黃河小北干流泥沙影響及防治對(duì)策探討.doc

黃河小北干流泥沙影響及防治對(duì)策探討黃河小北干流為典型的堆積游蕩性河道，由于泥沙問(wèn)題突出，水少沙多，水沙不協(xié)調(diào)，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和河流健康都造成很大影響，使河道萎縮，河床不斷淤積抬高，灘槽高差減小，過(guò)洪能力降低，河勢(shì)游蕩加劇，洪水漫灘機(jī)率增加，臨背差加大，灘地鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，潼關(guān)高程居高不下，嚴(yán)重影響防洪、防凌安全。甚至出現(xiàn)小水大險(xiǎn)，災(zāi)害嚴(yán)重。在高含沙洪水時(shí)，還會(huì)引發(fā)特有的“揭河底”沖刷現(xiàn)象。因此，關(guān)鍵在于增水減沙，調(diào)水調(diào)沙，協(xié)調(diào)水沙關(guān)系。要堅(jiān)持科學(xué)的發(fā)展觀，加強(qiáng)流域一體化綜合管理，大力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)行預(yù)防為主，保護(hù)為先，統(tǒng)籌兼顧，標(biāo)本兼治，綜合治理，進(jìn)一步規(guī)范人類活動(dòng)，采取“保、節(jié)、攔、排、調(diào)、放、挖”等綜合措施，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)水沙。強(qiáng)化工程、法律、行政、政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段，加速河道治理，建立完善工程和非工程體系及干支流水沙調(diào)控體系，大力實(shí)行開源節(jié)流，合理配置、高效利用、節(jié)約保護(hù)水資源，不斷提高用水效率和效益。加快南水北調(diào)工程建設(shè)，盡快實(shí)施引水濟(jì)渭工程，加大黃土高原水土保持工作力度，大力開展黃河小北干流引洪放淤，相機(jī)進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙，充分利用水庫(kù)死庫(kù)容攔沙，合理調(diào)整三門峽水庫(kù)的運(yùn)用方式，盡快降低潼關(guān)高程，有效治理利用黃河泥沙，促使水沙平衡，進(jìn)一步控制理順河勢(shì)，塑造相對(duì)窄深河槽，提高河道綜合功能。同時(shí)，可實(shí)行群庫(kù)聯(lián)合調(diào)度，在潼關(guān)河段塑造高含沙洪水，促成“揭河底”沖刷，以有效降低潼關(guān)高程，保持三門峽庫(kù)區(qū)長(zhǎng)治久安，維持河流健康生命，使人與自然和諧共處。1、水沙特性1.1水少沙多，水沙不平衡根據(jù)1919年7月2002年6月龍門水文站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，龍門水文站多年平均水沙量分別為294.5億m3、8.81億t(見(jiàn)表1)，多年平均含沙量29.9kg/m3。最大含沙量1040 kg/m3。沙量之多，含沙量之高，水少沙多，水沙關(guān)系失調(diào)。表1 黃河小北干流河段不同時(shí)期水沙量表水文站時(shí)期水量(億m3)沙量(億t)(年)710月116月76月710月116月76月龍門1919-1949198.4130.4328.88.91.310.21950-1959191.5123.6315.110.751.1111.861960-1969202.9138340.910.121.2611.381970-1979150.6132.6283.27.810.868.671980-1989146.6132.1278.73.880.814.691990-200273.8108.6182.43.640.854.491986-200282.1112.1194.23.80.834.631919-2002167127.6294.67.721.098.81河津1919-19499.75.615.30.450.030.481950-195911.95.517.40.660.040.71960-19699.98.418.30.290.060.351970-19796.73.310.0 0.180.010.191980-19894.12.66.70.0400.041990-20022.71.44.10.0200.021986-20023.11.64.70.0300.031919-20027.94.612.50.310.020.33龍門河津1919-1949208.1135.9344.0 9.351.3310.681950-1959203.4129.1332.511.411.1512.561960-1969212.8146.4359.210.411.3211.731970-1979157.2135.8293.0 7.990.878.861980-1989150.7134.7285.43.920.824.741990-200276.5109.9186.43.790.864.651986-200285.2113.6198.83.910.844.751919-2002174.9132.2307.18.031.129.15特別是自20世紀(jì)80年代以來(lái)，進(jìn)入黃河小北干流的水量、沙量大幅度減少。龍門站1986年2002年平均年水量為194.2億m3，僅占20世紀(jì)50年代來(lái)水量的61.6%，汛期水量?jī)H為50年代的42.9%。平均年沙量為4.63億t，僅占20世紀(jì)50年代來(lái)沙量的39.1%，汛期沙量為20世紀(jì)50年代的35.3%。1986年以來(lái)，大流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯減少，小流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯增加。