黄河下游的基本问题及治理_三角洲论文

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黄河是中华民族的摇篮、祖国的象征,发源于青海省的巴颜喀喇山北麓约古宗列盆地,经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省区,在山东省流入渤海。全长5464公里,流域面积75.2万公里[2]。

黄河流域概况

黄河上游指河源至河口镇(托克托)一段,基本是高原清水河流,河道长3471公里,流域面积为38.6万公里[2]; 河口镇至潼关一段为黄河中游, 属于黄土高原,为泥沙产生区,河道长852公里,流域面积29.6万公里[2];下游是指从潼关(三门峡)到黄河入海口, 河道长1140公里,流域面积7万公里[2](三门峡到潼关为130公里)。

黄河的中游是产沙区,黄土高原每年向潼关以下(现在说向三门峡以下)输送泥沙约16亿吨,自三门峡建库以后(1960年三门峡水库蓄水),每年向下游输沙约14 亿吨。这个数字标志着黄土高原约30 万公里[2]的流域面积水土流失严重, 也是这个区域贫穷及黄河难治的根本原因。

黄河下游由于泥沙过多,而且水少沙多,河道输送能力有限,每年约4亿吨泥沙沉降在河床上,使得河南省的黄河段河床每年上升6厘米,山东省黄河段每年上升12厘米。因此需要每10年加高一次大堤,每次加高1.5米,现在已有四次加高大堤了,分别为1950年、1964年、1974 年和1990年。不断加高大堤,使得建国50年来黄河下游未决口、未改道。但是大堤越高,河床也越高,泄洪能力年年衰退。大堤外侧夏秋季节有洪水,一片沼泽;大堤内侧,秋季作物完全泡在水中。1996年一次小洪水(花园口流量9600米[3]/秒),农作物泡在水中40天,全部绝产,山东省平均每公里河段损失2000万元,全河段650公里损失130亿人民币。而且河槽高于滩面,造成滩地排水难,延误了冬季小麦的播种。因此黄河下游治理是一个复杂的问题,单纯通过筑大堤保安全的办法,难达到全面治河的效果。

冯寅[1]认为,黄河主要的问题在中下游, 这一段黄河形似一个巨大的“计时滴漏”,上半部(自三门峡水库以上)承受水和沙,下半部(郑州以下)危害于广大的冲积平原:北侵海河自天津入渤海,南泛淮河自江苏省徐州到云梯关入黄海,泛滥面积约25万公里[2]。 这个“计时滴漏”已工作了几十万年了,并仍将工作下去,充分记录了年代、水量、沙量、决口、改道、迁徒和灾难。

历史上的大洪水

在1761年到1958年之间有四次洪水,这时还没建三门峡水库(建于1960年),黄河尚是一条自然河道[2]。每次洪水的水量, 在三门峡约为50~120亿米[3],在花园口约为82~136亿米[3]。

1958年的大洪水,花园口7天洪水量61亿米[3],12天洪水量81亿米[3]。1982年洪水量在花园口7天为50亿米[3],12天为65亿米[3],此时三门峡水库及上游四个大水库已经建成,同时三门峡以下黄河支流的伊河,在河南省嵩县有陆浑水库(建于1965年),控制下泄流量小于1000米[3]/秒(不加控制的泄水量4900米[3]/秒)。使得尽管1982年的三门峡至花园口之间的暴雨,与1958年该地区的暴雨是同量级的,但在花园口的洪水量小于1958年的洪水量,究其原因就是有了三门峡水库及陆浑水库后,对黄河下游洪水起了截流及调蓄作用。

1996年的三门峡至花园口之间的暴雨区与1958年、1982年相似,但其花园口18天的总水量只有53.49亿米[3],小于1982年和1958年花园口的洪水量,也是由于黄河中游有了三门峡水库、下游有了陆浑水库,以及在河南省的黄河支流洛河上建成的故县水库(1991年完工)。因此黄河干流及支流建水库拦蓄洪水,对于黄河下游洪水量起有明显的削减。

黄河历史上记录的洪水

洪水 年份洪水流量(米[3]/秒)

