黃河現(xiàn)行入海流路相對穩(wěn)定行河近40年的原因及發(fā)展趨勢

王開榮，于守兵

（黃河水利科學(xué)研究院，450003，鄭州）

自1855年6月黃河于銅瓦廂決口改道、奪大清河自山東入海以來，黃河河口共經(jīng)歷了10次擺動(dòng)改道，在人民治黃前的前6次改道中（不含1855年6月第1次改道），除1929年8月紀(jì)家莊改道系人為扒口外，其他5次改道均系伏汛或凌汛漫溢決口。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1976年5月人工改道清水溝流路之前的9條流路中，行水時(shí)限最長為19年，最短3年；累計(jì)實(shí)際行水歷時(shí)為87年，每條流路平均行水歷時(shí)為9.7年?；诖?，20世紀(jì)80年代初便產(chǎn)生了黃河河口入海流路“十年一改道”的直觀評價(jià)。自1976年5月伊始黃河入海流路進(jìn)入清水溝時(shí)期，截至2014年12月，已累計(jì)行河38.6年 （若除去1976—1999年全日斷流天數(shù)894天，實(shí)際行河為36.1年）。清水溝流路由此成為1855年以來實(shí)際行河歷時(shí)最長的一條入海流路。那么，如何看待黃河現(xiàn)行入海流路亦即清水溝流路相對穩(wěn)定行河近40年的客觀原因，并預(yù)測其未來的發(fā)展趨勢，是事關(guān)21世紀(jì)黃河河口綜合治理方向的重大命題，必須給予明確把握和科學(xué)認(rèn)識(shí)。

一、現(xiàn)行入海流路相對穩(wěn)定行河近40年的原因

1.河口堤防設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)提高

1976年在改道清水溝之前，黃河河口有關(guān)堤防的工程標(biāo)準(zhǔn)按西河口水位10 m設(shè)計(jì)。1992年原國家計(jì)委批復(fù)的 《黃河入海流路規(guī)劃報(bào)告》則明確了 “當(dāng)西河口水位達(dá)12 m時(shí)，再根據(jù)當(dāng)時(shí)河道狀況及油田開發(fā)需要決定改走北汊1或抬高西河口水位繼續(xù)走現(xiàn)行河道”。顯然，河口堤防設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的大幅度提高，對清水溝流路行水年限的延長提供了巨大的發(fā)展空間。

資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，1996年清水溝流路河口河段的水位達(dá)到了史上最高值，其中西河口水位為9.75 m（3000m3/s），較改道初期的 1976年升高了1.53m。期間，河口年均來沙約6.344億t，年均水位升高值為0.077 m。據(jù)此可以推算得出：在河口堤防標(biāo)準(zhǔn)提高2.0 m的情況下，河口流路的使用年限至少要延長26年；更何況，1996年以來至2013年，河口年均來沙僅為1.668億 t，較 1996年前的6.344億t有大幅度減少，其年均水位升高速率將會(huì)遠(yuǎn)低于0.077 m。因此，其實(shí)際延長的使用年限將不止26年。

同時(shí)，河口堤防設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高亦意味著在現(xiàn)行清水溝流路達(dá)到改道標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其所允許的入海流路河長將有大幅度增加，相應(yīng)的濱海容沙體積亦將巨量增大。若按黃河河口流路末期 （意指瀕臨改道的演變后期）水面比降1.15?考慮，在提高設(shè)防水位2 m的情況下，現(xiàn)行清水溝流路在達(dá)到改道標(biāo)準(zhǔn)時(shí)其流路河長將多延長17.4 km，據(jù)此增加的濱海區(qū)容沙能力至少在100億m3以上。因此，也就相應(yīng)加長了現(xiàn)行清水溝流路的行河年限。

