黃河刁口河備用流路現(xiàn)狀及保護工程措施探討

王開榮，李 巖，于守兵，王萬戰(zhàn)

（1.黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，450003，鄭州：2.華北水利水電大學水利學院，450045，鄭州）

黃河刁口河備用流路現(xiàn)狀及保護工程措施探討

王開榮1，李 巖2，于守兵1，王萬戰(zhàn)1

（1.黃河水利科學研究院 水利部黃河泥沙重點實驗室，450003，鄭州：2.華北水利水電大學水利學院，450045，鄭州）

分析了現(xiàn)狀條件下黃河河口刁口河備用流路主槽的泄洪排沙能力及其河流功能，探討了實施刁口河備用流路保護工程的目標和實施標準，圍繞和針對刁口河備用流路保護工程體系的構建、布局、運行方案、保障措施等內(nèi)容進行了初步研究論證，并對流路保護工程的發(fā)展前景進行了展望。

備用流路；河流功能；保護工程；刁口河；黃河河口

設置和啟用黃河河口入海備用流路，既是順應黃河河口 “淤積、延伸、擺動、改道”基本演變規(guī)律的客觀要求，也是未來保障黃河河口乃至黃河下游防洪安全的關鍵步驟和戰(zhàn)略舉措。鑒于此，早在1992年，亦即在清水溝流路行河16年后，國家計委就對水利部黃河水利委員會編制的《黃河入海流路規(guī)劃報告》（計農(nóng)經(jīng)〔1992〕1842號文）進行了批復，確定近期要將刁口河、馬新河作為備用流路加以管護。2008年,由黃委編制上報的《黃河河口綜合治理規(guī)劃》，對刁口河、馬新河和十八戶3條流路又進行綜合比較，認為在清水溝流路充分行河后，宜優(yōu)先使用刁口河流路；其后，2009年和2013年，國務院先后正式批復了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》和 《黃河流域綜合規(guī)劃》，兩規(guī)劃均不同程度地強調(diào)了刁口河、馬新河、十八戶等備用流路的設置和啟用問題。

保持和維系備用流路的河流功能是設置和啟用備用流路的重要前提和先決條件，然而在現(xiàn)狀條件下這一境況并不樂觀。以刁口河備用流路為例，截至目前，該流路已停止行河40余年，期間受自然因素侵襲、人類活動干預以及引水泥沙淤積等諸多因素影響，其河道輪廓日漸模糊，行河功能逐步萎縮，個別區(qū)段的過流能力已不足10 m3/s,同時，生態(tài)環(huán)境也日趨惡化。針對這一情況，有關專家學者曾相繼提出了諸多保護備用流路河流功能的相關對策和建議，但這些對策建議往往只是停留在管理層面，而未考慮工程層面的相關舉措。2010年6月，黃委聯(lián)合有關部門正式啟動了黃河三角洲生態(tài)調(diào)水暨刁口河流路恢復過水試驗，使刁口河流路在沉寂34年后首次實現(xiàn)全線過水，至2015年7月已連續(xù)6次實施刁口河流路恢復過水試驗。過水試驗的開展及運行，對于改善黃河三角洲北部區(qū)域自然保護區(qū)的生態(tài)無疑具有無可替代的重要作用，同時對于恢復和保護備用流路的河流功能亦有一定的積極影響和作用，但這些影響和作用尚不足以從根本上扭轉備用流路河流功能日漸萎縮的發(fā)展態(tài)勢，必須采取符合黃河河口實際的行之有效的工程舉措方能加以解決?；谏鲜隹紤]，本文以刁口河備用流路為實施背景，就其河流功能的現(xiàn)狀及其保護工程措施進行研究探討。

