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[摘 要]黄河治理开发已取得了举世瞩目的成就,促进了整个流域经济的发展,保障了黄淮海平原的安全。但黄河毕竟是世界上最难治理的河流,目前上中游泥沙尚未得到有效控制,本文就黄河下游游荡型河段的治理方略进行了简单的分析。
[关键词]黄河 游荡型河段 治理方略
中图分類号:TV882.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)21-0132-01
1 游荡型河段对防洪安全的主要威胁
游荡型河段水流形态最大特点是宽浅散乱,易形成斜河或横河。斜河、横河一旦发生,水流将首先漫出主槽直冲滩地。由于滩地土质多为散状沙质土料组成,抗水流冲刷能力非常弱小,结果必然造成滩地大量坍塌。随之斜、横河会直冲两岸大堤,造成大堤堤脚淘刷,水流将冲刷土体带走,堤身土体将会成批坍塌,如抢护速度低于冲刷速度,则会造成大堤冲决,洪水穿堤而过,造成灾害。历史上黄河下游发生过多次斜、横河冲决大堤而导致大堤决口的险情。如清嘉庆八年(公元1803年)封丘大宫决口、清道光二十三年(公元1843年)中牟九堡决口等都是横河直冲大堤造成堤防冲垮决口的。1952年9月在大河流量1000-2000m3/s时,郑州保合寨险工出现横河,虽有专用铁路支线运送石料等防汛料物,4000人奋力抢险,但最严重时堤防坍塌长度45m,堤顶最大蹋宽达6m。再如1 996年9月6日,洪水流量1600m3/s,水流出荣阳孤柏嘴山湾后横直向北直冲武陆驾部工程上首的防护堤形成横河,随即驾部工程上首防护堤出现冲刷坍塌。由于横河冲刷剧烈,河势上提速度加快,防护堤冲刷坍塌速度大于抢护速度,防护堤终于9月7日20时溃决。溃决后,军民只能依靠人工搬运料物,死守工程护岸的裹头,又经过19个昼夜的艰苦奋战,使险情得到控制。后来防护堤口门堵复时,继而溃决防护堤255m。
2 游荡型河段工程整治措施
2.1淤背固堤。在大堤背河地面,利用黄河有害的泥沙,逐渐淤高地面,使大堤断面加大,无疑是一种较好的工程措施。通过放淤固堤,既可抬高背河地面,又可减少临背河悬差,还可以消除历史上决口遗留下的老口门及潭坑。淤背宽度可为100-200m,顶高最好与大堤齐平,使淤背体成为堤身断面的组成部分。淤背体土质多为砂性土质,渗透性较强,符合背河导渗要求,从根本上可以解决大洪水时,大堤背河堤脚处渗水、流土、管涌等现象,从而达到大大提高大堤抗御洪水能力之目的。
2.2险段修垛。游荡型河段最易发生的险情是斜河、横河对大堤的冲刷坍塌。由于无法准确地预报什么洪水、挟带泥沙条件及河床边界条件下将会在河段某部位发生斜河、横河,更无法预测斜河、横河一旦发生后其冲刷时间有多长,强度有多大。因此,建议加强斜、横河出险机遇研究,在堤防临河有可能受斜、横河洪水冲刷堤段修建挡水坝垛,防患于未然。这样,大堤一旦受横河洪水冲刷淘切,修建的坝垛一则可以抵抗冲刷,其次也将延缓大堤土体冲坍塌退的时间,为抢险争取宝贵时间,以确保大堤安全。
2.3临河护坡。对于那些不受或受斜河、横河冲刷较轻的河段可以采取硷护坡措施,以防止洪水发生时浸泡大堤后堤身坍塌及土体走失。
2.4河道整治。为了稳定中常洪水流路,河南河段从70年代初就开始了有计划有步骤的河道整治工程兴建。河道整治工程即是在宽达几公里或十多公里的游荡型河道里,选择一条人为的中常洪水流路,该流路为微弯型河道,在弯道处修建控导工程。以弯导流,稳定河势。目前,从孟津白鹤到山东高村长299km的游荡型河段内,按照治导线规划设计方案,已完成250km的河段控导工程布点工作。截至1997年底,共修建控导工程65处,修建坝垛1433道。工程效果较为明显,起到了控导中常洪水的作用,减轻了河流游荡的范围,稳定了中常洪水流路,保护了大片滩地,减少了斜、横河发生的机遇,同时也减轻了堤防防洪安全的压力。
