建议论证黄河下游滩区治理更合理的方案（齐璞）

时间：2021-01-12 08:08:36　来源：柠檬阅读网本文已影响人

建议论证黄河下游滩区治理更合理的方案

齐璞教高

（黄河水利科学研究院）

（2009年3月17日在水规总院审查黄河下游滩区治理时发言）

黄河下游滩区治理问题不是一个孤立的问题，牵涉到黄河整个上中下游的治理，矛盾的焦点反映在下游滩区。造成下游滩区主要问题的根本原因是河槽不断的淤积，河床逐年的抬高，平滩流量不断的减小，因此使得滩区出现了诸多的问题，这是问题的根本所在。

华北地区的河流相继都变成干河，只偶尔才有洪水下泄，黄河流域也属干旱地区，水库大量兴建与水土保持、灌溉的发展，已使黄河实测洪水大幅度减小。

干流上已有的大型水利枢纽达十几座，仅龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底四库防洪库容就达156.2亿m3，在主要支流上也兴建许多大型水库，如伊河陆浑、洛河故县水库，防洪库容分别为6.77亿m3和 6.98亿m3。千年一遇洪水花园口站洪峰流量由42300m3/s降为22500m3/s；
百年一遇洪水的洪峰流量由29200 m3/s降为15700 m3/s；
若发生1958年的22300m3/s洪水花园口站洪峰流量将降为9620 m3/s；
自1982年发生15300m3/s大洪水以来近30年来花园口站洪峰流量没有大于8100m3/s，洪水已经得到有效控制，大洪水发生的机会大幅度减少。

由于龙羊峡、刘家峡水库的联合运用及工农业用水的增长，丰水年汛期进入的水量大幅度减小可达100亿m3，洪峰流量的减小，洪水造床作用减弱，水少沙多的矛盾更加突出。洪水发生的机会大幅度减少是不可逆转的。但黄河进入下游的水沙条件可通过小浪底水库泥沙多年调节，相机利用洪水排沙优化，为利用窄深河槽极强的泄洪能力创造了条件。

第一、宏观论证不全面，没有充分考虑以下条件：

1.目前黄河下游河道不是一条自然的宽河,居住181万人,359万亩耕地,生产堤的长期存在已使黄河下游河道变成了“窄河”。

2.造成下游滩区主要问题的根本原因是河槽不断的淤积，河床逐年的抬高，平滩流量不断的减小，与游荡型河道宽浅散乱，才产生诸多防洪问题。

3.近年来对黄河输沙规律新认识，为黄河下游河道的治理指明方向。认真总结治黄的历史经验，会使今后的治黄工作少走弯路。如以下因素：

（1）黄河下游河道具有极强的泄洪输沙能力

由于黄河下游河道比降陡，有万分之一到万分之二，流速可以达到三到四每秒米，且在涨水期河床不断冲刷，水深迅速增大，最大洪峰时河床最低，过流能力最大；
与淮河泄洪河道比降三万分之一的情况不同。王化云主任在世的时就多次说过，黄河的洪水峰高量小，河道比降大，排洪能力强。所以利用河道排洪输沙入海的潜力是非常大的。

A黄河下游河道具有极强的泄洪能力[1]

河道比降万分之二的花园口站：在1977年经过7月和8月两场高含沙洪水塑造，8月8日实测主槽宽467m、483m，相应水深为5.4m，5.3m，平均流速3.85 m/s、3.73m/s，流量达8980m3/s和9540m3/s。

河道比降万分之一的艾山站：在1958年7月21日、22日，在河宽476m、468m，平均水深8.9m和10.6m的条件下，分别下泄12300m3/s和12500m3/s洪水；
泺口水文站在1958年7月22日、23日，主槽宽295m，平均水深10.6m和13.1m的条件下，通过的洪峰流量分别为10100m3/s和11100m3/s。由此表明，主槽的过流能力很大，只要能保持较大的水深，泄洪要求的河宽并不是很大。

B窄深河槽具有极大的输沙潜力[2]

对高含沙水流而言，因黄河泥沙组成细，含沙量增高后流体的黏性增大，适宜输送的含沙量不是低含沙量，而是含沙量大于200kg/m3以上，800kg/m3以下的高含沙水流。而窄深河床对水流的阻力并没有增加所致，仍可利用曼宁公式进行水力计算。以往造成高含沙洪水在黄河下游河道严重淤积，在输送中产生异常现象的主要原因是高村以上游荡性河道的河槽极为宽浅所致。