一、刁口河入海備用流路河流功能現(xiàn)狀

1.現(xiàn)狀條件下刁口河備用流路主槽泄洪排沙能力分析

（1）泄洪能力

目前，刁口河備用流路自羅家屋子閘至口門全長約49 km，受自然因素和人類活動雙重影響，其灘地范圍已無過洪能力且難以區(qū)別和分辨，因此僅對其主槽排洪能力進行初步計算。根據(jù)該備用流路主槽的不同地形特征和比降、糙率情況，可分為7個不同河段計算其現(xiàn)狀河道主槽過洪能力，從計算結果可知：現(xiàn)狀工程及河道情況下，刁口河不同河段河道的過洪能力有所不同，其變化范圍介于82～1 328 m3/s之間，其中羅孤公路—西崔攔河壩與河孤公路以下8.1 km兩個河段過洪能力相對較小，分別為82 m3/s和343 m3/s，其余河段均在490 m3/s以上。

另外，自羅家屋子引黃閘至入海口全長約49 km，分布有橫跨河道的主要交通道路7條，即東港高速公路、孤羅路、西崔路、孤河路、九分場西路、樁埕路、油田生產(chǎn)路，其橋涵過流能力分別為700 m3/s、30 m3/s、30 m3/s、40 m3/s、30 m3/s、50 m3/s、10 m3/s。橫跨河道的土石壩有4座，其設計過流能力介于5～10 m3/s之間。

由此看出：現(xiàn)狀河道情況下，刁口河流路主槽過流能力普遍較小，主河槽、穿河公路橋涵及攔河壩的最小過流能力分別為39 m3/s、10 m3/s和5 m3/s，而且過流大小主要受穿河建筑物的限制。

（2）排沙能力

依據(jù)現(xiàn)狀條件下刁口河備用流路的主槽過流能力現(xiàn)狀，利用輸沙公式中的清水輸沙公式和基于河口河道沖淤的臨界水沙條件（即利津站來沙系數(shù)約為0.01），可分別得出刁口河流路不同河段河道主槽的輸 （排）沙能力。經(jīng)分析認為：利用清水輸沙公式和基于河口河道沖淤的臨界水沙條件分別得出的輸沙能力數(shù)值非常接近，而且在現(xiàn)狀條件下刁口河流路的輸（排）沙能力十分有限，除羅家屋子—羅孤公路河段外，其他河段基本維持在8 kg/m3以下。

需要說明的是：2010年6月，為應對黃河三角洲生態(tài)調(diào)水暨刁口河流路恢復過水試驗，有關部門對刁口河備用流路的局部河段曾進行過必要的改造，但這些改造規(guī)模相對較小，對于整個刁口河備用流路的排洪輸沙能力而言，其影響十分有限。

2.備用流路河流功能現(xiàn)狀及其影響因素

刁口河入海備用流路同現(xiàn)行入海流路（清水溝流路）一樣，是黃河流域系統(tǒng)的有機組成部分，應該具有河流系統(tǒng)所具有的一切基本特征，即以生命體的形式存在，擁有完整的水系通道，并以流動為運動特征，與生物共存共生。利用表1所列的河流功能評估指數(shù)和指標要素的統(tǒng)計計算方法，結合刁口河備用流路的實際，可大體估算出其功能評估指數(shù)總分不足30分，其中水文、河流形態(tài)結構、河岸帶、防洪安全、供水、輸沙調(diào)節(jié)等功能均瀕臨衰竭狀態(tài)，并由此導致備用流路的河流功能幾近消失殆盡。

表1 河流功能評估要素

長期閑置且沒有持續(xù)性行河是造成刁口河備用流路河流功能日漸衰竭的主因。除自然侵襲外，相關人類活動更是加劇了備用流路河流功能逐步衰竭的過程。據(jù)不完全統(tǒng)計：目前備用流路范圍內(nèi)攔河工程和河道溝渠開口眾多，河道內(nèi)共有13道攔河壩；勝利油田相繼投入開采的油田和區(qū)塊多達10個，并附屬建設有大量的油氣生產(chǎn)、電力、通信及生活后勤保障設施；當?shù)匾验_墾、開發(fā)的耕地、林地、畜牧種植用地、鹽業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)占地等合計超過2萬hm2；可以預見，隨著今后黃河三角洲經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展，人類活動對備用流路河流功能的削弱將進一步加劇，影響效應將進一步顯現(xiàn)，若任其發(fā)展，必將對未來刁口河備用流路的啟用造成極大被動和困局，甚至貽誤未來河口綜合治理的進程。

