泥沙淤積對黃河防洪影響的幾點思考

1、泥沙淤積對黃河防洪影響的幾點思考黃河防洪安全備受世人關(guān)注，為保證黃河防洪安全，以確保黃河花園口22300m3/s洪水不決口，建國以來，國家投入大量資金對黃河下游進行系統(tǒng)治理，取得了近六十年的黃河安瀾。但近十幾年黃河下游頻繁出現(xiàn)的“小流量，高水位”、“小洪水、大淹沒”等新情況，使人們對泥沙災(zāi)害有了新認識。本文結(jié)合黃委高級專業(yè)技術(shù)干部研討 “河流水沙災(zāi)害及其防治” 課目學(xué)習(xí)的體會和心得，簡要闡述泥沙淤積對黃河防洪影響的幾點思考。一、黃河下游防洪目標及主要措施黃河防洪任務(wù)艱巨，水沙條件復(fù)雜，汛情瞬息萬變，各級防指要有應(yīng)對各種突發(fā)性、特殊性情況的思想準備和應(yīng)急處置措施。黃河防汛目標任務(wù)是：確保黃河花園

2、口站22000m3/s及以下洪水大堤不決口，遇超標準洪水，做到有準備，有對策，盡最大努力，采取一切措施縮小災(zāi)害；確保設(shè)計標準內(nèi)黃河控導(dǎo)工程安全；及時做好黃河灘區(qū)、滯洪區(qū)群眾遷安避洪工作，確保群眾生命安全，盡最大努力減少洪災(zāi)損失。為保證黃河防洪安全，黃河下游已建成了以干流水庫、堤防、河道整治工程為主體的“上攔下排，兩岸分滯”的防洪工程體系。上攔工程主要包括干流上的小浪底、三門峽等水庫：五十多年來在黃河上、中游興建大型水庫22座，總庫容617億m3，已超出黃河的年平均徑流量，對洪水的調(diào)控能力大大增強，加之人口增加和經(jīng)濟發(fā)展造成的引黃用水與日俱增，進入下游洪水的出現(xiàn)機遇大大減少。4000m3/s以上

3、的洪水50年代年平均達6.3次，6080年代年平均3.6次，90年代年平均0.9次進入21世紀還沒有一次超過4000m3/s的洪水；下排工程主要包括黃河兩岸大堤、險工及河道整治工程；兩岸分滯是指黃河下游兩岸開辟的東平湖、北金堤滯洪區(qū)。同時，還建立了以地方行政首長負責(zé)制的“三位一體”軍民聯(lián)防體系和省、市、縣、鄉(xiāng)、村五級防汛組織。二、水沙災(zāi)害定義河流整體上作為一個動態(tài)的反饋系統(tǒng)，以泥沙為中介，水流和河床相互作用，局部的水沙條件變化將會引起泥沙輸移的變化，從而引起更大范圍的調(diào)整。在這些影響中對人類威脅最大、最直接的莫過于促成和加劇洪水災(zāi)害。由于流域水土流失嚴重；而且泥沙災(zāi)害具有累積效應(yīng)，這種因泥沙輸

4、移變化引起江河水沙災(zāi)害加劇的現(xiàn)象越來越嚴重。因此，我們將泥沙災(zāi)害定義為：凡是致災(zāi)因子是泥沙，或由泥沙誘發(fā)其他載體給人類的生存環(huán)境和物質(zhì)文明建設(shè)帶來危害，給經(jīng)濟帶來損失，這樣的泥沙事件就構(gòu)成泥沙災(zāi)害。由泥沙為致災(zāi)因子形。成的災(zāi)害為泥沙的直接災(zāi)害，如滑坡、泥石流及崩塌等；由泥沙誘發(fā)其他載體引發(fā)的災(zāi)害，如因土壤侵蝕形成的泥沙在河道或水庫年復(fù)一年的淤積使河床抬高，泄洪能力降低，由不太大的洪水引發(fā)的漫堤、潰堤的災(zāi)害等，定義為泥沙的間接災(zāi)害。值得指出的是，水沙災(zāi)害并不是一種新出現(xiàn)的災(zāi)害現(xiàn)象，它是水災(zāi)和沙災(zāi)之間的一個子系統(tǒng)。此前的災(zāi)害研究中，有些水沙災(zāi)害被歸于水災(zāi)，有些水沙災(zāi)害被歸于沙災(zāi)，人為地將其歸于兩個