三门峡花园口

三门峡以上来水为主 1843年(调查)36000 33000

1933年(实测)22000 20400

三门峡以下来水为主 1761年(调查) 6000 32000

1958年(实测) 6400 22300

洪水 年份12天的洪水量(亿米[3])

三门峡花园口

三门峡以上来水为主 1843年(调查) 119

134

1933年(实测)91.9 100.5

三门峡以下来水为主 1761年(调查) 50

120

1958年(实测)49.5

81.5

在黄河的下游除了支流水库外,还有大功滞洪区,地处黄河北岸河南省新乡市,分洪滞洪面积2040公里[2],分洪流量10500米[3]/秒。 另外有北金堤分洪区(建于1963年),地处黄河北岸河南省濮阳市,分洪滞洪面积2316公里[2],分洪水流10000米[3]/秒,滞洪水量20 亿米[3]。分洪泄洪区对黄河下游的防洪起了极其重要的作用。

自1960年起,黄河水利委员会历年规定的黄河防洪标准为:花园口洪水流量22000米[3]/秒,12天总水量81亿米[3], 约等于三门峡水库下游的分洪流量22500米[3]/秒。黄河下游的滞洪水量55亿米[3], 略等于花园口7天的洪水量52亿米[3]。因为花园口的洪水峰值入海历时也是7天,所以只要善于调蓄洪峰完全可以免去洪水灾难。

黄河流域中游产沙地区及下游冲积平原

黄河下游防洪问题

黄河下游自河南省花园口到山东省高村的河段,距离约为200 公里,河床宽度(大堤之间距)约5~20公里,河床坡度平缓, 在洪水期间称为游荡性河道。主要是由于这一段河段洪水大,含沙量高,洪水峰摆动无规律,产生横向流、斜向流、偎流、多结点流、汇流及湾流。

防洪期间横向流和偎流很容易造成灾难。横向流的特征是直冲大堤,此时若有暴风雨,造成波浪与横向流相结合,洪水越过堤顶,瞬间大堤便会崩溃。1855年,黄河在河南省铜瓦厢决口改道(由江苏省改道走山东省),便是在风雨交加之中由于横向流崩溃大堤造成的。偎流的特征是沿大堤堤跟行洪,洪水淘尽堤跟造成大堤崩塌。1933年山东荷泽大堤决口,便是偎流造成的。从花园口到高村的黄河河段,在治河历史上称为“豆腐腰河段”,也是黄河防洪最脆弱的游荡性河段。

由于各大小水库的建成,且各水库都蓄水发电和用于灌溉,使得黄河下游的洪水量减少,造成大堤之间的滩面长时间的裸露(每年9 月到第二年的6月无大水)。因此周围农民向大堤内的滩地移民,1996 年的统计已移民居住在大堤以内的农民约200万人。 由于移民大量进行种植,便在小流水的河道上(约500~1000米[3]/秒)筑起了生产堤。生产堤的作用是把黄河下游的水流,约束在大河的内部成为一条宽度约1 公里的小河流里。一方面约束水流域就范有利于滩地种植,另一方面有利于滩地灌溉,保护移民的安全。这种状况已延续了40年,随着生产堤内的小河流的年年淤积,使得生产堤也必须年年加高。现在生产堤内河槽高于防洪大堤内的滩面3~5米,大堤内的滩面高于大堤外的地面5~6米。因此滩面高于地面,河槽高于滩面,称为“悬河中的悬河”。