C洪水输沙的非恒定性[3]

由于底沙的运动状况决定了河床的冲刷或淤积，其运动速度远小于洪水波的传播速度；
河流的调整，没有因比降的沿程变缓而使水流的流速降低，往往是比降变缓，河宽减小，水深增加，从而使流速不变，甚至沿程增大,维持输沙平衡, 因此洪水在几百千米、甚至上千千米长，比降变化相差甚至十倍(万分之六至万分之零点六)的冲积河道均可产生强烈冲刷

(2)刷槽和淤滩没有必然的联系

1974年国务院27号文件认为，生产堤阻了水，影响了滩槽水流交换，加重了河槽的淤积。现在看30年前这个文件，当时的论证是粗糙的，没有详细分析河槽的冲刷究竟是在什么时期。

“淤滩刷槽”在黄河技术干部中是广为流传的，很少有人怀疑。然而如果仔细推敲还真有问题。

滩槽冲淤没有必然联系？从一场洪水滩地的淤积量与主槽冲刷之间的简单相关图进行论证只能是宏观统计的现象，应该从造成主槽冲刷及滩地淤积的原因和过程进行深入的研究。

一场大洪水过后，滩地大量淤积，主槽强烈冲刷，从表面看似乎它们之间有关联，但通过对河槽冲刷过程的分析，则会发现河槽冲刷发生在涨水期，而在落水期，不管高、低含沙洪水主槽都是淤积，甚至在比降变幅相差十倍的情况下也是如此。

洪水“涨冲落淤”的输沙特性。早在1922年美国水利工程师费礼门[1]，根据京杭运河与黄河汇口石洼、位山、姜沟三处洪水期，洪峰流量8000～10000m3/s，最大含沙量9%～10%(重量比)，实测河道断面在涨水期能自行刷深，落水期河床不断淤高的情况（详见图1）。钱宁在黄河下游河床演变一书中根据大量的实测资料[2]，也发现洪水具有“涨冲落淤”的输沙特性，详见图2给出的秦厂水文站1954年洪水期河床冲淤与洪水过程中“涨冲落淤”的对应关系；
表1给出1959年花园口水文站在汛期6场洪水，其中包括平均含沙量169kg/m3的高含沙洪水，涨水时主槽河床均冲刷，落水主槽河床均淤积的情况。但钱宁对河糟刷深过程和相应滩地的淤积过程缺少深入的对比分析。

主河槽的冲刷主要发生在涨水期，在落水期不管含沙量大小，均处于淤积状态。由于涨水期的冲刷深度往往大于落水期的淤积厚度，使洪水期河床呈现冲刷。

主河槽的冲刷主要发生在涨水期，在落水期不管含沙量大小，均处于淤积状态。由于涨水期的冲刷深度往往大于落水期的淤积厚度，因此洪水期河床呈现冲刷状态。1958年大水时，花园口、泺口两站断面实测资料（图3）表明，大水过程中河槽涨冲落淤。涨水期平均河底高程和最低河底高程均在降低，洪峰的时候河底高程达到最低。泄洪能力的增加主要是靠河床冲刷、水深增大实现的。花园口站在1958年这场洪水中，流量从5 000 m3/s涨到15 000 m3/s，水位只增高了1 m，但是河槽冲深了3 m。泺口站在1958年流量从5 000 m3/s增长到10 000 m3/s，水位升高2.95 m，平均河底高程冲深3.45 m，但主槽平均水深由6.70 m增加到13.1 m，增加了6.4 m，也远大于水位升高值。最大水深由8.9 m增至18.1 m，增加了9.2 m。河槽冲深对增大过洪能力起着至关重要的作用，这是黄河的特点。泺口站洪峰过后的流量为10 000 m3/s，含沙量不足20 kg/m3，河床仍处于淤积状态；
而在涨水过程中，流量为6 000～8 000 m3/s，含沙量为80～90 kg/m3，河床却处于强烈冲刷状态。

洪水漫滩以后，由于滩地糙率增大，水流缓慢，因此泥沙在滩地发生沉积，漫滩清水只有在落水时才能够在下游险工的上首回归主槽，退水过程比较缓慢，流量相对较小，改变不了落水时河槽的淤积状态。误认为漫滩清水在落水期回归主槽造成刷槽的假说是不能成立的。