但是,河道整治工程的兴建,由于控制了中常洪水的流路,人为地延长了水流路径,减缓了河床比降,也导致了水流挟沙力的降低,致使泥沙淤积河槽的机会增大,淤滩机会减少,使下游个别河段逐渐形成了二级悬河。如兰考禅房断面1997年汛后河道大断面实测成果,河槽底部高程比河滩地面高2.0m。这种悬河里面又悬起一道二级悬河的状况,斜、横河出现机遇将会增大,其防洪形势十分严重。
3 黄河下游游荡型河段长远治理需要“河南运河”
黄河下游地区水资源严重短缺属长期性、区域性、资源性缺水,而淮河最大支流沙颍河的上游水灾频繁发生(本世纪初仅位于黄淮冲积平原西部的沙河支流澧河,2000 年、2001 年、2003 年、2004年等年份都出现洪灾,其中2000年及2004年堤防漫溢、决口,造成严重损失),对中部经济社会影响很大,且沙颍河洪水汇入淮河干流后,明显加重了皖、苏两省的防洪负担。为此,解决问题综合效果最好的措施,是利用黄河以南所处的优越地理位置开挖运河(在南水北调中线方案线路以东),沟通黄淮流域。为使该运河有航运功能,在入黄口设置调节闸,并在南部逐渐同汉江流域沟通,直达丹江口水库(为保证运河中有足够的基流,远期还可以从嘉陵江略阳以上每年引水100 亿m3,先进汉江,再调入运河)。由于在中国古籍中黄河只被称为“河”(《汉书》里才开始有“黄河”之名),该运河在黄河以南,且基本上都在河南省区,故可称之为“河南运河”。
河南运河把汉江、沙颍河上游可引之水尤其是洪水,在郑州附近(如鸿沟)汇入黄河(必要时通过改建恢复花园口水利枢纽,以调节所引之水)。运河与沿途河流和集水区域平交,便与当地的防洪体系相结合,形成“串联水库”。该运河至少可发挥如下几方面的作用:(1)通过优化调度,在暴雨期,将淮河、汉江流域无法承受的洪量调入黄河,把黄河下游河道作为沙颍河及汉江上游各大支流的洪水入海通道,淮河、汉江的防洪压力遂大为减轻,可产生防洪减灾效益,同时能解放大片滞洪区,其社会经济效益显著;(2)调洪水入黄,可冲刷黄河下游河道,扩大主槽断面面积,提高过洪能力,减少下游河道淤积。调黄河以南含沙量很小的洪水入黄,使流量和含沙量相适应,才能取得最好的输沙减淤效果;(3)小浪底水库可借分洪调水之机集中排沙,利用大水排沙入海,有效恢复水库极为宝贵的库容。加大水库调节能力,极大地提高水库长期的综合利用效益。只有河南运河将其它流域的灾害水变成黄河下游河道的冲沙、灌溉及生态环境用水,黄河上中游水库伺机调水调沙运用时,才有更多的余地,有更好的效果;(4)由于黄河下游的生态环境需水量被临近流域的灾害水所替代,即可最大限度实现黄淮海平原及至黄河中上游的水资源优化配置。例如,伺机通过现有的下游引黄工程,包括引黄济津、引黄入冀、引黄济青工程,向河南、山东、河北、天津等相关地区供水,并可再通过河北水库供水范围的局部调整接济京津,降低现有南水北调中线、东线工程的调水成本。此外,还能缓解黄河中上游水资源短缺的不利局面,小浪底水库也可按照“高水高用”的原则,相机调水北上;(5)改善黄河下游特别是三角洲地区的生态环境。大量泥沙填海造陆,不断扩大河口三角洲国土面积,并有利于当地海上石油变为陆地开采,其意义深远。
参考文献
[1]曾庆华,黄河下游游荡型河段的治理方略建议[J]气候与环境研究,2015年1卷1期.
