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中國(guó)黃河下游二級(jí)懸河的成因及治理措施探討
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摘要:雖然小浪底水庫已建成投入運(yùn)用,黃河大堤進(jìn)行了多次加高,但黃河下游的防洪形勢(shì)依然嚴(yán)峻。黃河下游“二級(jí)懸河”的局面,是不利的水沙條件與邊界條件共同作用的結(jié)果,不僅能使河道整治工程失去作用,也對(duì)防洪和灘區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅。提出適時(shí)進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙、淤筑相對(duì)地下河、主槽疏浚、加強(qiáng)河口治理等綜合治理措施。
關(guān)鍵詞:黃河 下游 二級(jí) 懸河 綜合 治理
1、“二級(jí)懸河”的現(xiàn)狀
黃河下游的“二級(jí)懸河”是從三門峽水庫修建后的20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的,到70年代初期,“二級(jí)懸河”對(duì)下游河道防洪的影響問題開始逐漸暴露出來。由于來水來沙條件和歷史條件的不同,黃河下游不同河段灘地和“二級(jí)懸河”的發(fā)展程度有所不同,最為嚴(yán)重的河段為東壩頭至陶城鋪河段。
東壩頭至高村河段長(zhǎng)66km,左岸平灘水位高于臨堤灘面0.52-2.98m,平均高差1.96m,灘面平均寬約5.5km,灘地橫比降平均值為5.15,明顯大于河道縱比降;右岸平灘水位一般高于臨堤灘面0.62-4.34m,平均高差2.09m,灘面平均寬約4.85km,灘地橫比降平均值為5.84,也明顯大于河道縱比降。該河段兩岸“二級(jí)懸河”形勢(shì)最為嚴(yán)重,部分?jǐn)嗝嫔踔林鞑酆拥赘叱桃惨迅叱雠R堤灘面高程。
高村至陶城鋪河段長(zhǎng)165km,左岸平灘水位高于臨堤灘面1.08-3.43m,平均高差達(dá)2.17m,灘面平均寬約4.2km,灘地橫比降平均值達(dá)9.8,明顯大于河道縱比降;右岸平灘水位一般高于臨堤灘面0.84-2.78m,平均高差2.15m,灘面平均寬約2.86km,灘地橫比降平均值為10.39,也明顯大于河道縱比降。該河段兩岸灘面較窄,橫比降較大,“二級(jí)懸河”形勢(shì)也非常嚴(yán)重。
2、“二級(jí)懸河”的的危害
2.1對(duì)防洪構(gòu)成嚴(yán)重威脅
二級(jí)懸河的不斷加劇,增大了黃河下游的防洪負(fù)擔(dān)。特別是在河道不斷淤積萎縮,主槽過流比例降低,主河道行洪能力和對(duì)主溜控制能力很低的情況下,一旦發(fā)生較大洪水,灘區(qū)過流量將會(huì)明顯增加,極易在灘區(qū)串溝和堤河低洼地帶形成集中過流,造成重大的河勢(shì)變化,橫河、斜河特別是滾河的可能性增大,主流頂沖堤防和堤河低洼地帶、順堤行洪都將嚴(yán)重威脅下游堤防的安全,甚至造成黃河大堤的沖決。
2.2對(duì)灘區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅
黃河灘區(qū)是洪水的行洪區(qū),又是灘區(qū)人民繁衍生息的居住地。近幾年由于來水嚴(yán)重偏枯,長(zhǎng)期小水行河,主槽淤積萎縮,二級(jí)懸河形勢(shì)加劇,加之嫩灘耕種、糙率增加,下游河道主槽過流能力嚴(yán)重下降,極易造成小水漫灘即成災(zāi)的局面。
2.3二級(jí)懸河極易導(dǎo)致河道整治工程失去作用
近年來黃河下游主河槽淤積抬高,平灘流量減小,同樣的平灘流量情況下,現(xiàn)今早已漫過主槽,河道整治工程穩(wěn)定河勢(shì)的作用顯著削弱。又由于灘地的橫比降大于主河槽的縱比降,而水具有往低處流的特性,所以極易造成河勢(shì)在工程上首坐灣,超工程后路,或者在工程下首灘地分流,使河道整治工程的送流作用大大降低。
3、“二級(jí)懸河”的成因分析