5、災(zāi)害系統(tǒng)之間的一個，割裂了它們之間的聯(lián)系，對近年來頻繁出現(xiàn)的“小流量、高水位”現(xiàn)象無法解釋。三、近期黃河下游防洪出現(xiàn)的新情況近年來，黃河下游防洪出現(xiàn)的總體新情況是洪水不大，防洪壓力不小，以往大洪水引發(fā)大災(zāi)，而今大小洪水都致大災(zāi)。最顯著的特征主要有以下兩點：1. 普遍出現(xiàn)流量小，水位高，危害重，損失大的現(xiàn)象，并成逐年加重趨勢。1996年黃河花園口洪峰流量僅相當于1958年的1/3，而水位卻超過了1958年約l.0m，堤壩處處出險，沿岸防洪非常緊張，豫、魯40多個縣市，100多萬人遭受災(zāi)害。2002年7月黃河小浪底水庫首次調(diào)水調(diào)沙試驗期間，高村水文站2930m3/s流量的水位比“96.8”洪水同流

6、量水位高出0.55m左右；高村上下河段濮陽灘區(qū)在流量不到2000m3/s時即發(fā)生漫灘，漫灘水流順串溝直沖大堤，并在堤河低洼地帶形成順堤行洪，濮陽部分堤段堤根水深達45m，堤防受到嚴重威脅。2. 大面積、大范圍是近幾年洪水災(zāi)害的另一特征。近年來上游來水來沙偏枯，黃河下游主河槽萎縮，平灘流量減小，灘槽高差降低，河道內(nèi)“槽高、灘低、堤根洼”的“二級懸河”狀況加劇，使得在與過去同樣的平灘流量情況下，現(xiàn)今早已漫過主槽，發(fā)生大面積、大范圍漫灘了。例如，“96.8”洪水，雖然洪峰流量只有6260m3/s，但洪水水位表現(xiàn)很高，造成黃河下游嚴重的洪水災(zāi)害，共淹沒灘區(qū)耕地114萬畝，偎水和進水村莊67個；1855

7、年形成的河南原陽高灘，1958年、1982年洪水基本未漫灘，今年竟全部偎水，淹地24萬畝，有38個村莊進水和被水圍困；水利設(shè)施、交通道路、通信線路等損壞嚴重，直接經(jīng)濟損失約2.15億元。1999年以來長期小水，夾河灘至貫臺之間的張莊河段，形成畸形死彎，造成3戶房屋塌入河中，河勢直今還沒有得到明顯改善。2002年7月4日開始，7月7日高村水文站流量為2280m3/s，上午11時30分濮陽縣習(xí)城灘萬寨渠堤決口，習(xí)城灘全部被淹，灘區(qū)進水量31306萬m3，流量357m3/s，平均水深為1.5m，最大為2.5m，淹沒面積1.5萬hm2，水圍村莊133個，人數(shù)83830人，受影響村莊37個，人數(shù)3019

8、0人。2003年9月18日，黃河河南蘭考縣谷營鄉(xiāng)蔡集村生產(chǎn)堤決口，造成蘭考北灘、東明灘區(qū)全部被淹，灘區(qū)平均水深2.9m，最大達5m。受淹面積達27.75萬畝，淹沒耕地25.14萬畝，谷營、焦元、長興三鄉(xiāng)152個村11.42萬人被水圍困，共轉(zhuǎn)移人口3.21萬人， 9738戶的36191間房屋損壞，1733戶的4252間房屋倒塌，沖毀橋涵閘262座，損壞機井491眼，損壞供電線路179km、通信線路225km，多出路面受沖被損。3. 小水大險是近幾年河道整治工程出險的明顯特征。近幾年雖然河道整治工程逐步配套，河勢變化也逐步得到控制，但由于河槽萎縮，工程控制范圍內(nèi)小洪水畸形河勢特別發(fā)育，小范圍的橫河