2.河口河段持續(xù)斷流

現(xiàn)行清水溝流路自1976年行河以來至1999年的24年內(nèi)，有19年發(fā)生斷流現(xiàn)象。累計(jì)斷流時(shí)間高達(dá)1 036天，約合2.84年，其中全日斷流894天，間歇性斷流142天。河口斷流不僅意味著清水溝流路相應(yīng)延長了近3年的行河時(shí)間，更重要的是斷流期間由于缺乏泥沙供給，河口岸線的淤積延伸亦會(huì)處于停滯狀態(tài)，甚至發(fā)生蝕退現(xiàn)象，從而遏止了河口水位的持續(xù)上升趨勢，進(jìn)而延長了流路的使用年限。

3.清8改汊工程

1996年汛前，應(yīng)勝利石油管理局利用黃河泥沙淤海造陸、變墾東12海域油區(qū)石油的海上開采為陸地開采的要求，有關(guān)部門在河口清8斷面以上1 050 m處實(shí)施了人工改汊工程。改汊工程的實(shí)施使得黃河入海流程較原河道縮短16.6km，由此引發(fā)的河口河段溯源沖刷現(xiàn)象大幅度減緩了河口河段的水位升高速率。研究結(jié)果表明，1996年清8出汊后，汊河開始行水的7月中旬至9月中旬2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，利津以下河道全面發(fā)生沖刷；其中利津至西河口河段沖刷830萬m3，西河口至清7河段沖刷1 440萬m3。1996年汛后，利津、一號(hào)壩、西河口、丁字路口四站2 000 m3/s流量水位較1995年10月分別下降了0.33 m、0.4 7m、0.61m、0.97 m， 其溯源沖刷的影響范圍直達(dá)西河口以上50 km。顯然，清8改汊工程的實(shí)施對延長清水溝流路使用年限也起到了至關(guān)重要的作用。

4.小浪底水庫運(yùn)用

小浪底水庫自1999年9月開始蓄水運(yùn)用至2012年10月的13年時(shí)間內(nèi)，入庫沙量為42.411億t，出庫沙量為8.692億 t，攔蓄泥沙數(shù)量達(dá)33.719億t。若按進(jìn)入黃河下游的泥沙有73%（1950—2000年實(shí)際統(tǒng)計(jì)比例）輸送至河口地區(qū)計(jì)算，河口河段在此期間減少來沙數(shù)量約為24.6億t。依據(jù)黃河水利科學(xué)研究院建立的“河口來沙量—流路河長—水位”三者之間的相關(guān)關(guān)系式，可大體得出：在河口來沙數(shù)量減少24.6億t的情況下，西河口3 000 m3/s水位的升高幅度將削減近0.9m。與此同時(shí)，隨著2002年7月小浪底水庫的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用，黃河下游發(fā)生全面沖刷，河口河段也不例外。統(tǒng)計(jì)分析表明：河口河段利津、一號(hào)壩、西河口三站2013年的3 000 m3/s水位分別較2001年下降了 1.30m、1.08m、0.99m。上述數(shù)據(jù)足以說明，小浪底水庫的建成運(yùn)用對河口河段的減淤作用十分顯著，對現(xiàn)行清水溝流路使用年限的延長起到了無可替代的關(guān)鍵作用。

綜上所述，不難理解現(xiàn)行清水溝流路行河時(shí)間之所以長達(dá)近40年，在于其行河過程中堤防標(biāo)準(zhǔn)的提高、河口頻繁斷流、人工干預(yù)出汊和小浪底水庫的攔沙運(yùn)用。在未來一個(gè)時(shí)期內(nèi)黃河河口的演變進(jìn)程中，上述特殊因素的影響將逐步減弱或消失，清水溝流路未來行河年限的持續(xù)延長不容樂觀。