黃河下游“地上懸河”的形成是來水來沙和邊界條件共同作用的結(jié)果,由于水少沙多,水沙不協(xié)調(diào),從而造成河道的強(qiáng)烈堆積抬高,人類活動(dòng)的加劇也加速了懸河的發(fā)展。黃河下游來水來沙量、洪峰頻次和洪峰流量的顯著減小,致使主河槽嚴(yán)重淤積萎縮、平灘流量顯著減小、灘唇高程和主槽河底高程明顯抬高,形成了灘唇高仰、大堤臨河灘面低洼的“二級(jí)懸河”;生產(chǎn)堤的存在也在一定程度上減少了漫灘洪水的次數(shù),使生產(chǎn)堤與大堤間的灘地淤積量減少,加劇了“二級(jí)懸河”的發(fā)展;嫩灘淤積幅度增大,與近年來嫩灘大量墾殖也有一定的關(guān)系。
3.1水沙條件變化對(duì)“二級(jí)懸河”發(fā)展的作用。
水沙條件的顯著改變對(duì)于“二級(jí)懸河”的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面是來水來沙量明顯減少,特別是洪峰頻次和洪峰流量的顯著減少,洪水的造床作用明顯減弱,河流平面和斷面尺度減小,河床沖淤演變涉及的范圍也有所減小,致使河道的淤積更加局限在中小水主河槽內(nèi),主槽和嫩灘的淤積導(dǎo)致了“二級(jí)懸河”的發(fā)育和發(fā)展;另一方面是長(zhǎng)期小水塑造了嚴(yán)重萎縮的枯水主河槽,主槽河底高程顯著抬升、平灘流量明顯減小,大大增加了“二級(jí)懸河”的危害程度。
3.2河床邊界條件變化對(duì)“二級(jí)懸河”發(fā)展的作用。
隨著黃河下游河道治理進(jìn)程的不斷發(fā)展,黃河下游的河床邊界條件也發(fā)生了很大變化,加速了“二級(jí)懸河”的發(fā)展。黃河下游河道整治工程由險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程兩部分組成,險(xiǎn)工依附于大堤之上,具有保護(hù)堤防和控制河勢(shì)的雙重作用;控導(dǎo)工程修筑在灘岸上,主要起控導(dǎo)河勢(shì)的作用。大量河道整治工程的建設(shè),使黃河下游河道的河勢(shì)初步得到了控制,主河槽相對(duì)穩(wěn)定,但“二級(jí)懸河”也正是在相對(duì)穩(wěn)定的河道上發(fā)展起來了。
3.3黃河下游河道內(nèi)生產(chǎn)堤的修建也是“二級(jí)懸河”發(fā)展的一個(gè)重要原因。
灘區(qū)群眾修建的生產(chǎn)堤,人為縮窄了行洪河道,在一般水流條件下,僅河槽過流,泥沙淤積在河槽內(nèi)。大洪水時(shí)挾沙水流漫灘后,灘地落淤,其落淤厚度隨灘地距河槽的距離近遠(yuǎn)而逐步降低,致使泥沙常年淤積主河槽和嫩灘,逐漸形成了灘唇高仰、堤根低洼的“二級(jí)懸河”。此外,灘區(qū)耕種,特別是在灘唇附近的嫩灘內(nèi)種植大豆和玉米等稠密的農(nóng)作物,明顯減少了主河槽的過流面積,增大了行洪阻力,進(jìn)一步降低了河道的輸沙能力,一方面造成主河槽進(jìn)一步淤積,另一方面使水流行進(jìn)緩慢,不利于排洪,也加快了“二級(jí)懸河”的發(fā)展。
3.4復(fù)堤取土的影響
自1998年“三江”發(fā)生大洪水以來,國(guó)家加大了對(duì)防洪工程的投資力度,使防洪工程的抗洪能力進(jìn)一步增加。修建防洪工程的過程中,受各種施工條件的限制,大量土方以就近取土為原則,盡量在臨河灘地取土,尤其是機(jī)淤固堤工程,直接從臨河嫩灘取土,土方量大,是造成“堤根洼”的一個(gè)重要原因。
4、“二級(jí)懸河”的治理措施探討
4.1采取多種措施,減少泥沙入黃
黃河中游多沙粗沙區(qū)是造成黃河下游河道淤積的主要泥沙來源區(qū),這一地區(qū)地形破碎,坡陡溝深,暴雨集中,水土流失極為嚴(yán)重,治理標(biāo)準(zhǔn)低,治理任務(wù)十分艱巨。實(shí)踐表明,水土保持是減少入黃泥沙的根本措施之一,加強(qiáng)黃土高原地區(qū)淤壩地建設(shè),植樹造林,采取工程、生物和耕作等綜合措施,做到水土流而不失,減少泥沙入黃,減少由于水土流失造成的黃河下游河道淤積。
4.2大力開展下游河道整治工程和疏竣工程。
由于河槽寬淺河段輸沙能力低,是造成目前高含沙洪水在黃河下游嚴(yán)重淤積的主要原因。同時(shí)河槽寬淺無法約束洪水期河勢(shì)的突然變化,常造成平工出險(xiǎn),險(xiǎn)工脫流,形成十分被動(dòng)的局面。因此,從減淤與防洪河道整治上考慮,都需要把寬淺游蕩河段治理成具有窄槽寬灘的規(guī)順河道。
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