从动床模型试验也证明了，洪水漫滩后，由于产生了自然堤，就阻断了滩槽水流的交换；
水槽复式断面试验的结果发现，水流漫滩了后，滩槽水流的能量交换，使主槽的流速反而降低；
黄河河道实测洪水漫滩后，主槽的流速也降低。如果洪水不漫滩，主槽会发生更强烈的冲刷。

“二级悬河”产生的原因主要是小水挟沙过多，河道又不能摆动造成的。“二级悬河”与“一级悬河”产生的原因是相同的。

破除生产堤，既不利于滩区群众的生产、生活，也不利于黄河输沙入海，更没有必要利用滩区政策补偿来推动破除生产堤。治河部门主要的任务是把河道治理好，把河槽的过洪能力增大，让它少漫滩，少扰民。

为了推动下游游荡型河道治理,建议废止1974年关于破除生产堤的决定，因为这个决定是在当时黄河下游防洪形势和对黄河泥沙输移认识的条件下制定的，已经起到了历史作用。近年来对黄河泥沙输移的研究与实践，认识已有重大突破。若没有这个文件的影响，2003年汛期蔡集出险不会造成这么严重淹没损失[13]。按照以人为本的国策，这个文件已经不符合时代发展的要求，当今的政府和滩区的181万的群众都希望有一个安定的生产、生活环境，要千方百计创造这个条件，这是我们治黄者的主要责任。

(3)三门峡水库近年平水发电，利用洪水排沙的经验，为小浪底水库泥沙多年调节，相机利用洪水排沙,优化来水来沙条件提供了科学根据,

小浪底水库进行泥沙多年调节运用的作用，会有更多的泥沙调节到洪水期输送，远大于三门峡水库的调节作用，为进一步整治游荡性河道创造了条件。在“拦、排、调、放、挖”，以调为核心的治河方略，也为下游形成窄深河槽提供了技术支撑。

在黄河“八五”攻关中[6]，首次对小浪底水库泥沙多年调节，利用洪水排沙，制定了水库运用原则，并对方案进行了详细的计算。因此，小浪底水库的运用方式由初期的削减高含沙洪水发展到利用洪水排沙。以后，在规划院的支持下，对小浪底水库的泥沙多年调节方式，又做了四年的工作[7]。

在洪水期水库主动泄空，库水位迅速大幅降低，随着主槽强烈冲刷，河床高程降低，滩槽高差的增大，土体荷重增加。随之土体内发生超孔隙水压力，引发土体向主槽坍塌,为利用洪水排沙，高含沙水流形成创造了有利条件[11]。

小浪底水利枢纽的设计防洪库容40.5亿m3，相应的防洪限制水位为254m。水库调水调沙可控制在库水位为200～254m进行。小浪底水利枢纽运用从1997年10月截流，其中1999年10月至2007年10月，小浪底库区淤积量为24亿m3，表明水库仍处于拦沙运用初期。

衡量水库调水调沙运用方式的优劣主要标准有二条，其一是有多少泥沙能够调到洪水期输送，其二是有多少水量通过水库的调节得到利用。

由小浪底水库分析计算结果可知，水库的淤积量大于30亿m3后，才能利用洪水冲刷排沙。相同的来水来沙条件，库区淤积量小，水库冲刷机会多，但冲刷效率低；
当首次起冲量大时，库区淤积量多，冲刷效率高，但冲刷机会少，两者综合作用的结果，看不出优劣。同样的来水条件和库区泄空水位，水库淤积量大时，冲刷效率高，出库的含沙量大。通过对小浪底水库泥沙多年调节系列年的计算,可以使更多（70%-90%）的泥沙调节到洪水期输送。进入下游的水沙为供兴利的大小流量清水流和挟带泥沙的洪水;由水库主动空库泄洪排沙,淤土滑塌所形成的调沙库容可以长期重复使用,为保证黄河下游河槽长期不淤创造了有利的来水来沙条件。

(4)在游荡河段应进行双向整治

黄河下游游荡型河道，由于它宽浅散乱。从防洪、高含沙量洪水输沙来说都需要，形成一个稳定、窄深河槽。沈怡在评述各家治河主张时就明确指出[12]：“因为种种病象由河无定槽而起，所以如果要治河，必须首先使河槽稳定”，并说“无论何人来治河，都必须这样做”，