[2]中国水利水电科学研究院泥沙研究所. 黄河下游游荡型河段的治理方略研究.2015年11月.
[关键词]黄河 游荡型河段 治理方略
中图分類号:TV882.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)21-0132-01
1 游荡型河段对防洪安全的主要威胁
游荡型河段水流形态最大特点是宽浅散乱,易形成斜河或横河。斜河、横河一旦发生,水流将首先漫出主槽直冲滩地。由于滩地土质多为散状沙质土料组成,抗水流冲刷能力非常弱小,结果必然造成滩地大量坍塌。随之斜、横河会直冲两岸大堤,造成大堤堤脚淘刷,水流将冲刷土体带走,堤身土体将会成批坍塌,如抢护速度低于冲刷速度,则会造成大堤冲决,洪水穿堤而过,造成灾害。历史上黄河下游发生过多次斜、横河冲决大堤而导致大堤决口的险情。如清嘉庆八年(公元1803年)封丘大宫决口、清道光二十三年(公元1843年)中牟九堡决口等都是横河直冲大堤造成堤防冲垮决口的。1952年9月在大河流量1000-2000m3/s时,郑州保合寨险工出现横河,虽有专用铁路支线运送石料等防汛料物,4000人奋力抢险,但最严重时堤防坍塌长度45m,堤顶最大蹋宽达6m。再如1 996年9月6日,洪水流量1600m3/s,水流出荣阳孤柏嘴山湾后横直向北直冲武陆驾部工程上首的防护堤形成横河,随即驾部工程上首防护堤出现冲刷坍塌。由于横河冲刷剧烈,河势上提速度加快,防护堤冲刷坍塌速度大于抢护速度,防护堤终于9月7日20时溃决。溃决后,军民只能依靠人工搬运料物,死守工程护岸的裹头,又经过19个昼夜的艰苦奋战,使险情得到控制。后来防护堤口门堵复时,继而溃决防护堤255m。
2 游荡型河段工程整治措施
2.1淤背固堤。在大堤背河地面,利用黄河有害的泥沙,逐渐淤高地面,使大堤断面加大,无疑是一种较好的工程措施。通过放淤固堤,既可抬高背河地面,又可减少临背河悬差,还可以消除历史上决口遗留下的老口门及潭坑。淤背宽度可为100-200m,顶高最好与大堤齐平,使淤背体成为堤身断面的组成部分。淤背体土质多为砂性土质,渗透性较强,符合背河导渗要求,从根本上可以解决大洪水时,大堤背河堤脚处渗水、流土、管涌等现象,从而达到大大提高大堤抗御洪水能力之目的。
2.2险段修垛。游荡型河段最易发生的险情是斜河、横河对大堤的冲刷坍塌。由于无法准确地预报什么洪水、挟带泥沙条件及河床边界条件下将会在河段某部位发生斜河、横河,更无法预测斜河、横河一旦发生后其冲刷时间有多长,强度有多大。因此,建议加强斜、横河出险机遇研究,在堤防临河有可能受斜、横河洪水冲刷堤段修建挡水坝垛,防患于未然。这样,大堤一旦受横河洪水冲刷淘切,修建的坝垛一则可以抵抗冲刷,其次也将延缓大堤土体冲坍塌退的时间,为抢险争取宝贵时间,以确保大堤安全。
2.3临河护坡。对于那些不受或受斜河、横河冲刷较轻的河段可以采取硷护坡措施,以防止洪水发生时浸泡大堤后堤身坍塌及土体走失。
2.4河道整治。为了稳定中常洪水流路,河南河段从70年代初就开始了有计划有步骤的河道整治工程兴建。河道整治工程即是在宽达几公里或十多公里的游荡型河道里,选择一条人为的中常洪水流路,该流路为微弯型河道,在弯道处修建控导工程。以弯导流,稳定河势。目前,从孟津白鹤到山东高村长299km的游荡型河段内,按照治导线规划设计方案,已完成250km的河段控导工程布点工作。截至1997年底,共修建控导工程65处,修建坝垛1433道。工程效果较为明显,起到了控导中常洪水的作用,减轻了河流游荡的范围,稳定了中常洪水流路,保护了大片滩地,减少了斜、横河发生的机遇,同时也减轻了堤防防洪安全的压力。