尤其需要指出的是：40余年來刁口河備用流路沒有修建與之相適應的行之有效的保護性工程措施，也是其河流功能日漸衰竭的主要根源之一。換言之，對于刁口河備用流路河流功能的保護，單純停留在水行政管理或者非工程措施的層面已難以奏效，必須采取與工程措施相結合的方式才有可能從根本上解決這一問題。

二、實施刁口河入海備用流路保護工程的目標及其實施標準

實施刁口河入海備用流路保護工程的最終目的是恢復、維系和保護河流功能。就具體目標而言，就是要在河口地區(qū)修建一定規(guī)模的水沙調(diào)控樞紐工程，將刁口河流路作為與現(xiàn)行清水溝流路并存但規(guī)模相對較小的入海水沙通道，以期能夠對進入河口地區(qū)的水沙資源乃至洪水進行綜合調(diào)配，進而實現(xiàn)對刁口河備用流路河流功能的有效維系和保護。

刁口河入海備用流路保護工程的實施標準，是指在實施保護工程措施后，在保障其行水安全前提下，備用流路河道主槽能夠敞泄徑流的最大流量，可以用堤防標準、主槽過水斷面面積、河道縱比降大小等具體指標進行表征。對于此，目前尚無有針對性的科學論證結果。事實上，自20世紀80年代中期開始，有關學者和科研規(guī)劃部門就曾基于刁口河備用流路不同的運用功能定位對其泄流規(guī)模（標準）進行過分析探討，得到如下兩點基本認識：①在刁口河備用流路正式啟用之前，可作為水沙調(diào)控及分洪通道加以開發(fā)和利用；②預期的刁口河備用流路近、中期運用規(guī)?；驑藴史秶嘁?～3 000 m3/s區(qū)間為主。需要指出的是：其研究刁口河備用流路運用標準范圍是基于不同運用功能定位的流路運用規(guī)模，而非其流路保護工程的標準。

刁口河入海備用流路保護工程標準的制訂事關保護工程的規(guī)模、布局和運用方案，必須慎重決策。如果其選值過大，則可能造成投入巨大，維護困難；運用概率較小，造成閑置浪費；對分水口上下游河道的沖淤影響較大，影響險工堤防和河道整治工程管理。反之，若選值偏小，則起不到應有的保護刁口河泄洪排沙功能的作用；而且在發(fā)生高水位洪水時，其分洪、分沙數(shù)量有限，作用同樣不會明顯。

綜合考慮如下幾個方面的因素：①現(xiàn)狀條件下刁口河備用流路主槽的最大泄洪能力約為1 300 m3/s；②假定刁口河流路河道改造后的斷面形態(tài)與利津斷面類似，依據(jù)最小不淤流量的理論計算式，可得到刁口河備用流路不淤的最小流量約為1 700 m3/s；③根據(jù)實測資料統(tǒng)計，河口利津站2000—2014年日均流量大于 3 000 m3/s的總天數(shù)累計為90天，年均6天，這種大流量出現(xiàn)概率相對較低的水沙情勢在未來長時期內(nèi)或將持續(xù)存在，也就決定了刁口河備用流路欲實施較大規(guī)模（超過3 000 m3/s）的分水或分洪極不現(xiàn)實。同時，為保證現(xiàn)行清水溝流路有足夠的輸沙用水量，即使河口利津站出現(xiàn)大于3 000 m3/s的流量，刁口河備用流路的分水規(guī)模也不宜超過1 500 m3/s，以避免分水口以下現(xiàn)行流路河道淤積的相對加重?；谝陨戏治?，建議刁口河備用流路保護工程實施標準以不超過1 000 m3/s為宜。當然，該實施標準的制訂還須充分考慮經(jīng)濟投入的合理性以及工程實施對三角洲相關區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和自然生態(tài)系統(tǒng)的影響問題，所有這些，均有待于進一步開展深入研究。