河口流路改变前后有关条件对比

改改道时间 1953年7月

道改道地点 小口子

情改道性质 开挖引河

况改道前入海口长度(公里)50

改道后缩短长度(公里) 11

地改道上游地形 河床较高

理改道点下游条件改道后由神仙沟入海

海河口情况 有凸出沙嘴

域水深情况 10米以上

条动力情况 动力作用强

来年径流量(亿吨)580.7

水最大流量(米[3]/秒)7220

来年输沙量(亿吨)19.8

改改道时间 1960年

道改道地点 四号桩

情改道性质 自然改道

况改道前入海口长度(公里)20

改道后缩短长度(公里) 12

地改道上游地形 上、下游有变化

理改道点下游条件走老神仙沟通道

海河口情况 海湾

域水深情况 3~5米

条动力情况 动力作用弱

来年径流量(亿吨)519.9

水最大流量(米[3]/秒)5350

来年输沙量(亿吨)8.99

改改道时间 1964年1月

道改道地点 罗家屋子

情改道性质 爆堤改道

况改道前入海口长度(公里)48

改道后缩短长度(公里) 22

地改道上游地形 河床低于1953年河床

理改道点下游条件无束水河槽

海河口情况 海湾

域水深情况 3~5米

条动力情况 动力作用弱

来年径流量(亿吨)971.9

水最大流量(米[3]/秒)8660

来年输沙量(亿吨)20.3

改改道时间 1976年5月

道改道地点 西河口距利津站50公里处

情改道性质 截流改道

况改道前入海口长度(公里)64

改道后缩短长度(公里) 37

地改道上游地形 最高

理改道点下游条件开引河水入槽

条 水沟

海河口情况 海湾

域水深情况 3~5米

条动力情况 动力作用弱

来年径流量(亿吨)449.1

水最大流量(米[3]/秒)8020

来年输沙量(亿吨)8.97

一旦发生大洪水,生产堤先决口,洪水自生产堤内以横向流的方式冲向大堤,顺大堤产生偎流,由于河床宽度约20公里,若遇上暴风雨,横向流与风浪一起冲向大堤,便会造成大堤的崩溃,特别是从花园口到高村河段是黄河防洪工程中很危险的一段。也是黄河下游防洪工程的重点。

黄河下游泥沙淤积

黄河流域年际降雨变率很大,所以黄河的径流量、输沙量,年际变化也很大[3]。陕县站的水文资限很长,其最大年输沙量1933年为39.1亿吨,最小年输沙量为4.88亿吨,两者变率为8。 黄河的洪峰与沙峰在时间上是同步的,事实上黄河的上、中、下游最大的月平均流量与输沙量分别出现在7、8、9月份。

黄河的上冲下淤,使得泥沙成为黄河下游难以治理的关键。自三门峡以下的下游泥沙淤积,迫使河道抬高,单纯的堤防防洪,不会收到全河治理的效果[4]。根本治理就是要在中游减沙入河, 在下游减沙入海。

三门峡的大水库在1960—1964年,拦住了50亿吨泥沙,使之不下泄到下游河道,起了一定的减沙入河的作用,但终究还是需要每10年筑一次大堤,一次得加高1.5米。三门峡水库出库的清水, 冲刷了河南省的河床,然后淤积了山东省的河床,基本上以花园口与高村为界,上冲下淤[5]。小水流(流量1800~2000米[3]/秒)造成花园口以下河段的淤积;大水流(流量2000~3800米[3]/秒)可以冲沙至利津以下, 甚至可以冲沙到河口,造成河口的淤积与延伸。

自三门峡水库建成以后,下游流量4000米[3]/秒的机遇很小, 要几十年才能有一次。河道经常的断流及小水流量,不能及时的冲沙入海,造成下游河道的年年淤积抬高,而且淤积范围逐年游延伸。1958年洪水时,河口在利津,但1996年河口已经距离利津水文站130公里。 河道流路延长,水力坡降变缓,水流速率降低,泥沙沉积加快,河床急剧的抬高,大堤险工增多,恶性循环一年重于一年。

除了对黄河下游进行综合治理之外,还必须在黄河中游的黄土高原加强水土保持,使得黄河下游可以降低河床,若能使得每年约在10亿吨左右水土入河,下游便会明显的减少淤积。

黄河三角洲与河口流路

现代黄河三角洲的现状

现代黄河三角洲,海拔高程为1~4米,土地盐碱化,地下水埋深不足,凿井效益不高,从农业上看是一个待开发且可持续开发的地区[6] 。在山东滨州、东营两市的三角洲面积为1.8万公里[2],包括12个县区,人口500万人,可开发农业良田为133.3万公顷,与东北三江平原的面积相当。但由于黄河没有开辟成航运水道,加上三角洲的碱荒洼地,所以尽管三角洲是一个很大的待开发区,且有可持续发展的潜力,但并没有得到开发的机遇。

