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黄河概况
 

泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考

发布时间:2007年01月06日   责任编辑: 管理员  来源:黄河网
黄河防洪安全备受世人关注,为保证黄河防洪安全,以确保黄河花园口22300m3/s洪水不决口,建国以来,国家投入大量资金对黄河下游进行系统治理,取得了近六十年的黄河安澜。但近十几年黄河下游频繁出现的“小流量,高水位”、“小洪水、大淹没”等新情况,使人们对泥沙灾害有了新认识。本文结合黄委高级专业技术干部研讨 “河流水沙灾害及其防治” 课目学习的体会和心得,简要阐述泥沙淤积对黄河防洪影响的几点思考。
一、黄河下游防洪目标及主要措施
 
黄河防洪任务艰巨,水沙条件复杂,汛情瞬息万变,各级防指要有应对各种突发性、特殊性情况的思想准备和应急处置措施。
 
黄河防汛目标任务是:确保黄河花园口站22000m3/s及以下洪水大堤不决口,遇超标准洪水,做到有准备,有对策,尽最大努力,采取一切措施缩小灾害;确保设计标准内黄河控导工程安全;及时做好黄河滩区、滞洪区群众迁安避洪工作,确保群众生命安全,尽最大努力减少洪灾损失。
 
为保证黄河防洪安全,黄河下游已建成了以干流水库、堤防、河道整治工程为主体的“上拦下排,两岸分滞”的防洪工程体系。上拦工程主要包括干流上的小浪底、三门峡等水库:五十多年来在黄河上、中游兴建大型水库22座,总库容617亿m3,已超出黄河的年平均径流量,对洪水的调控能力大大增强,加之人口增加和经济发展造成的引黄用水与日俱增,进入下游洪水的出现机遇大大减少。4000m3/s以上的洪水50年代年平均达6.3次,60—80年代年平均3.6次,90年代年平均0.9次进入21世纪还没有一次超过4000m3/s的洪水;下排工程主要包括黄河两岸大堤、险工及河道整治工程;两岸分滞是指黄河下游两岸开辟的东平湖、北金堤滞洪区。
 
同时,还建立了以地方行政首长负责制的“三位一体”军民联防体系和省、市、县、乡、村五级防汛组织。
 
二、水沙灾害定义
 
河流整体上作为一个动态的反馈系统,以泥沙为中介,水流和河床相互作用,局部的水沙条件变化将会引起泥沙输移的变化,从而引起更大范围的调整。在这些影响中对人类威胁最大、最直接的莫过于促成和加剧洪水灾害。由于流域水土流失严重;而且泥沙灾害具有累积效应,这种因泥沙输移变化引起江河水沙灾害加剧的现象越来越严重。因此,我们将泥沙灾害定义为:凡是致灾因子是泥沙,或由泥沙诱发其他载体给人类的生存环境和物质文明建设带来危害,给经济带来损失,这样的泥沙事件就构成泥沙灾害。由泥沙为致灾因子形。成的灾害为泥沙的直接灾害,如滑坡、泥石流及崩塌等;由泥沙诱发其他载体引发的灾害,如因土壤侵蚀形成的泥沙在河道或水库年复一年的淤积使河床抬高,泄洪能力降低,由不太大的洪水引发的漫堤、溃堤的灾害等,定义为泥沙的间接灾害。
 
值得指出的是,水沙灾害并不是一种新出现的灾害现象,它是水灾和沙灾之间的一个子系统。此前的灾害研究中,有些水沙灾害被归于水灾,有些水沙灾害被归于沙灾,人为地将其归于两个灾害系统之间的一个,割裂了它们之间的联系,对近年来频繁出现的“小流量、高水位”现象无法解释。
 
三、近期黄河下游防洪出现的新情况
 
近年来,黄河下游防洪出现的总体新情况是洪水不大,防洪压力不小,以往大洪水引发大灾,而今大小洪水都致大灾。最显著的特征主要有以下两点:
 
1. 普遍出现流量小,水位高,危害重,损失大的现象,并成逐年加重趋势。1996年黄河花园口洪峰流量仅相当于1958年的1/3,而水位却超过了1958年约l.0m,堤坝处处出险,沿岸防洪非常紧张,豫、鲁40多个县市,100多万人遭受灾害。2002年7月黄河小浪底水库首次调水调沙试验期间,高村水文站2930m3/s流量的水位比“96.8”洪水同流量水位高出0.55m左右;高村上下河段濮阳滩区在流量不到2000m3/s时即发生漫滩,漫滩水流顺串沟直冲大堤,并在堤河低洼地带形成顺堤行洪,濮阳部分堤段堤根水深达4~5m,堤防受到严重威胁。
 