1986年2002年汛期大于2000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均每年汛期為6天，大于1000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均為30天，與1950年1985年汛期大于2000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均40天、大于1000m3/s流量出現(xiàn)天數(shù)平均為90天相比，大大減少(見(jiàn)表2)表2 黃河龍門19502001年實(shí)測(cè)汛期各級(jí)流量出現(xiàn)天數(shù)統(tǒng)計(jì)表水文系列流量級(jí)(m3/s)天數(shù)(天)年平均天數(shù)(天/年)1950年1985年(36年)0Q 4002176400Q 1000973271000Q 20001815502000Q 2500605172500Q 3000381113000Q 400031094000Q 5000782Q5000491Q 2000142340合計(jì)44281231986年2002年(17年)0Q 40062036400Q 1000951561000Q 2000415242000Q 25005732500Q 30003223000Q 40001014000Q 500020Q500040Q20001056合計(jì)20911231.2來(lái)水來(lái)沙異源黃河小北干流河段的水量主要來(lái)自河口鎮(zhèn)以上水多沙少的清水來(lái)源區(qū)，河口鎮(zhèn)多年平均來(lái)水量235.7億m3，多年平均輸沙量1.24億t，水量占龍門站的79.5%，而沙量?jī)H占14%。而泥沙則主要來(lái)自河口鎮(zhèn)至龍門之間水少沙多、含沙量高的多沙粗沙來(lái)源區(qū)，該區(qū)間多年平均來(lái)水量60.6億m3，輸沙量7.64億t，含沙量為126.1kg/m3，水量占龍門站的20.5%，而沙量占龍門站的86.0%。1.3水沙量年際年內(nèi)分布不均一是水沙量年際間分布不均。龍門水文站最大年沙量為1967年的24.24億t(按水文年，下同)，為最小年沙量1.96億t(2000年)的12.4倍；最大年水量為552.1億m3(1967年)，為最小年水量131.2億m3(2002年)的4.2倍。二是水沙量年內(nèi)分布不均，主要集中于汛期。龍門水文站多年平均汛期水量為167.0億m3，占全年水量的56.7%。多年平均汛期沙量為7.72億t，占全年沙量的87.6%。1987年7月以來(lái)，水沙量年內(nèi)分配發(fā)生了新的變化，水沙條件更為不利。該河段汛期水沙量分別較1986年以前減少了13.5%和7.2%，且減水幅度大于減沙幅度。1950年7月1987年6月，來(lái)沙系數(shù)為0.010， 1987年7月1997年6月為0.012，1990年7月1997年6月為0.014，來(lái)沙系數(shù)逐時(shí)期增大，水沙條件更為不利。2、泥沙來(lái)源及其組成2.1泥沙來(lái)源黃河流域的黃土高原面積為64萬(wàn)平方公里，就有45.4萬(wàn)平方公里的水土流失區(qū)，而產(chǎn)沙集中在中游的黃土丘陵溝壑區(qū)，其間黃河兩岸粒徑組成有明顯的分帶性，從西北到東南中值粒徑從0.045mm以上，逐漸減小到0.015mm以下。據(jù)對(duì)三門峽庫(kù)區(qū)及下游河道主槽淤積物的粒徑分析，73%為大于0.05毫米的粗顆粒泥沙。這些泥沙主要來(lái)自7.86萬(wàn)平方公里，僅占黃土高原地區(qū)面積12.3%，侵蝕模數(shù)大于5000t/km2.a，且粗沙模數(shù)大于1300t/km2a的多沙粗沙區(qū)，產(chǎn)沙量高達(dá)11.82億噸，占黃河流域總輸沙量的74%，粗泥沙量達(dá)3.19億噸，占粗泥沙量的77%，主要分布于兩個(gè)地區(qū)：一是干流頭道拐吳堡區(qū)間的兩岸支流，主要有皇甫川(出口站皇甫)、孤山川(高石崖)、窟野河(溫家川)、禿尾河(高家川)等，其中值粒徑多在0.030mm以上；二是吳堡以下無(wú)定河(白家川)、北洛河(劉家河以上)及涇河(馬蓮河、蒲河)上游地區(qū)，以及晉西北的忻縣地區(qū)，主要涉及黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)。其中粒徑大于0.1毫米，且粗泥沙輸沙模數(shù)為1400噸每平方公里以上的區(qū)域?yàn)榇帜嗌臣衼?lái)源區(qū)，總面積1.88萬(wàn)平方公里。占多沙粗沙區(qū)面積23.9%，產(chǎn)生的泥沙卻高達(dá)4.08億噸，占多沙粗沙區(qū)產(chǎn)沙的34.55%；產(chǎn)生的粗沙(粒徑大于0.05毫米)為1.52億噸，占多沙粗沙區(qū)的47.6%；產(chǎn)生粒徑大于0.1毫米的粗沙為0.61億噸，占多沙粗沙區(qū)的68.5%。主要涉及黃河中游右岸皇甫川、清水川、孤山川、窟野河、禿尾河、佳蘆河、無(wú)定河、清澗河、延河等9條主要支流，該區(qū)域地貌形態(tài)復(fù)雜多樣，具有溝壑密度大、坡度陡、切割深的特點(diǎn)，形成了黃土高原強(qiáng)烈產(chǎn)沙的地貌形態(tài)組合。2.2泥沙組成及變化特點(diǎn)黃河流域中游地區(qū)主要是暴雨產(chǎn)流產(chǎn)沙，全年泥沙的80%以上來(lái)自汛期，根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，1957年至2000年，龍門站平均懸沙粒徑小于0.025mm的占45.7%，其中7至10月占45.1%，小于0.05mm的占71.7%，其中7至10月占71.3%，大于0.05mm的占28.3%，其中7至10月占28.3%。潼關(guān)站平均懸沙粒徑小于0.025mm的占52.4%，其中7至10月占54.2%，小于0.05mm的占79%，其中7至10月占81.3%，大于0.05mm的占21%，其中7至10月占18.7%。1986年以來(lái)，其泥沙組成發(fā)生了新的變化，主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是中游干流汛期來(lái)沙量及各分組泥沙量都大量減少。