现代黄河三角洲位置及海岸类型

在黄河三角洲上还存在很多的问题。首先黄河下游的防洪问题仍很严峻, 小浪底水库对黄河下游没有特殊防洪作用。 自艾山至利津段长282公里,每年淤积厚度10~16厘米,称为翘尾巴的河段, 造成黄河下游排水缓慢,平均流速只有0.3米/秒,大水经常漫滩。 艾山至花园口段长350公里,也是属于淤积性河段,每年河床上升8~10厘米。一旦再次发生1958年8月的大洪水,花园口流量22300米[3]/秒, 洪灾将殃及黄河三角洲。

其次黄河三角洲是一个新形成的淤积层,厚度为20~50米。按天津市的实测记录,每年天津地面下沉10毫米,半个世纪内下沉了0.5米, 海平面上升了0.5米,综合值为1米。恳利、沾化、无棣、阳信及东营市的河口区、东城区等低洼地都成了沼泽滩地。因此黄河泥沙沉积造就了三角洲,但同时海水又进行三角洲的吞食。

黄河三角洲上的河口流路问题

黄河1855年改道,下游自山东的荷泽、陶城铺、聊城的鱼山,夺大汶河下游段的大清河,经艾山、济南、利津入海。利津以下为宁海,在1855年形成,称为近代三角洲的顶点,1950年三角洲的顶点为渔洼,称为现代三角洲的顶点。宁海到渔洼约30 公里, 即三角洲的顶点下移了30公里。近几十年来,利津水文站的来水、来沙较少,但是淤积在河口段陆地的泥沙约占利津站来沙的65%(约5亿吨), 河口下游水下三角洲的泥沙约3亿吨,飘流入海的泥沙约3 亿吨。 黄河三角洲每年淤地约20公里[2],其海岸线每年向海里延伸约0.3 公里。 但近几年来特别是1998年,黄河断流320天,三角洲的造地面积等于零, 相反在黄河口以北的海岸有蚀退现象。

三角洲开发与河口流路的治理

河口治理与三角洲开发,并不矛盾,河口治理是指黄河口入海流路的治理,自利津水文站算起,到入海口约120公里, 同时自利津站向上游到济南(洛口)174公里。通过挖沙降河、挖沙固堤、 挖沙造地等方法,自入海口挖一条长100公里、宽1公里、深5米的水沟, 黄河的入海口将重新出现在利津[7]。花园口22300米[3]/秒的最大洪水流量, 通过自花园口到利津长650公里的河道,7天即达到入海口,防洪问题将得到彻底解决,而且现在又有了干流、支流许多大水库及分洪滞洪区,作了附属的保证。

挖沙降河曾经有过试验:在1988年,挖了一次河口使黄河缩短流路30公里,当年8次洪峰安然渡海;1996年也疏通了一次河口流路, 缩短流路60公里,当年的洪水安全渡过;1998年,在三角洲又进行了一次挖河固堤,准备在世纪之交安全渡泄洪水。

挖河造地是企业家正尝试的,利用已有的成熟经验在三角洲盐碱荒地上修建平原大水库,约200公里[2]左右,并采用轴流式水泵来抽水,每度电至少可抽水25米[3],水的含沙量为60公斤/米[3],抽水100 亿米[3]需要电量40亿度,至少可抽泥5亿米[3],使得河道能挖长100公里、宽1公里、深5米,保证黄河的防洪。200公里[ 2] 的水库群体可造地30 万亩,由原来的地面高程3米抬高到海拔5~6米,由盐碱田变成良田,不仅可以保证丰收,而且有能力抵抗海水位的上升及海水的入侵。三角洲有1.8万公里[2]的盐碱洼地,而黄河悬河蓄存的600亿米[3]的泥沙,可使得黄河三角洲的133.3万公顷变为可种植良田,农民会富裕起来, 黄河下游也会降为地下河。

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