2. 大面积、大范围是近几年洪水灾害的另一特征。近年来上游来水来沙偏枯,黄河下游主河槽萎缩,平滩流量减小,滩槽高差降低,河道内“槽高、滩低、堤根洼”的“二级悬河”状况加剧,使得在与过去同样的平滩流量情况下,现今早已漫过主槽,发生大面积、大范围漫滩了。例如,“96.8”洪水,虽然洪峰流量只有6260m3/s,但洪水水位表现很高,造成黄河下游严重的洪水灾害,共淹没滩区耕地114万亩,偎水和进水村庄67个;1855年形成的河南原阳高滩,1958年、1982年洪水基本未漫滩,今年竟全部偎水,淹地24万亩,有38个村庄进水和被水围困;水利设施、交通道路、通信线路等损坏严重,直接经济损失约2.15亿元。1999年以来长期小水,夹河滩至贯台之间的张庄河段,形成畸形死弯,造成3户房屋塌入河中,河势直今还没有得到明显改善。2002年7月4日开始,7月7日高村水文站流量为2280m3/s,上午11时30分濮阳县习城滩万寨渠堤决口,习城滩全部被淹,滩区进水量31306万m3,流量357m3/s,平均水深为1.5m,最大为2.5m,淹没面积1.5万hm2,水围村庄133个,人数83830人,受影响村庄37个,人数30190人。2003年9月18日,黄河河南兰考县谷营乡蔡集村生产堤决口,造成兰考北滩、东明滩区全部被淹,滩区平均水深2.9m,最大达5m。受淹面积达27.75万亩,淹没耕地25.14万亩,谷营、焦元、长兴三乡152个村11.42万人被水围困,共转移人口3.21万人, 9738户的36191间房屋损坏,1733户的4252间房屋倒塌,冲毁桥涵闸262座,损坏机井491眼,损坏供电线路179km、通信线路225km,多出路面受冲被损。
 
3. 小水大险是近几年河道整治工程出险的明显特征。近几年虽然河道整治工程逐步配套,河势变化也逐步得到控制,但由于河槽萎缩,工程控制范围内小洪水畸形河势特别发育,小范围的横河、斜河不时出现,洪水长历时顶冲工程坝垛而出险,甚至出现重大险情的事例屡屡发生。例如,1993年9月,在黄河流量只有1000m3/s情况下,在黑岗口对面形成横河,直冲黑岗口63坝与高朱庄之间长840的空档,滩地塌退600m,主流距大堤仅64m,直接危及黄河堤防的安全,经2000多名军民昼夜抢修8个垛才保障了堤防安全。2003年9月 10日 5时,大河流量1500 m3/s,枣树沟14坝~17坝大溜顶冲、回溜淘刷,坝基沉排产生不均匀下蛰,出现坦石坍塌、下蛰和土胎蛰裂等重大险情,出险体积达992 m3
 
四、泥沙淤积对黄河防洪影响分析:
 
河流整体上作为一个动态的反馈系统,以泥沙为中介,水流和河床相互作用,局部的水沙子件变化将会引起泥沙输移的变化,从而引起更大范围的调整,年复一年,小水大灾、灾害频率加剧,对防洪造成严重影响。事实说明,除人类活动影响及防洪意识、防洪管理和防洪工程建设方面尚存在欠缺外,自然因素中恶化防洪形势的直接原因是泥沙灾害,最明显的表现为泥沙淤积。
 
1.河槽萎缩,排洪能力降低
 
黄河下游来沙去向主要是输送入海和入海口造陆、淤积在河道内,还有一小部分人工引放至黄河灌区及固堤,由于多年来黄河没有发生较大洪水,泥沙集中淤积在主河槽内,河道主槽淤积比例由80年代初的30%增加到70%,河槽严重萎缩,河道排洪能力降低。目前,东坝头以下河段横比降达1‰~2‰,而河道纵比降为0.14‰,一旦发生较大洪水,由于河道横比降远大于纵比降,滩区过流比增大,极易发生横河、斜河,甚至发生“滚河”,产生顺堤行洪,危及堤防安全。由于河槽过洪能力明显降低,局部河段2000m3/s左右流量就可漫滩,小水就能造成大灾。
 