河口鎮(zhèn)、龍門、潼關(guān)三個(gè)站1986年后年均沙量比1968年前分別減少80%、50%、46%(見(jiàn)表3)。二是粗泥沙比例相對(duì)減少，細(xì)泥沙比例卻相對(duì)增加。1986年后河口鎮(zhèn)細(xì)泥沙(d0.025mm)、中泥沙(0.025mmD0.05MM)、粗泥沙的年均沙量分別比1968年前減少7585%；龍門各分組沙量減幅分別為38%、57%、72%；潼關(guān)減幅為40%、51%和60%，因而粗泥沙減少最多，中泥沙次之，細(xì)泥沙最少，三是中游干、支流各站中值粒徑D50均有所減小。尤其進(jìn)入90年代以后，來(lái)沙細(xì)化十分顯著。四是泥沙組成規(guī)律也發(fā)生了變化。沙量越大，粗泥沙比例越高，沙量越小，細(xì)沙比例越高，78月份的泥沙相對(duì)910月份細(xì)一些。 表3 黃河中游干流汛期不同時(shí)期各分組沙量多年平均值表站名時(shí)期沙量(億t)占全沙比例(%)全沙細(xì)沙中沙粗沙細(xì)沙中沙粗沙河口鎮(zhèn)196019681.5870.9810.3780.228622414197119860.9290.5560.2080.165602218198719950.3250.2090.0580.058641818龍門1960196810.1934.5412.8212.831442828196919866.1482.8961.6481.604472726198719964.8322.8191.2240.789592516潼關(guān)1961196812.7456.9223.5182.305542818196919869.0725.1802.3521.540572617198719966.7734.1401.7180.9156125143、泥沙的二重性及其影響3.1泥沙的二重性泥沙作為一種物質(zhì)，同其他任何物質(zhì)一樣都有其二重性，既有有利的一面，也有有害的一面，即泥沙的資源性和災(zāi)害性。3.1.1泥沙的災(zāi)害性根據(jù)泥沙致災(zāi)的特性，泥沙災(zāi)害可以分為直接災(zāi)害和間接災(zāi)害。由泥沙為致災(zāi)因子而形成的災(zāi)害稱其為泥沙的直接災(zāi)害；由泥沙誘發(fā)其他載體引發(fā)的災(zāi)害稱其為泥沙的間接災(zāi)害。無(wú)論是直接災(zāi)害，還是間接災(zāi)害，其泥沙都是來(lái)自土壤侵蝕(廣義的土壤侵蝕)。多沙粗沙區(qū)的強(qiáng)烈侵蝕的后果表現(xiàn)是多方面的，一方面是中游的地形支離破碎，生態(tài)環(huán)境日益惡化；另一方面是侵蝕泥沙在小北干流和下游河道堆積，為之后的間接的泥沙災(zāi)害奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。泥沙的直接災(zāi)害主要是因滑坡、泥石流及崩塌形成的泥沙物質(zhì)給人類、社會(huì)和環(huán)境造成的危害(至今仍被世人稱之為地質(zhì)災(zāi)害)。我國(guó)山丘區(qū)分布廣，山丘區(qū)面積約占國(guó)土面積的48%，加之人類活動(dòng)的影響，每年發(fā)生的滑坡數(shù)以萬(wàn)計(jì)，有泥石流溝一萬(wàn)多條，約有5.5億人不同程度地受到山洪和泥石流、滑坡災(zāi)害的威脅。泥沙間接災(zāi)害主要是因土壤侵蝕形成的泥沙在河道或水庫(kù)年復(fù)一年又一年的淤積使河床抬高，泄洪能力降低，由中常洪水引發(fā)的漫堤、潰決的災(zāi)害，在干旱半干旱地區(qū)地面堆積的風(fēng)砂在強(qiáng)風(fēng)暴作用下也能引起風(fēng)沙災(zāi)害。間接泥沙災(zāi)害的形成一般應(yīng)具備以下條件：第一，中上游的強(qiáng)烈的侵蝕產(chǎn)沙；第二，強(qiáng)烈的溝道與河道的泥沙輸移；第三，河道泥沙堆積空間受到制約；第四，水沙關(guān)系不協(xié)調(diào)，表現(xiàn)出水少沙多，即來(lái)沙系數(shù)大。在以上條件的前提下，形成泥沙災(zāi)害鏈。3.1.2泥沙的資源性泥沙不全都是災(zāi)害，而且在許多方面也是人們離不開的寶貴資源；我國(guó)勞動(dòng)人們很早就利用泥沙作為建筑材料，著名的秦磚漢瓦就是一例。我國(guó)西北地區(qū)很早就有引洪漫地的習(xí)慣，即把洪水有計(jì)劃地引入農(nóng)地，讓洪水中的泥沙沉積在農(nóng)地，既灌地，又改良了土壤。當(dāng)前有很多地方大力推廣應(yīng)用高含沙洪水引洪漫地，化害為利。在黃河下游引黃灌溉的同時(shí)，還起到洗堿壓堿，改造中低產(chǎn)田的作用。在人類歷史以前，由高處侵蝕產(chǎn)生的泥沙大量地堆積在流域的低洼處，為后人塑造了賴以生存的土地資源；如黃河中上游的侵蝕產(chǎn)沙不僅塑造出河套平原、汾渭平原，而且還塑造出約20萬(wàn)km2的華北平原。在西南地區(qū)位于河谷中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，村莊乃至縣城都建于由滑坡、崩塌或泥石流堆積的沖洪積扇上，或河流階地上。這些泥沙堆積地貌區(qū)也還是當(dāng)前的主要基本農(nóng)地。即使進(jìn)入人類社會(huì)，泥沙也不全都是害，如黃河的泥沙每年仍以23km2的速度在河口三角洲建造陸地，1855年黃河改道以來(lái)，使近代三角洲的面積達(dá)到2200km2。此外泥沙災(zāi)害與泥沙資源也是可以相互轉(zhuǎn)換的，如黃土高原上的一些大型黃土或紅土滑坡堵塞溝道，形成聚湫；開始可能造成一些經(jīng)濟(jì)損失，但不久形成天然淤地壩，成為旱澇保收的基本農(nóng)地。含沙水體還具有一定的環(huán)境效應(yīng)，原狀水體中主要表現(xiàn)為濃度-生理化學(xué)效應(yīng)和濃度-生態(tài)效應(yīng)。在水環(huán)境系統(tǒng)中，泥沙通過(guò)對(duì)污染物質(zhì)的吸附與解吸，直接影響著污染物質(zhì)在水固兩相間的賦存狀態(tài)。同時(shí)，伴隨著泥沙在水體中的運(yùn)動(dòng)，污染物質(zhì)在水體和底泥之中的賦存狀態(tài)也發(fā)生著變化。