三、刁口河入海備用流路保護工程體系的構建、布局和運行方案

1.保護工程體系的構建

刁口河入海備用流路保護工程體系主要由導流引水工程、河道整治工程、堤防圍堤工程和河道水庫工程構成，不同工程具有不同的功能，并在相關保障措施支撐下得以實現(xiàn)，見圖1。

2.保護工程的建設內(nèi)容及布局

刁口河入海備用流路保護工程的基本布局如圖2所示。其中導流引水工程位于刁口河備用流路的上端，主要包括分水閘和導流附屬設施；河道整治工程的實施將貫穿于整個刁口河流路，建設內(nèi)容主要包括流路河道主槽的清障、疏挖、疏通以及河道范圍內(nèi)相關工農(nóng)業(yè)基礎措施的改建等，最終形成設計擬定的過水斷面面積；堤防圍堤工程應根據(jù)刁口河歷史上的最高洪水位或者設計洪水位所確定的位置和范圍予以修筑；河道水庫工程應視流路范圍內(nèi)的地形、地貌、地質(zhì)情況，選擇2～3處適宜位置進行修建，且攔水壩采用橡膠壩形式。

3.保護工程的運行方案

保護工程的運行方案主要包括運行時機、運行規(guī)模和運行方式，初步考慮如下：

①關于運用時機，在保護工程建設完成后，以保障備用流路河道不斷流為原則，應保持不間斷的持續(xù)運用。

②關于運行規(guī)模，應根據(jù)利津站來水流量的大小實施動態(tài)調(diào)整，可分為三級規(guī)模。一級規(guī)模：當利津站流量介于50～100 m3/s區(qū)間時，應優(yōu)先保證現(xiàn)行流路的最小生態(tài)流量亦即50 m3/s下泄。二級規(guī)模：當利津站流量介于100～3 000 m3/s區(qū)間時，備用流路的分水流量可適當加大至50 m3/s以上，但不宜超過500 m3/s。三級規(guī)模：當利津站流量超過3 000 m3/s時，備用流路的分水流量可加大至1 000 m3/s。

③關于運行方式，當運行規(guī)模處于一級、二級水平時，河道水庫將視來水流量的大小，處于一定比例的敞泄狀態(tài)；三級規(guī)模時，河道水庫將完全處于敞泄狀態(tài)，即水庫已無蓄、滯水作用，來水徑流將無障礙通過備用流路河道全部下泄入海。

上述運行規(guī)模和運行內(nèi)容的提出，只是初步建議和設想，是否符合客觀實際和科學合理，尚需今后進一步分析論證。

圖1 刁口河入海備用流路保護工程體系

圖2 刁口河入海備用流路保護工程布局示意圖

四、刁口河入海備用流路保護工程實施及運用的保障措施

1.開展備用流路保護工程關鍵技術研究

在進一步掌握目前黃河口各條備用流路行河功能現(xiàn)狀的基礎上，應盡快開展入海流路停止行河后的河道萎縮演化過程及影響機制研究；結合備用流路的實際，引進、借鑒、吸收和創(chuàng)新包括導流技術、疏浚技術、筑堤技術、橡膠壩建設與運用技術在內(nèi)的多項關鍵技術；研究和探討不同水動力環(huán)境條件下的河口河道高效輸沙技術等，從而為備用流路保護工程的實施提供堅實科技支撐。