只有稳定主槽形成窄深河槽才能保证防洪的安全；
只有形成窄深河槽才能提高河道的输沙能力，充分利用下游河道在洪水期的输沙潜力多输沙入海，把游荡性河道改造成窄深、归顺、稳定的高效排洪输沙通道，既保护了滩区，也提高了河道的输沙能力，一举两得。

1946年在严恺院士主持下制定了黄河下游治理初步规划，下游河道整治宽度定为500m，其主要理由是，黄河山东河道虽然比降小，河宽小，但水深大。认为比降1 的窄河段的过洪宽度，在比降2 的游荡性河道足够用，建议采用对口丁坝为主的工程措施缩窄游荡性河段，并绘制了全下游河道整治规划图。

治河就应该把形成中水河槽作为首要任务，在以往的治黄当中忽略了这点。李国英主任当任后，就提出了塑造中水河槽的问题，提出了“稳定主槽、调水调沙”的治河方略，我觉得这都是对的，抓到了游荡型河道宽浅散乱，产生诸多防洪问题和输沙能力低的根本。我们提出的双岸整治就是稳定主槽的技术措施，治理目标是形成窄槽宽滩，窄槽用于排洪输沙，宽滩用于特大洪水时滞洪削峰。如果要使排沙流量3000 m3/s时河槽不淤，下游游荡河道整治河宽是600m。将来小浪底水库的调水调沙利用洪水输送泥沙时，不会对山东河道产生负面影响。

在水利部科技司和李主任的支持下，对双岸整治做了深入的研究，也做了模型试验，进行双岸整治以后，一旦形成窄深河道，平滩流量会迅速的增加，由初期的3000 m3/s增加到6000m3/s，前景很诱人。所以双岸整治对于解决黄河下游的洪水泥沙问题和滩区问题意义非常重大，希望能够进行试点。我到部里跟矫部长谈了此事，矫部长同意现场选择一段宽河段进行试点。

(5)实现黄河下游河床不抬高是可能的

黄河下游河床不淤高是不是有可能？关于黄河河床不抬高，是汪部长在2001年我们在搞黄河治理新思路的时候提出的。最早做出反应的是刘善建总工，在2004年他就写了一篇黄河不淤高的可能性的文章[9]；
2007年他又写了一篇关于把黄河下游治理成地下河的建议[10]。根据小浪底水库投入运用以后，水沙条件可以控制的情况下，黄河下游河床是有可能不抬高的。

改变进入下游的水沙搭配是治理下游的前提，其作用往往不引人重视，如三门峡水库的“蓄清排浑”运用避免了非汛期小水挟沙后淤槽，有利于中水河槽的形成。三门峡水库改建后，从1973年开始蓄清排浑运用，利用潼关以下槽库容进行调沙，虽然仍有不尽人意的小水排沙的情况发生，但对黄河下游河道仍有减淤作用，使得花园口以上河道不淤。图4给出黄河下游4个河段1950年至2007年断面法累计冲淤量的变化过程表明，在1950-1960年的天然情况下，花园口以上100km长的河道的淤积量与花园口至高村200km长的河道；
高村至艾山197km长河道淤积量相当。但在1960年以后至2000年小浪底水库投入运用前40年间花园口以上河道基本不淤。由此可看出三门峡水库改建后蓄清排浑运用的减淤作用。

但其作用是有限的，尤其是不能适应黄河水沙变化的发展趋势，也不能充分利用下游河道可能达到的输沙潜力输沙入海，黄河的水资源也不能得到充分合理的利用。小浪底水库进行泥沙多年调节运用，会将更多的泥沙调节到洪水期输送，远大于三门峡水库“蓄清排浑”的作用，为进一步整治游荡型河道创造了条件。“拦、排、调、放、挖”中以“调”为核心的治河方略也为下游形成窄深河槽提供了技术支撑。