因此，泥沙與水流共同成為污染物的主要載體，影響著污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而最終影響著水生態(tài)環(huán)境的狀態(tài)。重金屬物質(zhì)在泥沙顆粒物上以吸附狀態(tài)的存在占有很大比例，并且由于泥沙懸浮而構(gòu)成的渾水環(huán)境對(duì)水體的生化效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)都產(chǎn)生重要影響。水體中懸浮的泥沙可以吸附一定量的還原性物質(zhì)，使水體的耗氧作用加大，從而在水體耗氧有機(jī)物污染的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。水體懸浮泥沙和底泥都有降低水中微量溶解有機(jī)物的作用。如黃河高含沙水流泥沙本身含有相當(dāng)數(shù)量的粘土礦物和有機(jī)、無(wú)機(jī)膠體，可吸附種類繁多的污染物，因而具有凈化水環(huán)境的效應(yīng)。但泥沙又作為污染物和污染物載體對(duì)水環(huán)境和泥沙沉積區(qū)造成污染。3.2黃河小北干流泥沙影響黃河小北干流為典型的堆積游蕩性河道，由于泥沙問(wèn)題突出，水少沙多，水沙不協(xié)調(diào)，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和河流健康都造成很大影響，使河道萎縮，河床不斷淤積抬高，灘槽高差減小，過(guò)洪能力降低，河勢(shì)游蕩加劇，洪水漫灘機(jī)率增加，臨背差加大，灘地鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境較差，潼關(guān)高程居高不下，在高含沙洪水時(shí)，還會(huì)引發(fā)特有的“揭河底”沖刷現(xiàn)象。嚴(yán)重影響防洪、防凌安全。甚至出現(xiàn)小水大險(xiǎn)，災(zāi)害嚴(yán)重。3.2.1泥沙對(duì)河道沖淤的影響黃河小北干流河段沖淤變化劇烈，是典型的堆積性河道。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1919年至2000年，黃河龍門站年平均輸沙量為8.97億t，其中汛期7至10月占87.5%，年最大輸沙量達(dá)24.6億t(1964年)。黃河潼關(guān)站年平均輸沙量為11.87億t，其中汛期7至10月占82.5%，年最大輸沙量達(dá)27億t(1959年)。三門峽建庫(kù)前，該河段的淤積量一般變化在0.51.5億t之間；三門峽水庫(kù)建庫(kù)后，1960年9月至2003年10月，該河段共淤積泥沙25.134億m3，年均淤積約0.59億m3(見(jiàn)表4)，且淤積還在不斷發(fā)展。三門峽水庫(kù)建庫(kù)后的1960年9月1973年10月，受水庫(kù)淤積上延的影響，該河段大量淤積，共淤積泥沙18.543億m3，淤積主要集中在黃淤4550斷面，其淤積量占整個(gè)河段淤積量的36.3%；1973年10月1986年10月，由于三門峽水庫(kù)合理的運(yùn)用方式和有利的來(lái)水來(lái)沙條件，該河段僅淤積泥沙0.093億m3，沖淤基本平衡；1986年10月至2003年10月，黃河小北干流河段共淤積泥沙6.499億m3，年平均淤積量為0.38億m3。淤積主要集中在黃淤5968斷面，其淤積量占整個(gè)河段淤積量的48.1%。與1973年以前對(duì)比，淤積部位發(fā)生了調(diào)整，淤積形式也由溯源淤積變?yōu)檠爻逃俜e；該時(shí)段河道淤積嚴(yán)重有兩方面原因：一是1987年以后進(jìn)入該河段的年平均水沙量銳減，其水沙量較19501987年的平均值分別減少89.2億m3和3.65億t，來(lái)沙系數(shù)增大0.002，加劇河道淤積；二是1986年10月以后，黃河上游龍羊峽水庫(kù)投入運(yùn)用，龍、劉兩庫(kù)聯(lián)合運(yùn)用，改變了進(jìn)入黃河小北干流河段來(lái)水的年內(nèi)分配過(guò)程，汛期來(lái)水量顯著減少，非汛期來(lái)水量變化不大，年平均淤積量明顯增加。表4 三門峽水庫(kù)建庫(kù)后黃河小北干流河段淤積量分布表水庫(kù)運(yùn)用方式時(shí) 段黃河小北干流河段各河段淤積量(億m3)C41-45C45-50C50-59C59-68C41-68蓄水?dāng)r沙運(yùn)用期60.09-62.032.2020.7580.0850.2293.274滯洪排沙運(yùn)用期改建前62.04-66.050.6221.4070.2430.5592.831一期改建66.05-70.061.1284.022.5172.33610.001二期改建70.06-73.10-0.0830.5480.9121.0622.439小計(jì)62.09-73.101.6675.9743.6713.95615.268蓄水?dāng)r沙和滯洪期60.04-73.103.8696.7333.7564.18518.543蓄清排渾運(yùn)用期73.10-86.10-0.017-0.6250.6570.0780.09386.10-03.100.5251.1151.6973.1626.499小 計(jì)0.5080.4902.3543.2406.592總 計(jì)60.9-03.104.3777.2226.1107.42525.134洪水泥沙直接影響河床的沖淤變化，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，1919年至2000年，黃河龍門站年平均含沙量為29.7 kg/m3，其中汛期7至10月平均含沙量為47.2 kg/m3，最大含沙量達(dá)933kg/m3(1966年)。黃河潼關(guān)站年平均含沙量為31.7 kg/m3，其中汛期7至10月平均含沙量為48.5 kg/m3，最大含沙量達(dá)911kg/m3(1977年)。黃河小北干流河段淤積主要集中于平水豐沙、含沙量相對(duì)較高的年份，主要發(fā)生在幾次沙量較大的洪水。