2.編制備用流路管理保護專項規(guī)劃

充分調(diào)查備用流路范圍內(nèi)的人口、房屋等生活設施、農(nóng)林牧副漁發(fā)展、油田開發(fā)及附屬設施、其他工業(yè)設施、水利設施、交通設施、濕地自然保護區(qū)分布以及包括GDP在內(nèi)的經(jīng)濟社會發(fā)展狀況。全面闡述構建備用流路保護工程體系的必要性和緊迫性；圍繞備用流路保護工程實施的總體目標，保護工程的具體形式、布局及運用方案，工程實施對黃河下游防洪安全、河口三角洲經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的影響，工程實施的保障措施，保護工程建設的資金投入、渠道來源與實施效果等內(nèi)容開展專項規(guī)劃，并報請上級主管部門審批。

3.嚴格執(zhí)行《黃河河口管理辦法》

2004年10月，水利部部務會議正式審議通過了《黃河河口管理辦法》（中華人民共和國水利部令第21號），并自2005年1月1日起施行。該辦法明確了刁口河河道的所轄范圍，同時，還就“入海河道（主要包括清水溝河道和刁口河故道）的保護”問題專門作出了一系列規(guī)定。因此，嚴格執(zhí)行《黃河河口管理辦法》，是落實備用流路保護工程建設的重要政策性保障措施。

4.設立備用流路管理專設機構

刁口河備用流路保護是一項復雜的系統(tǒng)工程，其相關保護工程建設和運用管理牽扯到國土資源、水利、石油、海洋、環(huán)境保護等方方面面，管理任務極具挑戰(zhàn)性、復雜性、艱巨性和長期性，因此，黃委應設立專門的黃河河口備用流路保護管理機構，從人員配備、基礎設施建設、水行政執(zhí)法裝備配置等方面強化其管理職能的有效發(fā)揮，從而保障其保護工程建設能夠盡快付諸實施和合理正常運用。

五、結語

刁口河備用流路保護工程措施的實施，將從根本上遏制備用流路河流功能日漸衰亡的發(fā)展態(tài)勢，而且可以更加有效地保護和維系備用流路的泄洪排沙能力；同時，對于落實國務院先后批復的《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃》和《黃河流域綜合規(guī)劃》也具有重大現(xiàn)實意義。 ■

[1]趙樹軍.黃河刁口河備用流路管理機制的建立與實踐[J].治黃科技信息，2007（6）.

[2]王新功，王瑞玲，劉波，等.黃河三角洲刁口河生態(tài)調(diào)水效果評估研究[J].水利水電技術，2011，42（11）.

[3]司敬玲，張月明.黃河三角洲刁口河生態(tài)調(diào)水實踐[J].人民黃河，2013，35（2）. [4]王開榮，等.黃河入海流路的不同運用模式及其影響效應[J].中國水利,2011（20）.

[5]王春華，張娜，何敏，等.黃河刁口河流路恢復運用目標與時機[J].人民黃河，2016，38（3）.

[6]敬正書，索麗生.解讀《黃河河口管理辦法》《入河排污口監(jiān)督管理辦法》[J].中國水利，2005（2）.

責任編輯 韋鳳年

Functions of backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary and its protection works//

Wang

Kairong,Li Yan,Yu Shoubing,Wang Wanzhan

Current situation of backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary has been evaluated,in terms of flood and sediment discharge capacity of main channel as well as river functions.Discussions are made on objectives and implementation standards of protection works for backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary.Studies are also made on formation,layout,operation options and safeguarding measures of protection works as well as its development trend in the future.

backup flow route;river functions;protection works;Diaokouhe River;Yellow River Estuary

TV882.1+TV856

：A文章編號：1000-1123（2017）01-0015-05

2016－09－12

王開榮，教授級高級工程師，研究方向為河流河口演變與治理。

國家自然科學基金資助青年科學基金項目（項目批準號：51409111）；黃河水利科學研究院基本科研業(yè)務費專項項目（項目批準號：HKY-JBYW-2016-27）。