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黄河下游二级悬河问题及其治理
http://www.irtces.org    2004年12月14日10:13     

郑州市黄河河务局    史宗伟

        摘要:首次调水调沙期间,错过了治理二级悬河的大好时机;二级悬河的形成是人类活动侵占河道,限制水流游荡的结果;二级悬河的形成和发展,改变了黄河下游防洪工程的抢险格局;淤高滩地和刷深河槽是治理二级悬河的基本途径;移民建镇是治理二级悬河的必须;今后的治理要和降低潼关高程、三门峡水库运用方式、小浪底水库调水调沙、下游宽河道整治等方面有机的结合起来,利用高含沙洪水的漫滩淤积从整体上根本改观二级悬河的严峻局面。

        关键词:二级悬河;调水调沙;高含沙洪水;黄河下游

  

        自人民治黄以来,黄河下游在经过了连续56年伏秋大汛岁岁安澜的大好局面之后,随着二级悬河的不断发育,防洪形势又极其严峻起来,尤其是高村上下河段,到了非治理不可的程度。

        1  二级悬河基本情况

        1973年黄河下游部分滩区开始出现滩唇高于堤根的二级悬河现象,近30年来,这种现象一直在发展,但没能及时引起人们的足够重视。直到2002年7月调水调沙期间,水流出乎意料的漫滩,部分堤段堤根水深达4m~5m,给广大的滩区群众造成了重大的淹没损失,“二级悬河”问题这才被真正的高度重视起来!

        目前二级悬河在黄河下游河道普遍存在,以高村上下河段最为严重。二级悬河状况可以从三个方面来表述:①主槽平均高程与滩地平均高程比较;②滩唇与临河堤脚高程比较;③河道纵横比降比较。根据2001年10月河道统测大断面资料分析,高村至孙口河段的13个统测大断面中,主槽平均高程除了3个断面略低于滩地平均高程外,其它10个断面都高于滩地,最大高差达0.89m;滩唇一般高于大堤临河堤脚3m左右,双合岭断面达4.5m;滩面横比降在0.38‰~2.3‰之间,是该河段纵比降的2.6倍~15.5倍。

        高村至孙口河段的平滩流量已由八十年代的5000m3/s~7000 m3/s减少到现在的不足2600 m3/s,高村附近河段甚至在1800 m3/s 流量时就已经漫滩。

        2  最好的治理时机没有抓住

        小浪底水库首次调水调沙期间,黄河中游发生了一次高含沙洪水过程,在小浪底水库形成异重流并到达坝前。调水调沙的时段为2002年7月4日~15日,异重流出现的时间为7月9日,正好在调水调沙时段的正中,该次异重流过程被拦在小浪底水库里没有放出来,我们也因此而错过了一次绝佳的、天然的、难得一遇的治理二级悬河的时机。

        当时下游河道经调水调沙前期的清水冲刷,已具备了较好的主河槽,滚河的可能不大,高村上下河段的淹没损失也已经造成。

        如果将异重流放出,将在下游河道形成高含沙洪水过程,一可验证当时河槽在高含沙洪水条件下的输沙能力,为今后河道整治方案的研究确定提供极为宝贵的依据;二可造成大幅度的淤滩,则目前二级悬河的严峻局面在充分暴露的同时就得到了至少是相当程度的治理或改善。

        高含沙洪水也有可能给主河槽造成淤积,但调水调沙后期还有4~5天的清水跟进,纵然有淤积,经过后期清水的持续冲刷,后果也不至于严重。

        黄河水资源的短缺状况,使得调水调沙难以在近期再次实施,而调水调沙正中期间又遇到天然的高含沙洪水过程,实在是难能可贵!我们没能抓住战机,实在是太可惜了!