如1988年和1994年，年平均水沙量及含沙量分別為253.4億m3、9.678億t、38.2kg/m3和241.6億m3、8.570億t、35.5kg/m3，年平均淤積量分別為1.724億m3和1.075億m3(見(jiàn)表5)，這兩年淤積量占1987年2002年總淤積量的44.9%。如果洪水的含沙量不是很大，則洪水漫灘時(shí)，灘地淤積，主槽發(fā)生沖刷；如果洪水的含沙量很大(“揭河底”的情況例外)，則主槽和灘地均發(fā)生淤積，大水過(guò)后，水流歸槽，主槽淤積。灘地和主槽的這種相互調(diào)整和轉(zhuǎn)化，形成了該河段灘、槽同步抬高的趨勢(shì)。1968年1982年，本河段灘地淤積量約占全斷面淤積量的72.8%，主槽淤積量占27.2%。1986年以后，由于進(jìn)入該河段漫灘洪水的機(jī)遇明顯減少，本河段灘地淤積約占全斷面淤積量的59.5%，主槽淤積約占全斷面淤積量的40.5%。使主槽萎縮，漫灘流量減少。如1992年桃汛期間，龍門2140m3/s的洪水，灘地就已過(guò)水，水面最寬處可達(dá)5km左右。表5 黃河小北干流河段近期水沙量及沖淤量表年份水量(億m3)沙量(億t)含沙量(kg/m3)淤積量(億m3)1987151.12.71418.00.2551988253.49.67838.21.72419893456.14317.8-0.3011990243.95.38722.10.3591991151.92.8819.00.7911992209.36.4530.80.6321993225.23.3815.0-0.0931994241.68.5735.51.0751995230.27.6433.20.4561996185.77.9843.00.6821997146.33.0921.20.8861998162.94.1325.4-0.5271999184.62.2912.4-0.1072000145.31.9613.50.3412001158.03.0919.50.2902002133.32.6720.0-0.271平均198.04.8824.60.390該河段的沖淤演變具有一定的規(guī)律，隨著來(lái)水來(lái)沙條件的變化，河床調(diào)整存在一個(gè)往復(fù)性演變過(guò)程。在一定的河床邊界條件下，經(jīng)過(guò)高含沙洪水產(chǎn)生“揭河底”沖刷，主槽強(qiáng)烈沖刷，灘地大量淤積，淤灘刷槽，灘槽高差增大，形成高灘深槽，河道在平面上大幅度擺動(dòng)，河勢(shì)趨于歸順，一般洪水漫灘機(jī)會(huì)減少，削峰滯洪能力減小。自1950年以來(lái)，黃河小北干流河段共發(fā)生了9次“揭河底”(見(jiàn)表6)，沖刷深度一般為24m，最深達(dá)9m(1970年8月)。爾后，在一般水沙條件下，河床又回淤抬高，短則當(dāng)年就回淤，長(zhǎng)則需23年，河槽變寬淺，河勢(shì)游蕩擺動(dòng)，河槽平灘流量和輸沙能力降低，洪峰漫灘機(jī)會(huì)增大，削峰滯洪率增大，當(dāng)河床調(diào)整達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)，在適宜的來(lái)水來(lái)沙情況下，再次發(fā)生“揭河底”沖刷現(xiàn)象。這一周期性循環(huán)和河道往復(fù)性演變，孕育了該河段由淤積強(qiáng)烈沖刷淤積的周期性變化，但河床總的趨勢(shì)是淤積抬高的。這是該河段河床沖淤演變的基本規(guī)律。表6 1950年以來(lái)黃河小北干流河段歷次“揭河底”情況統(tǒng)計(jì)表時(shí)間年.月.日Qmax龍(m3/s)Smax龍(kg/m3)龍門斷面沖刷深度(m)沖刷長(zhǎng)度(km)間隔時(shí)間(年)河槽擺動(dòng)情況1951.8191321954.8.319.6175006051.691322有大擺動(dòng)1964.7.67.7102006953.60909有大擺動(dòng)1966.7.167.2074609337.50731無(wú)大擺動(dòng)1969.7.267.2988607402.85492有大擺動(dòng)1970.8.18.5138008269.00900有大擺動(dòng)1977.7.6145006904.00716有大擺動(dòng)1977.8.6127008212.00710有大擺動(dòng)2002.7.546007901.5243.2.2泥沙對(duì)防洪和防凌的影響近年來(lái)，由于黃河水少沙多，水沙不協(xié)調(diào)，使河道淤積持續(xù)發(fā)展，河床不斷抬高，主河道萎縮、河道過(guò)洪能力銳減，平灘流量不斷降低，洪水漫灘機(jī)率增加，洪水削峰率增大，洪水演進(jìn)傳播時(shí)間加長(zhǎng)，臨背差加大，使河道工程防御標(biāo)準(zhǔn)不斷降低，甚至出現(xiàn)小水大險(xiǎn)。1987年以前，該河段河槽過(guò)洪能力約為5000m3/s，1997年后降為3000m3/s左右，并導(dǎo)致同流量洪水位不斷抬升，洪澇災(zāi)害加重，防洪任務(wù)更為艱巨。如1994年8月黃河龍門站10900m3/s的洪水與1988年龍門站10200m3/s的洪水相近，但右岸新興、華原、牛毛灣工程的相應(yīng)洪水位卻分別抬高0.47m、0.43m、0.59m，左岸大石嘴、廟前、城西工程的相應(yīng)洪水位分別抬高2.10m、0.54m和0.21m。同時(shí)，近年來(lái)，因河道淤積嚴(yán)重，還不斷發(fā)生小水大險(xiǎn)。如2001年9月3日24日，黃河龍門站流量?jī)H為3681130m3/s，黃河主流在合陽(yáng)榆林護(hù)村工程與榆林下延工程之間形成斜河，不斷坐灣淘刷，使其間長(zhǎng)500米的灘岸接連潰退270多米，榆林下延工程上壩路坍塌長(zhǎng)160余米，損失嚴(yán)重。近年來(lái)，該河段的嚴(yán)重淤積導(dǎo)致河道排凌能力明顯下降，凌災(zāi)損失加重。1996年1月，即發(fā)生了自1930年以來(lái)的嚴(yán)重封河。