二、未來黃河入海流路淤積延伸乃至擺動(dòng)改道的趨勢不可避免

黃河口未來的演變趨勢如何，取決于未來的水沙條件和人類活動(dòng)對整個(gè)河口三角洲系統(tǒng)的干預(yù)程度?？梢灶A(yù)見，受來沙數(shù)量大幅度銳減、河口入海泥沙的堆沙范圍（寬度）成倍增加等因素制約，未來清水溝流路演變的劇烈程度包括三角洲岸線的整體外延速率、河口河段水位升高速率等都將進(jìn)一步趨緩。但即使如此，未來黃河入海流路淤積延伸乃至擺動(dòng)改道的趨勢仍不可避免，理由如下：

1.黃河水少沙多的特性不會(huì)改變

進(jìn)入21世紀(jì)以來，入海徑流含沙量急劇降低至8.61 kg/m3（2000—2013年），這與小浪底水庫初期的攔沙運(yùn)用有密切關(guān)系。但盡管如此，其年均含沙量仍達(dá)到國內(nèi)外其他典型河流的16～120倍，如密西西比河含沙量為0.54 kg/m3、泰晤士河 0.08 kg/m3、塞納河0.08 kg/m3、 長江0.46 kg/m3、 珠江0.15～0.29 kg/m3、錢塘江 0.17 kg/m3、大遼河 0.17 kg/m3、鴨綠江 0.07 kg/m3、閩江0.10 kg/m3等。根據(jù)有關(guān)規(guī)劃研究成果，考慮小浪底水庫運(yùn)用，黃河河口多年平均來水來沙量分別為187.21億 m3、5.31億 t， 其中前 20年（2000—2020年）平均為 205.4億 m3、3.85 億 t，后 60 年（2020—2080 年）平均為 181.14 億 m3、5.79 億 t；考慮小浪底、古賢水庫運(yùn)用，多年平均來沙量為 187.09億 m3、4.92億 t， 其中前 20年平均為 205.4 億 m3、3.85 億 t，后 60年平均為 180.99億 m3、5.28 億 t，若換算為含沙量，則后60年的含沙量將維持在29.2～32.0kg/m3。很顯然，在未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)，黃河入海徑流水少沙多的矛盾將依然突出。

2.黃河河口弱潮陸相的性質(zhì)不會(huì)改變

20世紀(jì)80年代以來，不同學(xué)者從不同專業(yè)角度曾對黃河河口進(jìn)行過分類定位，比較典型的包括弱潮陸相型、三角洲型之?dāng)[動(dòng)型、弱混合陸相型、高度分層陸相游蕩型、河流作用優(yōu)勢型、有攔門沙的擺動(dòng)型等。上述分類結(jié)果盡管有所差異，但均不同程度地凸現(xiàn)了黃河河口屬于弱潮陸相型、入海徑流在河口演變過程中占主導(dǎo)地位、尾閭流路頻發(fā)游蕩與擺動(dòng)的基本特征。這也表征著在黃河入海徑流水沙條件沒有發(fā)生質(zhì)的改變的情況下，黃河河口“淤積、延伸、擺動(dòng)、改道”的基本規(guī)律不會(huì)改變。

