調(diào)水調(diào)沙以來黃河口淤積延伸及對策分析

1、調(diào)水調(diào)沙以來黃河口淤積延伸及對策分析由寶宏 郭慧敏 盧書慧(黃河河口研究院 山東東營 中國 郵編 257091)摘要 根據(jù)近幾年河口沖淤演變分析可知，調(diào)水調(diào)沙以來河口河道發(fā)生沖刷，同流量水位下降。但調(diào)水調(diào)沙對河口段特別是清6以下河段的沖刷作用不明顯，同時還存在著輸沙動力不足，口門淤積延伸速度加快，河勢變化大等問題。據(jù)此，提出了加大挖河疏浚力度；結(jié)合調(diào)水調(diào)沙，開展口門泥沙擾動疏浚和盡快完善河道整治工程等建議。關(guān)鍵詞 調(diào)水調(diào)沙 淤積延伸 黃河口1986年以來，由于黃河流域降雨持續(xù)偏少，加之流域工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展和人口的不斷增長，冬春季節(jié)引用水量明顯增加，進入下游的水量呈大幅度減少的趨勢，且斷流現(xiàn)象頻繁

2、發(fā)生，造成河道主槽嚴(yán)重萎縮，平灘流量明顯減少，過洪能力嚴(yán)重不足。1999年黃委實施了水量統(tǒng)一調(diào)度，確保了黃河不斷流，2002年以來又連續(xù)進行了調(diào)水調(diào)沙，黃河下游河道得到了沖刷，主槽過流能力明顯增大，取得了明顯的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。1 調(diào)水調(diào)沙以來進入河口的水沙情況據(jù)統(tǒng)計，黃河入海流路改道清水溝以來利津站多年（19762005年）平均徑流量為207.59億m3、輸沙量為4.94億t、含沙量為23.78kg/ m3。近20年（19862005年）利津站年均徑流量為142.19億m3、輸沙量為3.25億t，分別較多年均值偏少31.5%和34.2%。雖然近20年利津站年均徑流輸沙量基本同比減少，但來

3、沙系數(shù)變化較大，由多年系列年平均的0.0361 kg.s/m6增大到19862005年系列的0.0507 kg.s/m6，水沙搭配更不利。日均流量大于2000m3/s的天數(shù)也明顯減少，由多年系列的29.2d/a減小到19862005年系列的14.7d/a。小浪底水庫實施調(diào)水調(diào)沙試驗以來的20022005年，利津站年均徑流量為160.05億m3，年均輸沙量為2.18億t/m6。中水持續(xù)時間增長，大于2000m3/s流量的天數(shù)年均出現(xiàn)28.8d，接近于長系列情況。調(diào)水調(diào)沙以來河口利津站的水沙特征見表1。表1 20022006年黃河利津水沙特征表年份徑流量（億m3）輸沙量（億t）平均含沙量（kg/m

4、3）最大流量（m3/s）日均流量2000 m3/s天數(shù)備注200241.890.5412.97250092003192.723.7019.192740522004198.812.5812.962940252005206.761.949.24309029年平均160.052.1813.6228.82河口沖淤演變分析2.1河道沖淤變化黃河河口河道沖淤變化受多種因素影響，其中主要是流域來水來沙條件，同時也有河口演變、海洋動力條件以及人類干預(yù)活動等因素的影響，各因素之間相互作用便形成河口及以上河道的沿程或溯源沖淤等現(xiàn)象。圖1是小浪底水庫運用以來利津至清7河道全斷面沖淤變化過程。1999年10月小浪底水

5、庫下閘蓄水，由圖可見，2000年以來河口河段呈為連續(xù)沖刷態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，從20002004年四年間，利津至清7河段共沖刷4437萬m3，其中主槽沖刷3788萬m3，占全斷面的85.3%，亦即河道沖刷大部分發(fā)生在主槽，對降低同流量水位和擴大主槽過流能力十分有利。從各河段的沖淤變化看，利津7斷面近口段共沖刷2722萬m3，沖刷強度為58.9萬m3/km， 7斷面清7河口段共沖刷1715萬m3，沖刷強度為46.7萬m3/km，沖刷強度近口段大于河口段，具有沿程沖刷的特點。從逐年各時段的沖淤變化過程看，河口河道具有汛期沖刷，非汛期淤積的沖淤特性。雖然20002001兩年汛期洪峰流量不大，最大流量僅950