由于河道淤積嚴(yán)重，水流散亂，出現(xiàn)冰塞壅水，1月20日2時(shí)30分，潼關(guān)站水位達(dá)329.90m(為1973年以來(lái)該站非汛期水位最高值)，河道流量之小(潼關(guān)封河流量?jī)H180m3/s)、水位之高、冰情之重三者同時(shí)出現(xiàn)是歷史所罕見(jiàn)的。這次凌汛造成右岸受災(zāi)面積達(dá)17萬(wàn)多畝，1.3萬(wàn)人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2.5億元。又如2000年凌汛，由于泥沙淤積，排凌不暢，造成冰塞壅水，2月8日，龍門站日平均流量?jī)H442m3/s，小石嘴水位高達(dá)380.15m，超過(guò)壩頂0.20m，其水位相當(dāng)于龍門站16000m3/s洪水位，工程屢屢出險(xiǎn)，損失嚴(yán)重。3.2.3河道泥沙淤積對(duì)河勢(shì)及支流入黃的影響近年來(lái)，隨著黃河小北干流河段主槽的嚴(yán)重淤積和不斷萎縮，使河床更為寬淺散亂，沙洲密布，叉流縱生，串溝交織，主流擺動(dòng)頻繁，往往形成橫河、斜河，危害嚴(yán)重。由于水沙條件的不同變化，導(dǎo)致河床不斷發(fā)生沖淤變化，從而使河床比降和斷面形態(tài)都隨之進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)沖刷時(shí)，由于橫向環(huán)流的作用，促使泥沙橫向運(yùn)動(dòng)，原有河漫灘遭到旁蝕、坍塌，使河曲發(fā)展，平面呈現(xiàn)彎曲性河道。當(dāng)淤積時(shí)，往往舊河槽被淤平，又拓出新河槽，形成河道遷徙。特別是大水大沙時(shí)，具有很強(qiáng)的造床能力，裁彎、抹尖作用強(qiáng)，將使河勢(shì)發(fā)生大幅度的擺動(dòng)，如1933、1940、1953、1959、1964、1966、1967及1977年等，若遇高含沙洪水產(chǎn)生“揭河底”沖刷，河勢(shì)將產(chǎn)生較大變化，往往塑造新的河槽，在“揭河底”沖刷前，由于河床淤積較高，河床寬淺，水流散亂，河勢(shì)擺動(dòng)較頻繁。在產(chǎn)生“揭河底”沖刷擺動(dòng)后，形成一定的灘槽高差，爾后如遇一般水沙年份，河勢(shì)一般不會(huì)產(chǎn)生大的擺動(dòng)。隨著黃河小北干流河段河道的大量淤積，支流入黃基面相對(duì)抬升，洪水頂托倒灌嚴(yán)重。如1964年8月13日，黃河發(fā)生17300 m3/s的洪水，倒灌汾河7.5公里，使汾河口淤高2.06 m ,沿岸17個(gè)村莊被迫遷移。1996年8月10日，黃河與汾河洪水發(fā)生遭遇，受黃河洪水頂托的影響，汾河洪水入黃不暢，洪水漫灘，淹沒(méi)灘地14萬(wàn)畝，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5億多元。渭、洛河是黃河最大支流，在其來(lái)沙量大的年份，常在入黃口處形成較大的河漫灘，將黃河逼向左岸。當(dāng)黃渭河同時(shí)出現(xiàn)洪水，而黃河洪水較大時(shí)，則黃河洪水頂托渭河洪水，從而在渭河口造成泥沙淤積，有時(shí)還形成攔門沙坎，如1967年8月，潼關(guān)連續(xù)出現(xiàn)5000m3/s以上洪峰達(dá)5次之多，而8月份渭河華縣站洪峰流量很小，月平均流量?jī)H177m3/s，而月平均含沙量高達(dá)538kg/m3，同時(shí)又遇上北洛河小水大沙，8月份北洛河朝邑站曾出現(xiàn)8次沙峰過(guò)程，其含沙量為600950kg/m3，月輸沙量為0.46億t，從而造成渭河倉(cāng)西至西陽(yáng)河道8.8km淤塞。攔門沙的形成主要取決于黃渭洛河的水沙遭遇情況，攔門沙的消長(zhǎng)變化隨著各河水沙條件的變化而變化。三門峽建庫(kù)后，渭河口攔門沙形成的幾率增多，幾乎黃河每次洪水時(shí)，當(dāng)渭河無(wú)洪水的情況下均發(fā)生黃河洪水倒灌渭河，比較嚴(yán)重的有1967年、1971年、1977年、1979年、1981年等年份。3.2.4泥沙對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響由于黃河小北干流河床不斷淤積抬高，使工程臨背差隨之加大，現(xiàn)多在1.50m以上，最大達(dá)3.35m，右岸的朝邑灘、新民灘臨背差已在2米以上，華原段達(dá)3米左右，造成灘區(qū)地下水位上升，沼澤鹽堿化日趨嚴(yán)重。華原至朝邑20萬(wàn)畝可耕灘地，已沼澤、鹽堿化10.9萬(wàn)畝，其中明水面積近萬(wàn)畝，左岸的尊村灘、西范灘、連伯灘臨背差12 m，沼澤面積近十萬(wàn)畝；有的變成白茫茫的不毛之地，有的僅能生長(zhǎng)單一的堿蓬草，大片灘地荒蕪。植被較差,濕地減少，鳥類棲息環(huán)境較差，生物不能生存或生物的單一，使生物多樣性受到嚴(yán)重影響。同時(shí),導(dǎo)致氣候變化異常，飛沙揚(yáng)塵天氣增多，生態(tài)環(huán)境更趨惡化。3.2.5泥沙對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響黃河小北干流河段泥沙淤積不斷加劇，水流在松散淤積物上蜿蜒行進(jìn)，河床沖淤變化劇烈，使河勢(shì)游蕩多變，沖灘塌岸嚴(yán)重，危及高岸沿河村莊及返庫(kù)移民安全。右岸的韓城市下林皋、李村一帶近幾年塌灘較為嚴(yán)重，每村的塌岸長(zhǎng)度約2000m，塌寬在10001500m。大荔縣黃河朝邑灘雨林鄉(xiāng)五個(gè)自然村的返庫(kù)移民，均居住在黃河灘岸邊，近年來(lái)耕地不斷塌入河中。并造成機(jī)電灌站脫流、坍塌，多處機(jī)電灌站引水無(wú)保證，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)灌溉用水。如左岸的夾馬口、小樊、尊村，右岸的港口等大型機(jī)電灌站已脫流多年。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，兩岸近十年塌灘塌岸總長(zhǎng)度為52.76km，塌寬一般為1001000m，塌毀耕地面積為9.11萬(wàn)畝。由于塌灘塌岸的發(fā)生，造成人員搬遷，如右岸的韓城市下林皋、李村一帶近年已有20余戶100余人再次搬遷。