河南黄河二级悬河形成及治理对策

端木礼明 张遂芹

摘  要 黄河上游来水量偏少及生产堤等人为因素是河南省黄河二级悬河形成的主要原因。黄河二级悬河不仅能使河道整治工程失去作用,也对防洪和滩区群众生命财产构成了极大威胁。提出了适时进行调水调沙、淤筑相对地下河、主槽疏浚等治理措施。

关键词 黄河  二级悬河  调水调沙  滩地

(一)二级悬河形成时间及现状

1.形成时间及河段

  河南省黄河河务局选用有代表性的50个断面进行分析,其中铁谢至高村27个断面,高村至陶城埠23个断面。根据确定的二级悬河分析方法和技术手段,对历年来主槽和滩地的平均高程进行比较后发现,50个断面中有36个断面产生了二级悬河,占总断面数的72%。从统计分析中看出,20世纪70年代产生二级悬河的断面有10个,占产生二级悬河断面数的28%;80年代产生二级悬河的断面有6个,占产生二级悬河断面数的17%;90年代产生二级悬河的断面有19个,占产生二级悬河断面数的52%;2001年产生二级悬河的断面有1个,占产生二级悬河断面数的3%。

  根据主槽和滩地的变化情况,河南黄河二级悬河分布从上游到下游分为三段:一是尚未产生二级悬河的河段,即从铁谢断面到马峪沟断面河段,长约30km;二是部分形成二级悬河的河段,即从裴峪断面到夹河滩断面河段,长约175km,1988~1996年17个断面中断断续续有裴峪、伊洛河口、罗村坡、八堡、来童寨、韦城、柳园口、夹河滩等8个断面长约80km的河段产生二级悬河;三是全线形成二级悬河的河段,即从东坝头断面到陶城埠断面河段,长约200km,目前已经全线产生二级悬河。

2.二级悬河的现状

  通过对2002年10月的断面统测成果进行分析,我们可以看到河南黄河二级悬河的严重状况。首先,从滩槽高差比较中可以看出,在47个断面中,有33个断面主槽高程大于滩地平均高程,占总断面的70%,滩槽高差最大的为杨小寨断面达1.67m;其次,从滩唇与堤脚高差比较中可以看出,滩唇高于堤脚的断面占统计的87%,其中滩唇高于堤脚3m以上的断面占31%,高差最大的为杨小寨左岸断面,达6.07m;第三,从横比降倍数来看,横比降倍数大于1的占总断面的78%,其中5倍以上的断面占38%,比降倍数最大的是白铺断面左岸和龙湾断面左岸,分别为16.9倍和12倍。

  据统计,主槽与左滩高差之均值大于主槽与右滩高差之均值20%,左滩滩唇与堤脚高差之均值大于右滩滩唇与堤脚高差之均值12%,左滩横比降倍数平均值大于右滩横比降倍数平均值23%。可见,左滩二级悬河的严重性大于右滩。

(二)二级悬河形成原因

1.上游来水量偏小是二级悬河形成的主要原因

  黄河下游多年平均径流量为433亿m3,汛期径流量为252亿m3,非汛期为181亿m3,汛期径流量占年径流量的58.2%。20世纪30、50、60年代来水比多年平均偏多10%以上,40年代比多年平均偏多24.2%,进入70年代以来黄河下游来水量开始减少,70、80年代比多年均值偏少10%左右,进入90年代,黄河下游来水量偏枯,进入连续枯水年,90年代径流量比多年均值偏少38.6%。

  在天然情况下主槽淤积量仅占26.4%,滩地占73.6%;在三门峡滞洪排沙期主槽淤积量却达60.7%,滩地仅占39.3%;到20世纪90年代主槽淤积量占90%以上,滩地淤积量仅占10%。由于上游来水量减小致使滩地淤积比例减小,从而改变了天然情况下的横向淤积分布,从根本上改变了河道的横向淤积部位,使滩槽高差变小,导致二级悬河产生。

2.大中型水库的影响

  新中国成立以来,黄河干支流修建了一系列的大中型水库,使汛期的水在非汛期下泄,改变了径流的年内分配。在没有水库影响之前年径流的年内分配为汛期占61.6%,三门峡水库运用后汛期径流量占年径流的百分比减少为53.1%,在刘家峡水库运用后减少为50.7%,龙羊峡水库运用后汛期来水量更是减少为49.2%。20世纪90年代以来,包括小浪底水库在内的各大水库均投入运用,汛期来水量仅占44.7%,这些水库在投入运用时改变了径流的年内分配,改变了天然水沙过程。这也是导致二级悬河产生的一个重要原因。

3.生产堤的影响

  生产堤的存在控制了洪水漫滩流路和入滩水流的流向,漫滩水流进出滩区不畅,难以形成滩区上下游贯通性的流动,入滩沙量也很小,难以造成滩地的大量淤积。中小洪水漫滩除造成巨大的淹没损失以外,滩地淤积量更小,几乎起不到天然条件下漫滩洪水“淤滩刷槽”的效果。入滩水量较少、含沙量低,难以造成滩地的大量淤积,滩地淤积量减少加剧了下游滩地横比降和二级悬河的发展。