但是,河道整治工程的兴建,由于控制了中常洪水的流路,人为地延长了水流路径,减缓了河床比降,也导致了水流挟沙力的降低,致使泥沙淤积河槽的机会增大,淤滩机会减少,使下游个别河段逐渐形成了二级悬河。如兰考禅房断面1997年汛后河道大断面实测成果,河槽底部高程比河滩地面高2.0m。这种悬河里面又悬起一道二级悬河的状况,斜、横河出现机遇将会增大,其防洪形势十分严重。
3 黄河下游游荡型河段长远治理需要“河南运河”
黄河下游地区水资源严重短缺属长期性、区域性、资源性缺水,而淮河最大支流沙颍河的上游水灾频繁发生(本世纪初仅位于黄淮冲积平原西部的沙河支流澧河,2000 年、2001 年、2003 年、2004年等年份都出现洪灾,其中2000年及2004年堤防漫溢、决口,造成严重损失),对中部经济社会影响很大,且沙颍河洪水汇入淮河干流后,明显加重了皖、苏两省的防洪负担。为此,解决问题综合效果最好的措施,是利用黄河以南所处的优越地理位置开挖运河(在南水北调中线方案线路以东),沟通黄淮流域。为使该运河有航运功能,在入黄口设置调节闸,并在南部逐渐同汉江流域沟通,直达丹江口水库(为保证运河中有足够的基流,远期还可以从嘉陵江略阳以上每年引水100 亿m3,先进汉江,再调入运河)。由于在中国古籍中黄河只被称为“河”(《汉书》里才开始有“黄河”之名),该运河在黄河以南,且基本上都在河南省区,故可称之为“河南运河”。
河南运河把汉江、沙颍河上游可引之水尤其是洪水,在郑州附近(如鸿沟)汇入黄河(必要时通过改建恢复花园口水利枢纽,以调节所引之水)。运河与沿途河流和集水区域平交,便与当地的防洪体系相结合,形成“串联水库”。该运河至少可发挥如下几方面的作用:(1)通过优化调度,在暴雨期,将淮河、汉江流域无法承受的洪量调入黄河,把黄河下游河道作为沙颍河及汉江上游各大支流的洪水入海通道,淮河、汉江的防洪压力遂大为减轻,可产生防洪减灾效益,同时能解放大片滞洪区,其社会经济效益显著;(2)调洪水入黄,可冲刷黄河下游河道,扩大主槽断面面积,提高过洪能力,减少下游河道淤积。调黄河以南含沙量很小的洪水入黄,使流量和含沙量相适应,才能取得最好的输沙减淤效果;(3)小浪底水库可借分洪调水之机集中排沙,利用大水排沙入海,有效恢复水库极为宝贵的库容。加大水库调节能力,极大地提高水库长期的综合利用效益。只有河南运河将其它流域的灾害水变成黄河下游河道的冲沙、灌溉及生态环境用水,黄河上中游水库伺机调水调沙运用时,才有更多的余地,有更好的效果;(4)由于黄河下游的生态环境需水量被临近流域的灾害水所替代,即可最大限度实现黄淮海平原及至黄河中上游的水资源优化配置。例如,伺机通过现有的下游引黄工程,包括引黄济津、引黄入冀、引黄济青工程,向河南、山东、河北、天津等相关地区供水,并可再通过河北水库供水范围的局部调整接济京津,降低现有南水北调中线、东线工程的调水成本。此外,还能缓解黄河中上游水资源短缺的不利局面,小浪底水库也可按照“高水高用”的原则,相机调水北上;(5)改善黄河下游特别是三角洲地区的生态环境。大量泥沙填海造陆,不断扩大河口三角洲国土面积,并有利于当地海上石油变为陆地开采,其意义深远。
参考文献
[1]曾庆华,黄河下游游荡型河段的治理方略建议[J]气候与环境研究,2015年1卷1期.
[2]中国水利水电科学研究院泥沙研究所. 黄河下游游荡型河段的治理方略研究.2015年11月.