭到局部損失或轉移，但不會使評價區(qū)內植物群落的種類組成發(fā)生變化，工程對植被的影響較弱。另外淤填區(qū)內分布有廣布種的國家二級保護植物野大豆，工程建設將占壓部分野大豆現(xiàn)有生境，使其生物量及分布面積有所減少。

(3)陸生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性:對陸生生態(tài)穩(wěn)定性采用線性抽樣法進行了異質性的測定，并采用此方法進行預測。由于對河道的拓寬和淤填區(qū)清理，使林地和耕地頻率略有降低，但在施工期內相對于8km的河道范圍內來說，施工寬度僅有300～500m，且施工結束后異質性結構并未發(fā)生大的變化，仍保持原有水平，因此區(qū)內阻抗穩(wěn)定性保持基本不變。

4.2 水土流失影響分析

淤填工程區(qū)和其他占地區(qū)的擾動面積大，且在施工期的擾動程度強烈，特別是淤填工程區(qū)，產生水土流失的時段較長，是項目產生水土流失的最主要區(qū)域。本次采用經驗公式法預測得到項目區(qū)不同時段、不同區(qū)域的水土流失量，建設期水土流失總量為5.99萬t，其中背景流失量0.90萬t，新增水土流失量5.09萬t。

4.3 水文情勢影響分析

4.3.1 河勢變化影響分析

本次研究選取了2008～2010年“二級懸河”山東東明段的河勢變化圖進行分析，研究表明在4000m3/s洪水條件下，河勢已基本控制在該河段控導工程之內，水邊線最大擺幅在870m左右，該河段主流已得到了較好控制。根據(jù)黃河水利委員會黃河水利科學研究院開展的“黃河下游二級懸河形勢嚴峻河段實施治理工程后對二級懸河形勢的改善狀況”實體模型試驗結果，本工程建設將使順堤行洪流速明顯降低，改善了堤根的偎水狀況，減小了灘區(qū)過流量，有利于堤防的安全［5］。

4.3.2 工程取土 (沙)對水文情勢的影響

根據(jù)黃河多年觀測資料，天然情況下黃河下游河道多年平均淤積泥沙3.61億 t，河床以每年0.05m～0.1m的速度抬升。

經計算取土后主河槽斷面面積增加量山東段為133.6m2、河南段263.2m2，在豐水期黃河主河槽4000m3/s平灘流量情況下，水面水位下降值分別為山東段0.09m、河南段0.18m;在枯水期流量＜800m3/s時，水位基本不發(fā)生變化。

研究表明，工程在豐水期進行取土可使河道水位略有降低，對減輕洪水漫灘風險有一定的積極意義，枯水期水位基本不發(fā)生變化，不會由于工程取土引發(fā)枯水期水位降低或河槽擺動脫流而影響工程區(qū)域附近取水口引水。

4.4 淤填區(qū)退水環(huán)境影響分析

本工程對水環(huán)境影響主要是淤填區(qū)退水對引水渠水質和水量的影響以及工程對區(qū)域內沿黃取水口的影響。

4.4.1 淤填區(qū)退水

本工程淤填區(qū)退水總量約9817.25萬m3，退水泥沙含量＜3g/L，退水通過淤填區(qū)邊沿設置的退水渠分別進入謝寨和于莊引黃閘的灘區(qū)輸水渠。

淤填區(qū)施工采用含沙水體在淤填區(qū)內自然沉降后留沙退水的方法進行，不添加促進沉降速度的絮凝劑等化學藥品，取沙和輸沙過程均通過密閉管道，期間不與有害物質接觸，淤填退水進入引黃閘輸水渠道后不會影響水質及使用功能。

於填區(qū)退水入引黃閘處設計流量分別為8.47m3/s、4.6 m3/s，均小于引黃閘的設計流量60m3/s、10m3/s，其運行由黃河河務部門統(tǒng)一調度。因此，不會造成引水渠中水的流量過大，導致漫出水渠。

4.4.2 取水口影響分析

本次工程涉及到的下游最近取水口有2處，分別是山東段的謝寨閘和河南段的于莊閘，與取土點的位置關系見表2。

表2 取水口與本工程取土點的關系一覽表

謝寨引黃閘距離最近的取土點采用簡易挖泥船，從嫩灘臨水側向嫩灘無水面開挖取土。施工通常會影響岸邊20m范圍內河道水體含沙量，且向下游隨著泥沙沉淀，流經1km左右其水質即恢復原有水平，不會對下游1.5km處的謝寨取水口造成影響。于莊引黃閘距離最近的取土點采用絞吸式挖泥船從河床取土，其作業(yè)時局部水體含沙量將增加30g/L左右，橫向擴散至20m之外急流區(qū)的高含沙水體，向下游最大距離不超過1km即恢復原有水平。因此，不會對河對岸下游1.2km處的于莊取水口造成影響。

另外工程對主河槽水文情勢的影響主要是在汛期4000m3/s漫灘洪水情況下主河槽水位下降 (山東段0.09m、河南段0.18m，此時兩引黃閘屬于非取水期)，在枯水期800m3/s流量時主河槽水位及邊界基本不發(fā)生變化，本次工程建設不會造成以上兩處取水口取水困難。