        3  对二级悬河问题的认识

        3.1  二级悬河的形成

        二级悬河的形成是人类活动侵占河道,限制水流游荡的结果;二级悬河的加剧是人类与水流矛盾激化,难以继续和谐相处的表现。这里的人类活动不仅包括人类在滩区居住、生产、修筑生产堤、种植片林、高杆作物等活动,更主要的还包括人们为约束水流而进行的河道整治等活动。  

        黄河下游是多泥沙的堆积性河流,有了堤防的长期约束,就逐渐形成了地上悬河的局面。同样的道理,宽河道内的水流受到生产堤、河道整治工程等的约束,漫滩机遇减小,久而久之就形成了“二级悬河”的局面。

        3.2  不能简单否定现行治河

        人与水的和谐是一种相对平衡的状态,不能将其理解为一味的避让洪水,认为目前的治河是“贾让三策之下下策”的看法是很片面的。

        当今黄河下游地区社会经济的发展不允许黄河改道,下游河道的广大滩区也不能仅仅作为水流的通道而任水流随意游荡,“退耕还河”、废除现河道整治工程之说也是不妥当的,宽河道内的流路需要相对稳定。

        3.3  二级悬河的形成和发展改变了黄河下游防洪工程的抢险格局

        现河道内为控制河势游荡而兴建的大量的控导工程本身的防洪能力一般都在4000 m3/s~5000m3/s,而在二级悬河形势严重的河段,遇2000m3/s的洪水时就已经漫滩,宽河道内一片汪洋,断了控导工程抢险所需的机械、料物交通,这就提出了控导工程如何防守的问题。更为严重的是,如果后续洪水对大堤构成威胁,而机动抢险队的人力、机械被困在控导工程上退不出来,又将给大堤的防守带来重大缺陷。

        6000m3/s~7000m3/s的洪水在黄河下游仅相当于两至三年一遇,发生一次是十分正常的。机动抢险队是为了保障堤防的安全而设置的,如果不能参与大堤的防守,不能不说是防洪指挥调度方面的重大失误。

        控导工程如何防守?机动抢险队参与控导工程抢险时如何安全的撤收大堤?成为目前黄河下游防洪所面临的重大而又严肃的问题。这些问题是在河槽淤积萎缩、二级悬河加剧的情况下出现的,在平滩流量大于控导工程防洪能力的七十年代则不存在。

        4  二级悬河的治理

        从根本上讲,要改变“悬河”的局面,不外乎三条途径:①改道;②河道刷深至两岸地面以下;③抬高两岸地面到河道之上。

        改道存在着众多巨大的社会问题,不仅不允许,而且不可取。改道只能缓解一时的严峻局面,不能解决长远的河道淤积抬高,改道后悬河局面还是要继续出现的,我们总不能不断的将黄河改道吧!

        刷深河道近乎“河床不抬高”的要求,长期以来的河道整治追求的就有这个目标,虽然目前做的还很不够,还有很多问题需要深入的分析研究。

        大范围的抬高两岸地面也是无法做到的,我们当前对“一级悬河”的治理措施是淤背、进行标准化堤防建设,实现“相对地下河”,这无疑是正确可行的,二级悬河的治理也要采取相类的措施。

        二级悬河是大问题,必须下定大决心,采取大措施,进行大治理。

        治理二级悬河是一项重大、复杂、紧迫的任务,需要进行全面、深入、细致、缜密的研究和规划,采取一系列的技术、工程措施。

        治理二级悬河的基本途径就是淤高滩地。人工进行淤沟、淤串只能是局部的有限改善,只有通过高含沙洪水的大范围漫滩淤积,才能从整体上根本改观。高含沙洪水存在水位陡涨陡落、给防汛抢险带来很大困难的特点,同时也具有塑造河槽、淤筑滩地的作用。利用高含沙洪水淤滩必须依次做到:①淤滩不决口;②堤防不出险或尽可能的少出险,杜绝堤防出大险;③淤滩不变河;④淤滩不淤槽。

        淤高滩地不是孤立的,而是和刷深河槽相互关联、互为补充,两者必须齐头并进。刷深河槽的基本途径为河道整治和调水调沙,这首先要保证的目标是河槽不抬高。近一个时期内实现河槽的大幅度刷深不现实,但在局部河段采取挖河疏浚的措施来改善主河槽的淤积萎缩状况是可以并且也是应该做到的。

        5  移民建镇、进行滩区规划

        只有通过大范围、大幅度的淤高滩地才能根本改变二级悬河的严峻局面,在广大滩区进行移民建镇是必须要做到的。

        当前应下大决心,完全彻底的进行移民建镇。滩区居民全部外迁,建镇安置,滩区只作为滩外居民的耕地使用,不再有永久居民。这是社会发展的方向,也是治理二级悬河的急需,是功在当代、泽披后世的大事。