9、、斜河不時出現(xiàn)，洪水長歷時頂沖工程壩垛而出險，甚至出現(xiàn)重大險情的事例屢屢發(fā)生。例如，1993年9月，在黃河流量只有1000m3/s情況下，在黑崗口對面形成橫河，直沖黑崗口63壩與高朱莊之間長840的空檔，灘地塌退600m，主流距大堤僅64m，直接危及黃河堤防的安全，經(jīng)2000多名軍民晝夜搶修8個垛才保障了堤防安全。2003年9月 10日 5時，大河流量1500 m3/s，棗樹溝14壩17壩大溜頂沖、回溜淘刷，壩基沉排產(chǎn)生不均勻下蟄，出現(xiàn)坦石坍塌、下蟄和土胎蟄裂等重大險情，出險體積達992 m3。四、泥沙淤積對黃河防洪影響分析河流整體上作為一個動態(tài)的反饋系統(tǒng)，以泥沙為中介，水流和河床相互作用，局

10、部的水沙子件變化將會引起泥沙輸移的變化，從而引起更大范圍的調(diào)整，年復(fù)一年，小水大災(zāi)、災(zāi)害頻率加劇，對防洪造成嚴重影響。事實說明，除人類活動影響及防洪意識、防洪管理和防洪工程建設(shè)方面尚存在欠缺外，自然因素中惡化防洪形勢的直接原因是泥沙災(zāi)害，最明顯的表現(xiàn)為泥沙淤積。1.河槽萎縮，排洪能力降低黃河下游來沙去向主要是輸送入海和入?？谠礻?、淤積在河道內(nèi)，還有一小部分人工引放至黃河灌區(qū)及固堤，由于多年來黃河沒有發(fā)生較大洪水，泥沙集中淤積在主河槽內(nèi)，河道主槽淤積比例由80年代初的30增加到70，河槽嚴重萎縮，河道排洪能力降低。目前，東壩頭以下河段橫比降達12，而河道縱比降為0.14，一旦發(fā)生較大洪水，由于河

11、道橫比降遠大于縱比降，灘區(qū)過流比增大，極易發(fā)生橫河、斜河，甚至發(fā)生“滾河”，產(chǎn)生順堤行洪，危及堤防安全。由于河槽過洪能力明顯降低，局部河段2000m3/s左右流量就可漫灘，小水就能造成大災(zāi)。2.防洪標準降低設(shè)計防洪水位是河道建筑物防洪標準的主要標志，河道建筑物頂部高程超設(shè)計防洪水位的多少，直接衡量河道建筑物防洪安全可靠性。泥沙淤積在天然河道中，引起河床的抬高，減少河槽容量和泄洪能力，使同流量下的水位抬高，使堤防的防護標準相對降低。例如，“92.8洪水”因高含沙造成的河道嚴重淤積，使得花園口站6260 m3/s的水位達94.33m，相當于一般洪水12000 m3/s的水位，多處堤防出現(xiàn)大洪水條件

12、下才可能有的散浸、流土等滲透險情。因此，我們可以推斷，黃河大堤以花園口22300 m3/s洪水標準設(shè)防，其洪水位較正常洪水位嚴重偏高的結(jié)果，必然是使黃河堤防防洪標準相對大幅降低。再如“96.8洪水”，花園口站出現(xiàn)了7860m3/s洪水，花園口站最高水位94.73m，為該站有水文記錄以來的最高水位，比1982年8月15300m3/s洪水的最高水位（93.99m）高0.74m，相當于一般洪水10000 m3/s的水位。還需要引起注意的是，洪水的風(fēng)險相對增加的同時，泥沙淤積還使得洪水推進速度明顯減慢，持續(xù)時間增加。例如，20世紀5060年代黃河洪水從花園口到人?？趦H需7天，“96.8洪水”卻長達18