6、m3/s，但來水也較清，含沙量僅5kg/m3左右，且于2001年非汛期在義和至朱家屋子河段實施挖沙349.6萬m3。2002年以來又連續(xù)實施了調(diào)水調(diào)沙試驗，中水持續(xù)時間長，含沙量較低，水沙條件十分有利，利津以下河道連續(xù)發(fā)生沖刷。 圖1 2000年至2004年利津至清7河道全斷面沖淤量變化過程2.2斷面形態(tài)變化橫斷面形態(tài)是反映河道穩(wěn)定和泄洪能力的重要指標(biāo)，河道的沖淤演變通過橫斷面形態(tài)的調(diào)整來反映。圖2、圖3是河口段漁洼和清6斷面2000年以來的橫斷面套繪圖，表2是根據(jù)斷面資料統(tǒng)計的主槽形態(tài)變化。由圖可見，近幾年兩斷面主槽相對比較穩(wěn)定，橫向擺動幅度不大。漁洼斷面位于由彎曲性河道向河口過渡的河段內(nèi)，

7、清6斷面位于河口段內(nèi)，兩斷面形態(tài)的變化卻不盡一致。1996年清8改汊以后，19971999年這三年，水沙條件極為不利，汛期最大洪峰流量3200m3/s，汛期平均流量僅408 m3/s，且1997年利津斷流長達226d，1998年斷流142d，汛期和非汛期河道主槽均發(fā)生淤積，至2000年汛前，兩斷面主槽寬度為497594m，深度2.662.82m，過水面積為14041578m2，寬深比=7.99.2；2000年以后，河口河道發(fā)生了持續(xù)沖刷，漁洼斷面主槽明顯擴寬，深度變化不大，過水面積明顯增大；而清6斷面主槽卻略有縮窄，深度變淺，過水面積也相應(yīng)減少，到2005年汛前，漁洼斷面主槽寬度增大到655m

8、，深度略減少到2.76m，過水面積增大到1807m2，寬深比=9.3；清6斷面主槽寬度減少到586m，深度減少到2.2m，過水面積減少到1297m2，寬深比=11.0。表2 漁洼、清6斷面主槽形態(tài)變化斷面名稱時序漁洼清6主槽寬度（m）平灘水深（m）主槽寬度（m）平灘水深（m）2000.054972.827.95942.669.22001.056602.4710.46012.4310.12002.056602.898.96012.3210.62003.056602.5110.26012.0611.92004.046603.068.46012.559.62005.046552.769.35862.

9、2011.0 圖2 漁洼斷面實測大斷面套繪圖圖3 清6斷面實測大斷面套繪圖2.3同流量水位變化調(diào)水調(diào)沙以來洛口以下河段各站水位總體呈逐年下降趨勢（見表3）。從2002年汛前2006年汛前，各站水位普遍下降了0.60.96m，且水位降幅沿程減小，明顯反映了河道沖刷具有沿程的特征。河口段水位的下降除了與調(diào)水調(diào)沙有關(guān)外，也與由于挖河改變河道邊界條件所引起的沖刷有關(guān)。2002年5月份義和朱家屋子河段的挖河剛剛完成，汛期緊接著又實施了調(diào)水調(diào)沙試驗， 2002年2003年，濼口以下各站水位呈現(xiàn)兩頭降、中間升的趨勢，明顯河口段水位下降與挖河有關(guān)，2004年4月開始又在紀(jì)馮義和河段進行了第三次挖河，且從6月份

10、中旬開始又進行了調(diào)水調(diào)沙試驗，至2005年，除劉家園水位下降了0.50m，降幅稍大外，其他各站下降了0.250.45m，從水位的降幅來看，河口段略大于上游段，也說明挖河對降低同流量水位有作用。表3 濼口以下各站汛前3000m3/s流量級水位(m) 站名時間濼口劉家園清河鎮(zhèn)利津一號壩西河口2002-2003-0.05-0.04-0.080.03-0.02-0.122003-2004-0.230.08-0.08-0.20-0.08-0.162004-2005-0.27-0.50-0.45-0.25-0.45-0.322005-2006-0.35-0.40-0.35-0.30-0.150.02002

11、-2006-0.9-0.86-0.96-0.72-0.7-0.62.4口門淤積變化通過2000年6月和2004年7月兩時段海域水下地形資料套繪對比分析可知（見圖4），2000年2004年海域發(fā)生的淤積主要發(fā)生在口門前側(cè)，沙嘴向海中大約淤進了5km，淤積最大處超過10m水深，侵蝕主要發(fā)生在口門南側(cè)，侵蝕厚度最大為2m。其余大部分地區(qū)侵淤基本上保持平衡。觀測范圍面積為626.6km2，其中發(fā)生淤積的范圍面積為471.5km2，占總面積的75.2%、發(fā)生侵蝕的范圍面積為155.1km2，占總面積的24.8%，發(fā)生淤積的范圍是發(fā)生侵蝕范圍的3倍。從2000年2004年觀測范圍內(nèi)的淤積量為5.060億m