        移民建镇完成后,通过高含沙洪水淤滩,改变二级悬河的局面,现滩区将被重新塑造。所以事先就要对将来的滩区利用进行规划,按乡镇、村庄进行分片,适时修筑滩区生产路兼作分界线。滩区生产路的修筑还要贯彻不影响洪水的漫滩淤积、并防止堤防出险的指导思想。

        为了给洪水漫滩淤积提供便利条件,现滩区在移民建镇的同时,要对生产堤进行大范围的破除。

        6  与二级悬河治理相互关联的主要方面

        6.1  和降低潼关高程,三门峡、小浪底水库的运用方式研究结合起来。

        通过三门峡水库适时的畅泄拉沙,在降低潼关高程的同时,形成高含沙洪水,并在小浪底水库形成异重流至坝前并放出,通过在下游的大幅度漫滩淤积来改变二级悬河的严峻局面。

        6.2  和小浪底水库调水调沙结合起来

        高含沙洪水在淤滩的同时,要尽可能的不淤槽或少淤槽,这就需要通过调水调沙在高含沙洪水前期塑造较好的主河槽,并在后期继续对主河槽进行冲刷。也就是说,高含沙洪水漫滩淤积要在调水调沙期的正中时间里进行。

        6.3  和下游的河道整治结合起来

        高含沙洪水在淤滩的同时,不能改变河道的主槽流路,这就需要通过事前的河道整治来稳定流路。

        6.4  根据滩区的具体情况,采取必要的辅助措施。

        洪水在二级悬河段漫滩后,极有可能形成横河或斜河之势,顶冲大堤生险,这就要求事先必须采取必要的预防措施。这些预防措施应在移民建镇后,进行新滩区规划时,结合滩区生产路的建设来实施,避免重复建设。

        7  当前工作重点

        7.1  加强基础研究,探讨人工调节高含沙洪水淤滩的方式和方法

        要增大力量,实行多单位、多部门联合攻关,切实加强对三门峡、小浪底水库运用方式的研究和调水调沙研究,把降低潼关高程和调水调沙结合在一起,通过反复的模型实验,最终得出可行的人工调节高含沙洪水淤滩的方式和方法,并付诸实施,改变下游二级悬河的严峻局面。

        7.2  开展滩区移民建镇工作

        虽然近年来黄河下游来水极枯,到了历史最低点,水资源状况十分短缺,但连续数年的枯水决不意味着这条中华民族的母亲河、这条数千年来的泱泱大河从此就不会来大水了。根据丰、枯水期交替出现的客观规律,黄河转入丰水期、出现大洪水的可能性在日益增大。1761年花园口出现了32000m3/s的特大洪水,1843年花园口又出现了33000m3/s的特大洪水,今距1843年已经160年,黄河下游出现特大洪水的可能性也在增大。

        洪水漫滩的发生是不以人的意志为转移的客观规律,既然洪水漫滩不可避免,我们当前就应该采取一切可能的预防措施,将洪水漫滩的损失降低到最小的程度,移民建镇就是其中首要的重大措施之一。

        现在应加紧进行滩区移民建镇的可行性研究和建镇规划等方面的工作,力争早日付诸实施。

        7.3  大力进行河道整治

        要刷深河槽就必须进行河道整治,河道整治是当前治理二级悬河最直接的具体措施,包括主槽整治和滩区治理两个方面。传统的河道整治只重视了主槽的整治,而忽视了滩区的治理,今后应将滩区治理和主槽整治放在同等重要的位置上来对待。

        当前对主槽整治存在着顺直微弯型整治和弯曲型整治的争论,不论采取何种整治措施,整治的目标都是一致的,就是稳定河势流路,通过提高主槽的排洪能力来降低漫滩流量,塑造出单一、稳定、窄深、能够高效排洪输沙的主河槽。两种整治最终都能实现整治的目标,选定最优的整治方向、拟定最优的整治方案并付诸实施是眼下极为迫切的任务。

        滩区治理首先要对滩区情况调查、测量清楚,而后在此基础上对洪水漫滩后可能发生的流路变化及其危害等情况进行研究,拟定防治措施并付诸实施。 

        作者简介:史宗伟,男,1968年3月生,河南渑池人,郑州市黄河河务局防汛办公室工程师。

        地 址:郑州市政七街23号

        邮 编:450008

        联系电话:0371-6402385。

        电子信箱:szw101@sina.com

 
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