4.复堤取土的影响

  受各种施工条件的限制,黄河上的三次大复堤,以就地取土为原则,尽量在临河滩地取土。复堤中的相当一部分土来源于临河堤脚附近的滩地,这是造成“堤根洼”的一个重要原因。

(三)二级悬河的危害

1.对防洪构成严重威胁

  二级悬河的不断加剧,增大了黄河下游的防洪负担。特别是在河道不断淤积萎缩,主槽过流比例降低,主河道行洪能力和对主溜控制能力很低的情况下,一旦发生较大洪水,滩区过流量将会明显增加,极易在滩区串沟和堤河低洼地带形成集中过流,造成重大的河势变化,横河、斜河特别是滚河的可能性增大,主流顶冲堤防和堤河低洼地带、顺堤行洪都将严重威胁下游堤防的安全,甚至造成黄河大堤的冲决。

2.对滩区群众生命财产安全构成极大威胁

  黄河滩区是洪水的行洪区,又是滩区人民繁衍生息的居住地。近几年由于来水严重偏枯,长期小水行河,主槽淤积萎缩,二级悬河形势加剧,加之嫩滩耕种、糙率增加,下游河道主槽过流能力严重下降,极易造成小水漫滩即成灾的局面。

3.二级悬河极易导致河道整治工程失去作用

  近年来黄河下游主河槽淤积抬高,平滩流量减小,同样的平滩流量情况下,现今早已漫过主槽,河道整治工程稳定河势的作用显著削弱。又由于滩地的横比降大于主河槽的纵比降,而水具有往低处流的特性,所以极易造成河势在工程上首坐湾,超工程后路,或者在工程下首滩地分流,使河道整治工程的送流作用大大降低。

(四)二级悬河的治理措施 

1.继续适时进行调水调沙

  2002年7月为期11天的黄河首次调水调沙试验成功,证明了调水调沙是减少河道淤积、降低主河槽高程的一项成功举措。试验结果表明,调水调沙试验达到了河槽冲刷下切的目的,降低了河槽高程,同时,也证明调水调沙是治理二级悬河的一项重要举措。

2.淤筑相对地下河

  利用黄河泥沙淤高背河地面,加固黄河大堤,变“悬河”为“相对地下河”是20世纪60年代后期以来治黄的一大创举,已经取得了成功,积累了丰富的经验,结合引黄灌溉泥沙处理与挖河疏浚,可以长期实施。

3.淤堤河

  堤河是指靠近堤防临河坡堤根的低洼狭长地带。据统计,河南黄河河段黄河大堤堤河长378.3km,约占河南黄河临黄堤长度的71%。宽度多在50~200m之间,个别堤段宽度达400~500m以上,深1~3m,一般情况下堤河是上下串通的。考虑到顺堤行洪的危害、淤筑体的自然沉降等因素,应确定淤面高于滩面平均高程为1.0m。

4.淤滩

  淤滩首先淤串沟,然后根据情况淤滩。河南黄河滩区串沟较多,经过20世纪80年代人工引洪淤滩淤串,目前河南河段串沟平均深度在1m以上。考虑到实用性、经济性以及淤筑体的自然沉降,淤面高程定为高于邻近滩面0.5m。淤堵工程宽度按串沟实际宽度实施,工程长度对于深度较浅(深度在1.5m以下)的串沟只在进口处淤堵500m,对于深度较大的串沟(深度在1.5m以上),淤堵2000m。串沟淤堵完成后,利用漫滩洪水进一步全面淤滩,可采用自流引洪放淤的施工方法。逐步在各滩的上游段修建进滩洪水节制闸门,当大河洪水含沙量合适时,有计划地实施淤滩。

5.主槽疏浚

  要解决二级悬河问题,其根本点就是降低主河槽与堤脚之间的地面高差。主槽疏浚可以有效降低主河槽河底高程,是减小主河槽与堤脚之间地面高差的有效措施。

6.   修建滚河防护工程

  根据实测资料分析,目前裴峪断面以下都存在二级悬河现象。存在二级悬河的河段堤防平工段长度为398.756km,截至2002年底,堤防平工段共修建了滚河防护工程77处,防洪坝335道,工程长度76.374km,平均每公里不到一道坝,应加大修建滚河防护工程的力度。

7.严禁在主槽两岸原生产堤之间种植高秆作物

  近几年上游来水量偏少,出现大量的嫩滩,两岸群众从自身利益出发,种植了大量的高秆作物,许多地方还种植了大量的片林。一方面造成主槽进一步落淤,另一方面水流行近速度缓慢,非常不利于排洪,给防洪造成了很大的被动。因此高秆作物是造成河槽淤积严重、洪水持续时间长、水位较高的一个重要原因。因此,应在原生产堤之间严禁种植任何高秆作物。

8.对滩区群众实行有关优惠和补偿性政策

  针对黄河下游河道上宽下窄及泥沙冲淤特性,在下游堤防建设中采用“宽河”方针,坚决废除了生产堤政策。这项政策是正确的,也是必须实施的。生存在宽河道内的滩区群众,遭受洪水威胁之苦,生产活动受到限制,生存条件恶劣。因此,对他们实行优惠补偿政策是十分必要的。

(作者单位:河南省黄河河务局)