3.常態(tài)下徑流及海洋動(dòng)力輸沙能力難以輸送河口來沙至外海區(qū)域的結(jié)果不會(huì)改變

黃河河口泥沙外輸能力所涉及的區(qū)域在感潮段以下，其順河長度基本上在50～60km之間變化，順海岸寬度按測驗(yàn)區(qū)域考慮最寬可為70 km。該河段水流動(dòng)力的趨弱是必然的，其原因有潮汐頂托、口門逐漸加寬、河口門分汊、鹽水絮凝等。這些因素既是人工干預(yù)難以逾越的客觀因素，也是導(dǎo)致口門區(qū)域攔門沙堆積體存在的原因。因此，該區(qū)域泥沙的沉淤是必然的和難以改變的客觀存在。進(jìn)入濱海區(qū)的泥沙在海洋動(dòng)力作用下，伴隨著水流含沙濃度的沖淡，泥沙或沉積，或懸浮，其擴(kuò)散和運(yùn)移要受潮流、風(fēng)海流、波浪、海洋激流、余流和環(huán)流等諸多因素的綜合影響，并決定了進(jìn)入河口感潮段以下區(qū)域（包括濱海區(qū)域和外海區(qū)域）泥沙的輸移和沉積分布特征。實(shí)測資料表明，1950年以來，在統(tǒng)計(jì)時(shí)段的50多年內(nèi)，黃河河口累計(jì)來沙389.14億t，其中輸往外海的數(shù)量為114.093億t，占整個(gè)時(shí)段來沙量的29.32%；多年平均狀態(tài)下，海洋動(dòng)力的輸沙能力為每年2.26億t。但是，以漲潮流為主的沿岸流不可能將較粗的泥沙輸往外海，只是沉移至附近的海區(qū)；同時(shí)部分細(xì)顆粒泥沙沉積于沿岸的凹灣，真正輸往外海的泥沙絕大部分是粒徑極小的部分。因此，在來沙量很少的情況下，盡管河口三角洲岸線暫時(shí)可表現(xiàn)為不再繼續(xù)淤長甚至處于蝕退的狀態(tài)，但仍有部分粗泥沙沉積在陸上和濱海區(qū)域，而成為未來岸線造陸的潛在因素。

由此不難看出，在現(xiàn)狀條件下感潮段以下口門區(qū)域和相關(guān)濱海區(qū)域，水動(dòng)力（徑流動(dòng)力和海洋動(dòng)力的耦合動(dòng)力）尚不具備把入海泥沙全部輸送至外海區(qū)域的能力。在未來河口來沙量達(dá)5億t之巨的情況下，欲遏制黃河河口淤積延伸乃至擺動(dòng)改道的發(fā)展趨勢顯然是不現(xiàn)實(shí)的。1996—2007年，在河口年均來沙量僅為1.878億t的情況下，河口口門仍外延達(dá)11 km；其中，2004年7月河口尾閭河段還發(fā)生了一次較大尺度的自然分汊擺動(dòng)。所有這些，都充分昭示了未來黃河河口仍會(huì)呈現(xiàn)淤積延伸乃至發(fā)生出汊擺動(dòng)的必然性。

基于上述分析，有關(guān)科研院所對現(xiàn)行清水溝流路未來的使用年限進(jìn)行了預(yù)測計(jì)算，結(jié)果表明，當(dāng)西河口10 000 m3/s的水位達(dá)到12 m改道標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，此時(shí)清水溝流路西河口以下的末期河長將達(dá)到76.9km；在考慮小浪底、古賢水庫運(yùn)用，多年平均來沙量為4.92億t的情況下，清水溝流路的使用年限將在2042—2052年間。

三、結(jié)語

黃河河口是世界上最復(fù)雜、最難治理的河口之一，對其開展的研究和治理實(shí)踐極富挑戰(zhàn)性?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)和明確現(xiàn)行入海流路相對長期行河近40年的客觀原因，把握和順應(yīng)黃河河口淤積、延伸、擺動(dòng)、改道的基本演變規(guī)律，是新形勢下對黃河河口實(shí)施行之有效綜合治理的根本前提。國務(wù)院2013年3月批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃》在涉及黃河長治久安的重大戰(zhàn)略措施時(shí)特別強(qiáng)調(diào)：“要科學(xué)進(jìn)行河口治理。為了盡量減少河口淤積延伸對下游河道的反饋影響，要繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)行流路尾閭河道的治理，科學(xué)使用清水溝、刁口河、馬新河等入海流路，合理使用海域容沙空間；繼續(xù)進(jìn)行攔門沙治理，充分發(fā)揮海洋動(dòng)力輸沙能力。”顯然，加大現(xiàn)行流路尾閭河道的治理力度，切實(shí)做好流路規(guī)劃及其預(yù)備流路的保護(hù)工作是當(dāng)前時(shí)期黃河河口綜合治理開發(fā)的中心任務(wù)。

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