耕地的不斷塌入，致使部分地方人多地少情況加劇，有些鄉(xiāng)村人均耕地僅0.5畝。塌灘塌岸給沿岸人民的生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重影響，并且已危及到鐵路、渡口等國(guó)家重要設(shè)施的安全。3.2. 6泥沙對(duì)潼關(guān)高程的影響潼關(guān)高程主要受來(lái)水來(lái)沙條件和三門峽水庫(kù)運(yùn)用的影響，水沙條件對(duì)潼關(guān)高程的調(diào)整起主要作用，輸沙水量對(duì)潼關(guān)高程的下降或穩(wěn)定更為重要。潼關(guān)高程變化的基本規(guī)律是非汛期抬高、汛期降低。三門峽建庫(kù)前潼關(guān)高程的變化是水沙條件改變引起河床調(diào)整的結(jié)果，連續(xù)的枯水年或豐水年可使潼關(guān)高程穩(wěn)定的抬升或下降。三門峽水庫(kù)采用蓄清排渾運(yùn)用后，水庫(kù)運(yùn)用引起潼關(guān)高程調(diào)整的幅度已大為減少，特別是1974至1985年期間，潼關(guān)高程雖有升降，但變化幅度不大。1986年后，水庫(kù)來(lái)水來(lái)沙不斷減少，潼關(guān)高程又開始新的調(diào)整，汛期潼關(guān)高程的下降與來(lái)水來(lái)沙條件的關(guān)系非常密切，與洪水水沙條件的關(guān)系更為密切(見(jiàn)表7)。表7 各年代洪水期特征與潼關(guān)高程升降值年代19741979 19801986 19871995 19961999歷時(shí)(天)54.061.629.1 15.4水量(億m3)13715850.0 31.4沙量(億t)8.724.89 4.62 4.40含沙量(kg/m3) 63.631.3 92.4 140.0高程差(m)-0.493 -0.414 -0.264 -0.24桃汛對(duì)潼關(guān)河床有明顯的沖刷作用(見(jiàn)表8)，以渭河為主的洪水一般對(duì)潼關(guān)河床產(chǎn)生沖刷，尤其是高含沙洪水沖刷幅度更大。以龍門為主的洪水使潼關(guān)河床沖淤次數(shù)相近，高含沙洪水淤積較多。1987年以后，洪水水量減少三分之二，含沙量增加，潼關(guān)高程下降值減少近50%。表8 桃汛期潼關(guān)高程變化值表時(shí)段1974197919801985198619921993199819992002非汛期(m)0.700.400.370.320.31桃汛期(m)-0.01-0.10-0.11-0.260.0254、泥沙防治對(duì)策黃河復(fù)雜難治的主要癥結(jié)是水少、沙多、水沙不協(xié)調(diào)，因此，關(guān)鍵在于增水減沙，調(diào)水調(diào)沙，協(xié)調(diào)水沙關(guān)系。要堅(jiān)持科學(xué)的發(fā)展觀，加強(qiáng)流域一體化綜合管理，制定實(shí)施流域管理法，大力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)行預(yù)防為主，保護(hù)為先，統(tǒng)籌兼顧，標(biāo)本兼治，綜合治理，進(jìn)一步規(guī)范人類活動(dòng)，采取“保、節(jié)、攔、排、調(diào)、放、挖”等綜合措施，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)黃河水沙。強(qiáng)化工程、法律、行政、政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等手段，加速河道治理，大力實(shí)行開源節(jié)流，合理配置、高效利用、節(jié)約保護(hù)水資源，不斷提高用水效率和效益。加快南水北調(diào)工程建設(shè)，盡快實(shí)施引水濟(jì)渭工程，建立完善黃河水沙調(diào)控體系，加大黃土高原水土保持工作力度，大力開展黃河小北干流引洪放淤，相機(jī)進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙，充分利用水庫(kù)死庫(kù)容攔沙，合理調(diào)整三門峽水庫(kù)的運(yùn)用方式，盡快降低潼關(guān)高程，有效治理利用黃河泥沙，促使水沙平衡，維持黃河健康生命，保持黃河流域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，使人與自然和諧共處。4.1加大水土保持力度，從源頭上根治泥沙黃河流域總面積79.5萬(wàn)km2,而水力侵蝕、風(fēng)力侵蝕和凍融侵蝕面積就達(dá)52.5萬(wàn)km2，占黃河流域總面積的66.49%，其中水蝕面積34.7萬(wàn)km2，風(fēng)蝕面積11.8萬(wàn)km2,凍融侵蝕面積6.05萬(wàn)km2。特別是面積為64萬(wàn)km2的黃河上中游黃土高原地區(qū)水土流失尤為突出，水土流失面積達(dá)45.4萬(wàn)km2,占全流域水土流失面積的97.6%，特別是黃河中游的多沙粗沙區(qū)面積7.86萬(wàn)平方公里，僅占黃土高原地區(qū)水土流失面積的17%，但年輸沙量卻占全河的63%，粗沙量占全河粗沙總量的73%。是黃河泥沙和高含沙洪水的主要來(lái)源區(qū)，造成黃河小北干流和下游河道不斷淤積抬高。加大該區(qū)域的水土流失防治力度，對(duì)于減輕黃河中下游河道主槽淤積，改善當(dāng)?shù)睾椭邢掠嗡Y源利用狀況，維持黃河健康生命，改善流域生產(chǎn)條件，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，保障黃河長(zhǎng)治久安都有著特別重要意義。