2.防洪标准降低
 
设计防洪水位是河道建筑物防洪标准的主要标志,河道建筑物顶部高程超设计防洪水位的多少,直接衡量河道建筑物防洪安全可靠性。泥沙淤积在天然河道中,引起河床的抬高,减少河槽容量和泄洪能力,使同流量下的水位抬高,使堤防的防护标准相对降低。例如,“92.8洪水”因高含沙造成的河道严重淤积,使得花园口站6260 m3/s的水位达94.33m,相当于一般洪水12000 m3/s的水位,多处堤防出现大洪水条件下才可能有的散浸、流土等渗透险情。因此,我们可以推断,黄河大堤以花园口22300 m3/s洪水标准设防,其洪水位较正常洪水位严重偏高的结果,必然是使黄河堤防防洪标准相对大幅降低。再如“96.8洪水”,花园口站出现了7860m3/s洪水,花园口站最高水位94.73m,为该站有水文记录以来的最高水位,比1982年8月15300m3/s洪水的最高水位(93.99m)高0.74m,相当于一般洪水10000 m3/s的水位。
 
还需要引起注意的是,洪水的风险相对增加的同时,泥沙淤积还使得洪水推进速度明显减慢,持续时间增加。例如,20世纪50-60年代黄河洪水从花园口到人海口仅需7天,“96.8洪水”却长达18天,“92.8洪水” 长达13天。
 
3.洪水出现几率相对“加大”
 
黄河下游堤防建设以花园口22300 m3/s洪水流量为指标进行设防,其防洪安全以各级洪水位为标志进行防洪准备和防洪措施实施。这种模式是建立在正常洪水位与流量关系基础上才是正确的,但由于泥沙在河道的淤积,离间了洪水位与流量之间的紧密联系,破坏了洪水位与流量之间的正常关系,造成洪水位异常偏高,使得小流量洪水出现大流量洪水位,并使河道工程出现渗透破坏、滩区淹没等险情几率加大。因此,泥沙淤积加大了洪水高水位的出现几率,造成工程小流量洪水出现大流量洪水才有的险情,亦即“加大”了洪水出现几率。例如,“92.8洪水”和“96.8洪水”,按洪水流量6260 m3/s和7860m3/s计算其出现几率仅约5年一遇,但却出现了百年一遇12000m3/s洪水流量的高水位,亦即说百年一遇12000m3/s洪水的出现几率受泥沙淤积影响而变为约5年一遇。
 
五、对策及建议
 
为消减或减小泥沙淤积对黄河防洪带来的不利影响,我们认为黄河下游河道近期治理应积极采取“稳定主槽、调水调沙,宽河固堤、政策补偿”的治理方略。
 
黄河泥沙问题将长期存在,下游河道淤积不可避免,黄河防洪保安全仍然是我们今后和将来河道治理的重要工作。因此,建议进一步总结和分析中水河槽整治、近4次黄河调水调沙的经验和规律,以稳定中水流路、减小河道淤积为目标,切实加快游荡性河段河道整治工程建设步伐,开展小水河槽整治,补充和完善黄河下游河道整治工程体系;建立和完善黄河水沙调控体系,坚持不懈地进行调水调沙工作,尽快提高下游河道平滩流量,塑造并维持过流5000m3/s的中水窄深河槽,最终稳定、塑造有利于防洪排沙的河道主槽;继续按照宽河固堤方略,加快推进黄河标准化堤防工程建设,消除小洪水、高水位给黄河防洪带来的不利影响,确保黄河防洪安全。
 
同时,随着黄河治理开发技术和水平的不断提高,实现由控制洪水向利用洪水、塑造洪水的转变,建议黄河下游滩区实行分区管理,尽可能发挥滩区滞洪、沉沙、排洪和养育人口功能,滩区设置群众安全居住和农副产品加工的集中建镇区、中常洪水方可漫滩的农作物种植区,以及小流量洪水即可上水淹没的牧业低滩区基础上,积极争取滩区滞洪、沉沙运用补偿政策,遇适当时机、适宜洪水主动进行引洪或分洪淤滩,治理“二级悬河”,实现人与洪水和谐相处。
 
另外,鉴于泥沙淤积造成的洪水位严重升高,洪水流量不能准确表达河道建筑物防洪标准的实际情况,建议建立以防洪水位、漫滩水位等主要标志的防洪水位体系,以给人直观、明了、准确的防洪态势。
 
六、结语
 
洪水灾害已普遍被人接受和认可,但因泥沙淤积造成黄河下游出现流量小、水位高、影响防洪安全,在一定程度上加大了大洪水出现几率的现象,应引起我们的严重关注。我们必须建立以防洪水位、漫滩水位等主要标志的防洪水位体系,坚持“稳定主槽、调水调沙,宽河固堤、政策补偿”的黄河下游治理方略,引洪放淤,治理“二级悬河”,确保黄河防洪安全。
 
作者简介:耿明全,1965年生,山东莘县人,高级工程师,河南黄河河务局总工助理
 

发布时间:2007年01月06日   责任编辑:管理员  来源:黄河网