13、天，“92.8洪水” 長達13天。3.洪水出現(xiàn)幾率相對“加大”黃河下游堤防建設(shè)以花園口22300 m3/s洪水流量為指標進行設(shè)防，其防洪安全以各級洪水位為標志進行防洪準備和防洪措施實施。這種模式是建立在正常洪水位與流量關(guān)系基礎(chǔ)上才是正確的，但由于泥沙在河道的淤積，離間了洪水位與流量之間的緊密聯(lián)系，破壞了洪水位與流量之間的正常關(guān)系，造成洪水位異常偏高，使得小流量洪水出現(xiàn)大流量洪水位，并使河道工程出現(xiàn)滲透破壞、灘區(qū)淹沒等險情幾率加大。因此，泥沙淤積加大了洪水高水位的出現(xiàn)幾率，造成工程小流量洪水出現(xiàn)大流量洪水才有的險情，亦即“加大”了洪水出現(xiàn)幾率。例如，“92.8洪水”和“96.8洪水”，按洪水流量

14、6260 m3/s和7860m3/s計算其出現(xiàn)幾率僅約5年一遇，但卻出現(xiàn)了百年一遇12000m3/s洪水流量的高水位，亦即說百年一遇12000m3/s洪水的出現(xiàn)幾率受泥沙淤積影響而變?yōu)榧s5年一遇。五、對策及建議為消減或減小泥沙淤積對黃河防洪帶來的不利影響，我們認為黃河下游河道近期治理應(yīng)積極采取“穩(wěn)定主槽、調(diào)水調(diào)沙，寬河固堤、政策補償”的治理方略。黃河泥沙問題將長期存在，下游河道淤積不可避免，黃河防洪保安全仍然是我們今后和將來河道治理的重要工作。因此，建議進一步總結(jié)和分析中水河槽整治、近4次黃河調(diào)水調(diào)沙的經(jīng)驗和規(guī)律，以穩(wěn)定中水流路、減小河道淤積為目標，切實加快游蕩性河段河道整治工程建設(shè)步伐，開展

15、小水河槽整治，補充和完善黃河下游河道整治工程體系；建立和完善黃河水沙調(diào)控體系，堅持不懈地進行調(diào)水調(diào)沙工作，盡快提高下游河道平灘流量，塑造并維持過流5000m3/s的中水窄深河槽，最終穩(wěn)定、塑造有利于防洪排沙的河道主槽；繼續(xù)按照寬河固堤方略，加快推進黃河標準化堤防工程建設(shè)，消除小洪水、高水位給黃河防洪帶來的不利影響，確保黃河防洪安全。同時，隨著黃河治理開發(fā)技術(shù)和水平的不斷提高，實現(xiàn)由控制洪水向利用洪水、塑造洪水的轉(zhuǎn)變，建議黃河下游灘區(qū)實行分區(qū)管理，盡可能發(fā)揮灘區(qū)滯洪、沉沙、排洪和養(yǎng)育人口功能，灘區(qū)設(shè)置群眾安全居住和農(nóng)副產(chǎn)品加工的集中建鎮(zhèn)區(qū)、中常洪水方可漫灘的農(nóng)作物種植區(qū)，以及小流量洪水即可上水淹沒的牧業(yè)低灘區(qū)基礎(chǔ)上，積極爭取灘區(qū)滯洪、沉沙運用補償政策，遇適當時機、適宜洪水主動進行引洪或分洪淤灘，治理“二級懸河”，實現(xiàn)人與洪水和諧相處。另外，鑒于泥沙淤積造成的洪水位嚴重升高，洪水流量不能準確表達河道建筑物防洪標準的實際情況，建議