因此，要加大宣傳力度，提高全社會(huì)的生態(tài)環(huán)境意識(shí)，形成良好的社會(huì)氛圍，進(jìn)一步規(guī)范人類活動(dòng)，正確處理人與自然、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，認(rèn)真搞好黃河全流域的水土保持規(guī)劃，嚴(yán)格審批黃河流域開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的水土保持方案，全面實(shí)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度，堅(jiān)持科學(xué)的發(fā)展觀和預(yù)防為主，保護(hù)優(yōu)先，因地制宜，統(tǒng)籌兼顧，綜合治理，突出重點(diǎn)的原則，以黃河多沙粗沙區(qū)為重點(diǎn)，以支流為骨架，以小流域?yàn)閱卧?，以治溝骨干工程為主體，山水田林路統(tǒng)一規(guī)劃，綜合治理開發(fā)，構(gòu)建完善坡面綜合治理、溝道攔沙、綜合防治示范等水土保持工程體系、政策法規(guī)體系、多元化的投入保障體系、科研監(jiān)測(cè)和技術(shù)推廣體系、預(yù)防監(jiān)督保護(hù)體系、組織管理體系，堅(jiān)持植物措施、工程措施和農(nóng)業(yè)耕作措施并舉，生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益相結(jié)合，利用法律、行政、政策、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等有效手段，建立生態(tài)修復(fù)的長(zhǎng)效機(jī)制，充分利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，加快林草植被恢復(fù)和生態(tài)系統(tǒng)的改善，實(shí)行退耕還林還草，封山育林、封坡禁牧，對(duì)嚴(yán)重流失區(qū)實(shí)行農(nóng)林牧并舉，工程與林草協(xié)調(diào)，治坡與治溝并舉，促進(jìn)陡坡退耕，大力造林種草，高塬溝壑區(qū)實(shí)行保塬固溝，丘陵溝壑區(qū)應(yīng)在坡耕地修梯田，荒坡種林草，溝底修谷坊、淤地壩，丘陵區(qū)應(yīng)修壩和梯田、引洪漫地。對(duì)于局部流失區(qū)應(yīng)以林牧為主，在保護(hù)好現(xiàn)有林草植被的基礎(chǔ)上，進(jìn)行綜合防治。風(fēng)沙區(qū)與干旱草原區(qū)風(fēng)蝕嚴(yán)重，要實(shí)行防風(fēng)固沙。采取戶包、租賃、股份合作、拍賣四荒的使用權(quán)等多種形式。建立中央、地方、群眾、社會(huì)等多渠道的投入機(jī)制。擴(kuò)大開放，引進(jìn)外資，實(shí)行誰(shuí)受益，誰(shuí)投入，誰(shuí)破壞，誰(shuí)治理，責(zé)、權(quán)、利相結(jié)合，通過(guò)機(jī)制創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)水土保持向現(xiàn)代化水土保持轉(zhuǎn)變，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理開發(fā)利用水土資源，依法防治水土流失；增強(qiáng)滾動(dòng)發(fā)展能力。以改善群眾生產(chǎn)生活條件，發(fā)展區(qū)域經(jīng)濟(jì)，減少入黃泥沙為目標(biāo)，建設(shè)黃土高原地區(qū)生態(tài)屏障，構(gòu)建良好的黃河生態(tài)系統(tǒng)，保持生態(tài)平衡，改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)流域人口、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。4.2完善水沙調(diào)控體系，加強(qiáng)調(diào)水調(diào)沙近年來(lái)，由于黃河來(lái)水來(lái)沙量逐年減少，水沙條件趨于不利，大流量出現(xiàn)機(jī)遇顯著減少，小流量出現(xiàn)機(jī)遇明顯增加，使河道淤積加劇，河勢(shì)游蕩擺動(dòng)頻繁，各種災(zāi)害不時(shí)發(fā)生。因此，要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、科學(xué)配置黃河流域干支流的水沙資源，認(rèn)真搞好水沙調(diào)控工程體系的總體規(guī)劃,并結(jié)合“攔、排、放、挖”等措施，建立完善以龍羊峽、劉家峽、黑山峽、大柳樹、磧口、古賢、三門峽和小浪底等骨干水利樞紐工程為主體的黃河干支流水沙調(diào)控工程體系和調(diào)水調(diào)沙的長(zhǎng)效機(jī)制。盡快興建大柳樹、古賢、磧口、東莊等水庫(kù)，加快南水北調(diào)等工程的建設(shè)，強(qiáng)化黃河水資源的統(tǒng)一管理，加強(qiáng)調(diào)水調(diào)沙，通過(guò)聯(lián)合調(diào)度，有效控制黃河大洪水、合理利用黃河中常洪水，相機(jī)塑造黃河人工洪水，改善水沙條件，減少河道淤積，防止河道萎縮，提高河道輸沙排洪能力，實(shí)現(xiàn)攔洪、減災(zāi)、減淤、洪水資源化、防斷流的多贏。4.3以放淤為重點(diǎn)，加速河道綜合治理黃河小北干流全長(zhǎng)132.5 km，而右岸現(xiàn)有河道工程總長(zhǎng)僅63.917 km，由于工程布設(shè)長(zhǎng)度不足，未形成整體防御能力，尚不能有效的控制河勢(shì)，主流游蕩擺動(dòng)不定，塌灘塌岸時(shí)有發(fā)生，洪水泥沙等災(zāi)害仍很嚴(yán)重。因而，要明確治理目標(biāo)，堅(jiān)持全面規(guī)劃，統(tǒng)籌兼顧，統(tǒng)一治理，標(biāo)本兼治，除害與興利相結(jié)合，治理與開發(fā)并舉的原則。認(rèn)真搞好綜合治理規(guī)劃，加快河道治理步伐，進(jìn)一步控導(dǎo)理順河勢(shì)，維持中水基本流路，沖灘刷槽，塑造相對(duì)穩(wěn)定的微灣式窄深河槽，改善河道形態(tài)，減少各種災(zāi)害損失。黃河小北干流兩岸灘區(qū)寬闊，灘地面積為682平方公里。灘區(qū)多為沙荒鹽堿地，是天然的沉滯沙場(chǎng)所，可以堆放泥沙100億噸,具有引洪放淤的良好條件