应当指出蓄清排浑的运用方式，是针对三门峡水库特定条件下形成的，在推广应用时应注意其特殊性。在黄河“八五”攻关中，首次对小浪底水库泥沙的多年调节、利用洪水排沙等制定了水库运用原则，并对方案进行了详细计算。因此，小浪底水库的运用方式由初期的削减高含沙洪水发展到利用洪水排沙。此后在规划院的支持下，对小浪底水库的泥沙多年调节方式又做了4年的工作。通过对小浪底水库泥沙多年调节系列年的计算,可以将更多（70%-90%）的泥沙调节到洪水期输送。进入下游的水沙为供兴利的大小流量清水流和挟带泥沙的洪水。由水库主动空库泄洪排沙、淤土滑塌所形成的调沙库容可以长期重复使用,为保证黄河下游河槽长期不淤创造了有利的来水来沙条件。

小浪底水库投入运用以后，由于黄委会运用的比较好，使得河南河道、山东河道都发生了冲刷。河南河道大概冲深1.5m，山东河道冲深1米，河道的总冲刷量达10亿m3。

通过小浪底水库泥沙多年调节，把泥沙调节到洪水时输送，是可以控制主槽不抬高，甚至下切。因为每当发生高含沙量洪水时，主河槽都是冲的。小浪底水库初期运用下泄清水，淤满调沙库容以后，进行泥沙多年调节，相机利用洪水排沙，这两个组合起来，有可能使下游大部分河段河床不抬高。

主槽过流能力增大了，洪水漫滩机会减少了，才能使黄河滩区人们与自然和谐相处,滩区180万群众得到解放，359万亩耕地得到充分利用, 是以人为本、科学发展观对现今黄河下游河道治理的客观要求。

三门峡水库投入运用以后的调节作用使花园口以上河道基本不淤: 小浪底水库泥沙多年调节, 利用洪水排沙可以使高村甚至艾山以上河段基本不淤，黄河下游二级悬河及滩区治理的主要问题可得到解决.

第二论证方法有些不够科学

1.黄河干支流上已有的龙羊峡、刘家峡等大型水利枢纽，为了兴利要多年调节，使丰水年的水量大幅度减小，一般洪水的洪峰、洪量也变少。水库的防洪运用，消峰淤沙作用已代替天然洪水漫滩后滞洪，滞沙作用，洪水漫滩机会也会大量减少。小浪底水库泥沙多年调节，可以使更多的泥沙调节到洪水期输送。黄河今后水沙发生的变化，使得应用上世纪50，60年代的洪水资料分析得出认识，对今后黄河下游河道的演变研究及治理意义不大。

2.在“拦、排、调、放、挖”，以调为核心的治河方略，优化水沙搭配。

要增加洪水的造床和输沙作用，只有把泥沙调到洪水期输送才能充分利用下游窄深河道“多来多排”的输沙规律多输沙入海；
只有把泥沙调节成含沙量较高时输送才能节省输沙用水。小浪底水库泥沙多年调节，尽量利用洪水排沙，应优先考虑利用的优化后水沙，可使小水挟沙量40%减小到10%以下。

3.黄河下游河道整治方案没有优化，稳定主槽与游荡性河道改造成窄深河道应结合，应进行双向整治。

4.充分利用下游河道在洪水期的输沙潜力多输沙入海的作用。主槽过流能力增大了，洪水漫滩机会减少了，保持洪水的造床和输沙入海的能力，将来的黄河下游河道一般不需要宽河消峰。因为黄河山东河道设计的泄洪能力为11000m3/s。

第三. 补充论证更合理的方案

应用详细的论证比较以下三方案，宽河，窄河，窄槽宽滩，即窄槽用于排洪输沙，宽滩用于特大洪水时滞洪削峰。由窄河过渡到窄槽的合理性。研究小浪底水库的移民区温孟滩的模式的推广价值，论证窄槽宽滩不淤方案作用，使滩区得到解放。

参考文献

[1]齐璞、孙赞盈、刘斌、黎桂喜，黄河下游游荡河段双岸整治方案研究（J）、水利学报、2003(5）：98-106

[2]齐璞、余欣、孙赞盈、齐宏海，黄河高含沙水流的高效输沙特性形成机理(黄河下游河道存在巨大的输沙潜力)[J]，泥沙研究，2008年8月，第4期：74-81

[3]齐璞、孙赞盈、侯起秀、彭红等，黄河洪水的非恒定性对输沙及河床冲淤的影响[J].水利学报，2005(6）：637-643

[4]费理门，黄河洪水问题（1922），历代治黄文选下册，河南人民出版社，1978年：123-135

[5]钱宁，周文浩.黄河下游河床演变[M] （图102、表37）.北京：科学出版社，1963：125-170.