4.5 土壤環(huán)境影響分析

本工程淤填區(qū)土料來自黃河主河槽及規(guī)劃指導線范圍內嫩灘地，底泥中各項監(jiān)測因子含量與淤填區(qū)土壤基本一致，根據(jù)取土區(qū)域黃河底泥及淤填區(qū)域土壤監(jiān)測結果，監(jiān)測因子均能夠滿足《土壤環(huán)境質量標準》 (GB15618-1995)的標準限值要求。本工程淤填區(qū)河堤經治理后，在其頂部用0.5m厚可耕植土蓋頂，補種防浪林、黃河大堤草皮恢復和圍堤邊坡撒播草籽綠化，其余交由當?shù)剞r民使用。在采取上述措施后，堤河治理不會對當?shù)赝寥兰稗r民生產造成影響。

5 可持續(xù)發(fā)展建議及對策

“二級懸河”治理工程旨在消除黃河灘區(qū)“槽高、灘低、堤根洼”的不利局面，減少黃河發(fā)生橫河、滾河、斜河的幾率，保障黃河下游黃淮海平原的安全。

在確保工程實施對黃河防洪安全的基礎上，應采取各種必要措施將其對環(huán)境的影響降低到最低限度，使“二級懸河”治理工程成為可持續(xù)發(fā)展工程。

5.1 區(qū)域生態(tài)保護措施

生態(tài)影響避免措施:①對于工程淤填區(qū)內分布的野大豆，應執(zhí)行遷地保護;②在淤區(qū)施工過程中，于淤區(qū)外劃定10m寬施工限制帶，施工機械及人員活動限制于此范圍內，減少對臨近區(qū)域的影響;施工營地應優(yōu)先考慮布設于陸集、焦園、長興集內，也可在臨近施工的村莊內租用、借用群眾已有設施安排生活營地，減少工程臨時占地對地表植被破壞;③本工程施工過程中會清除淤填區(qū)內的防浪林，因此施工結束后，施工單位應按大堤相應防洪標準要求及時恢復防浪林。

生態(tài)影響削減措施:①淤填區(qū)施工要保留淤填區(qū)范圍內的表層50cm的腐殖質土壤，工程結束后將保存的原地面表土及時回填，深度至少0.3m;②工程取土 (沙)要嚴格限制在設計好的施工區(qū)域范圍內，減少在施工范圍外活動;③施工船只應避免碰撞等事故發(fā)生，制定詳細防護要求防止跑冒滴漏發(fā)生。

5.2 水土保持措施

本工程水土保持措施主要包括植物措施和臨時措施，植物措施主要有補種防浪林、撒播草籽和黃河大堤草皮恢復，本項目水土保持工程量為:栽植喬木57639株，栽植灌木230555株，撒播種草112.19hm2，鋪種草皮18.48hm2。臨時措施工程量為:開挖臨時排水溝 59.68km，土方臨時開挖16711m3。

5.3 水環(huán)境保護措施

由于工程淤填區(qū)退水進入引黃閘，不會影響引水渠的水質及使用功能，本次研究重點考慮機械沖洗廢水和施工人員生活廢水的防護措施。

含油廢水通過集水溝自流進入沉淀池。在沉淀池的入口處設置隔油板，含油廢水經過隔油板自流進入水池，蓄滿并投加混凝劑進行混凝吸附，停留12h到第二天進入蓄水池，作為車輛沖洗水重復使用。

生活污水經地埋式污水處理設施處理后，作為臨時堆放的可耕植土的噴灑用水，以防止揚塵的產生。

6 結束語

“二級懸河”治理工程是一項重大、復雜、緊迫的任務，需要進行全面、深入、細致、縝密的研究和規(guī)劃，采取一系列的技術、工程措施，由它而引起的環(huán)境影響是一個極為復雜的問題，其環(huán)境影響后果通常顯現(xiàn)有一定的滯后過程。因此，在工程實施前，必須周密規(guī)劃，科學論證，優(yōu)化施工方式，對可能造成的各種環(huán)境影響問題進行深入研究，找出工程與各種環(huán)境影響之間的相互關系以及影響規(guī)律，并提出相應的環(huán)保措施及生態(tài)影響減緩恢復措施，同時根據(jù)國家的各種環(huán)境政策和環(huán)保要求，全面安排，分布實施，只有這樣，對“二級懸河”治理工程的認識、評價及對策，才能更科學合理。

［1］高季章.論黃河下游河道的改造與“二級懸河”的治理［J］.中國水利水電科學研究院學報，2004，(1).

［2］杜玉海.黃河山東段二級懸河的危害及防治措施 ［J］.人民黃河，2004，26(1):5－7.

［3］岳愛芹.談黃河下游生態(tài)防洪工程體系建設 ［J］.河南水利與南水北調，2009，(6).

［4］河南黃河勘測設計研究院和山東黃河勘測設計研究院.黃河下游東明閻潭～謝寨和范縣邢廟～于莊二級懸河近期治理工程可行性研究報告［R］.2010.

［5］黃河水利科學研究院.黃河下游易發(fā)生滾河及順堤行洪的河段預測報告［R］.2010.