12、3、侵蝕量為0.480億m3，兩者相抵，淤積量為4.579億m3圖4 20002004年黃河口口門海域沖淤平面圖3存在的問題3.1河口段減淤作用不明顯河口段河床演變除與利津水沙條件有關(guān)外，其沖淤調(diào)整受入海流路淤積、延伸、擺動，甚至攔門沙的發(fā)育等邊界條件的影響相對更為敏感。據(jù)統(tǒng)計，從2002年5月2005年4月，利津清6河段沖刷2859.4萬m3，而清6以下河段卻淤積72萬m3。其中2004年調(diào)水調(diào)沙期間，利津清6河段沖刷703萬m3，而清6汊2河段卻淤積了300萬m3。調(diào)水調(diào)沙將上游沖刷下來的泥沙強烈堆積在河口，造成河口淤積延伸，從長遠看，不可避免對河口河道產(chǎn)生溯源淤積，從而對整個下游河道產(chǎn)生

13、不利反饋影響。再如前面對河道斷面形態(tài)的分析，清6斷面主槽過水面積較調(diào)水調(diào)沙前反而減小。以上均說明，調(diào)水調(diào)沙對河口段的減淤作用遠不及上游河段明顯。3.2輸沙動力不足，口門淤積延伸速度加快進入河口地區(qū)的泥沙除一部分淤積在三角洲面上外，其余大部分淤積在河口濱海及以外區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計，陸地、濱海及輸往外海的泥沙占利津來沙量：神仙溝流路時期的19501960年，分別為26、36和38；刁口河流路時期的1965年6月1976年5月，分別為13.2%、56%和30.8%；清水溝流路時期的1976年5月2000年10月，分別為19.5%、59.9%和20.7%，即有20%以上的泥沙輸往12m等深線以外海域。而20

14、00年2004年輸往外海的泥沙比例卻不足10%，利津來沙絕大多數(shù)淤積在口門附近，不僅造成河口流路延伸速度加快，河道比降逐步變緩，從長遠看，還會產(chǎn)生溯源淤積。3.3河道整治工程不完善，河勢變化大十八戶以下靠河的險工控導(dǎo)工程長度僅占河道長度的五分之一左右，控制長度不足，且清4以下為無工程控制區(qū)，再加上調(diào)水調(diào)沙中水持續(xù)時間較長，含沙量較低，沖刷能力較強，致使十八戶以下河段河勢變化較大，部分灘岸坍塌嚴(yán)重。如由于八連工程下首22#壩未按規(guī)劃布設(shè)完成，送溜能力不足，使得十四公里工程對岸紅泥嘴坍塌，水流取直后，溜勢繼續(xù)下延，造成21#壩以下約2.0km長的灘地受回流淘刷坍塌，形成較陡的彎道，該彎道的出流方向

15、更偏向下彎清3工程的上段，導(dǎo)致清3工程的溜勢明顯上提，造成1#壩以上長約600m的灘岸嚴(yán)重坍塌，從而引起丁字路斷面河勢右擺，造成打水船脫溜，有水取不出。同時，清8附近也呈現(xiàn)出明顯的“S”彎，發(fā)展趨勢極為不利。4建議4.1加大挖河疏浚力度，減少河道淤積對黃河下游的反饋影響河口的不斷淤積延伸是造成黃河下游河道比降逐步變緩，產(chǎn)生溯源淤積的主要原因，同時也對黃河泄洪排沙產(chǎn)生不利的影響。通過河口挖沙疏浚，使河口保持通暢，并有效降低相對侵蝕基面，使其在一定的水沙條件下發(fā)生較長距離的溯源沖刷，是實現(xiàn)黃河下游河床不抬高的有效措施之一。調(diào)水調(diào)沙對河口段減淤作用有限，因此，在持續(xù)調(diào)水調(diào)沙的同時，應(yīng)堅持不懈地進行河口挖河疏浚，特別是7斷面以下的河道疏浚，通過改善河道邊界條件來增大河槽輸水輸沙能力，以減輕其受河口淤積延伸反饋影響的程度，確保河口灘區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和油田的安全。4.2結(jié)合調(diào)水調(diào)沙，開展口門泥沙擾動疏浚攔門沙對河道泄水排沙十分不利。尤其在凌汛時期，流冰經(jīng)?？ㄈ涌?，造成率先封河，冰水漫灘，直接威脅著河口地區(qū)的安全。同時，河口攔門沙的隆起，相當(dāng)于侵蝕基準(zhǔn)面的局部抬升，被阻水流自尋低洼捷徑入海，極易造成出汊擺動，然后在新口門附近塑造新的攔門沙，導(dǎo)致河道比降變緩，孕育著又一次較大的改