黄河下游河道整治现状与面临的新问题

张旭东;朱莉莉;张治昊

【摘 要】本文采用实测资料分析的方法,研究了黄河下游河道整治工程建设的现状与存在的问题.研究结果表明:小浪底水库运用初期,长期下泄清水,黄河下游河势发生较大变化,个别河段现有河道整治工程的适应性明显不足.为确保黄河下游防洪安全,保障小浪底水库调水调沙,必须修建新布点工程,对一些关键性控制工程进行适当改造,有效控制河势,防止发生\"横、斜河\"和\"滚河\". 【期刊名称】《水利建设与管理》 【年(卷),期】2017(037)011 【总页数】4页(P77-79,107)

【关键词】黄河下游;水沙条件;河道整治;工程建设 【作 者】张旭东;朱莉莉;张治昊

【作者单位】山东乾元工程集团有限公司,山东 东营 257091;黄河上中游管理局,陕西 西安 710021;中国水利水电科学研究院,北京 100048 【正文语种】中 文 【中图分类】TV85

黄河流域降雨偏少，又流经多泥沙的黄土高原地区，使得进入黄河下游的水沙，具有水少沙多、年内时空分布不均、年际变化大、受人类活动影响显著等特点。1986年后，由于龙羊峡、刘家峡水库的调节作用及降雨量的减少、人类生产生活用水的增加，进入黄河下游的水沙过程变化剧烈，主要特征是年径流量减少，连续

多年表现为枯水少沙；由于水库的运用，水沙年内分配发生变化，汛期水量大幅度减少、非汛期水量有所增加；中常洪水洪峰流量减小；每年的泥沙几乎都集中于汛期进入下游；汛期9月下旬至10月的水沙过程与非汛期的水沙过程基本类似[1]。 1986—1989年，进入下游的年均水量278亿m3，为多年均值的60%；年均沙量7.64亿t，为多年均值的49%，其中，汛期沙量7.23亿t。1990—1999年，进入下游的水沙量又进一步减少，汛期水量减少的幅度明显大于沙量减少的幅度，致使汛期平均含沙量明显增大。小浪底水库运用后，这种趋势进一步发展。2000—2014年，进入下游的年均水量下降为203亿m3，是多年均值的44%，其中汛期平均水量81亿m3，仅为多年均值的29%；年均沙量0.75亿t，仅为多年均值的4.8%，其中，汛期沙量0.74亿t，为多年平均值的5.5%。 2.1 河道整治方案

为了便于分析研究，习惯将黄河下游采用的整治方案称为“微弯型整治方案”，该方案是在河道整治的实践过程中逐渐确立下来的。“微弯型”的概念源于“弯曲型”或“蜿蜒型”，但与两者相比又有所区别。从《河床演变学》《河流动力学》来看，目前，划分河型尚没有统一的标准，即便同为弯曲性河道，其弯曲系数差别也较大，如渭河下游华县段的弯曲系数为1.78，与之相比，长江荆江河段更为蜿蜒，其弯曲系数高达2.83，就平原冲积性河流的自然演变看，弯曲型河段的弯曲性一般大于1.65。但黄河下游陶城铺以下河段的弯曲系数仅为1.21，其原因是该河段两岸工程布局密集，河道受工程约束较为严重，河弯难以正常发展，即便如此，该河道仍然属于弯曲性河道，也有人将这种河道称为人工限制性弯曲河道，由于限制了河弯的充分发展，弯曲幅度有所降低，河道形状表现为“微弯型”，因此，黄河下游将这种整治方案称为“微弯型整治方案”。 2.2 河道整治工程建设

由于黄河下游来水来沙过程的特殊性，导致黄河下游河势游荡多变，黄河下游河势

的剧烈变化增加了黄河下游河道的治理难度，所以，黄河下游河道整治工程建设历来被治黄工作者高度重视。新中国成立前，黄河下游白鹤至高村游荡性河段已有险工15处，护滩工程3处。新中国成立后至1958年，为了适应黄河下游河势演变的新情况，新修了5处险工和部分护滩工程。1958—1959年，黄河水利委员会首先制定了下游河道整治规划，然后修建了近百道河道整治工程[2]。

1960—1973年，受三门峡水库运用的影响，黄河下游的水沙过程发生巨大变化，洪峰流量大幅度减小，中小水流量持续时间增长。水沙条件的变化导致河势演变的相应变化，主流控制不佳，滩地坍塌严重，工程出险较多，黄河下游防洪安全受到极大威胁。该时期，下游河道整治的重点河段是高村至陶城铺河段，同时，高村以上河段也修建了不少河道整治工程，累计修建河道整治工程444道。1974年，河道整治工程修建速度最快，全年累计修建坝垛176道。此后，由于国家投资减少，河道整治工程建设速度减缓，1974—1989年，黄河下游共修建河道整治工程665道。1990年后，国家有关部门非常关注河道整治工程建设，尤其是1998年长江大洪水发生后，国家投资大幅度增加，河道整治工程建设速度明显加快，1990—2001年，黄河下游共修建河道整治工程833道，其中，1998—2001年，黄河下游共修建河道整治工程455道。

据统计，截至2016年，黄河下游游荡性河段(白鹤至高村河段)，共有河道整治工程110处，坝垛2830道，工程总长度约305km，裹护总长度约261km。这些河道整治工程的修建有效控制了黄河下游河道的河势演变，对于保障黄河下游防洪安全功不可没。 2.3 坝垛工程建设

新中国成立初期，依照“宽河固堤”的方针，在黄河下游堤防靠溜段修建坝垛险工，并将原埽工坝岸改为石工坝垛。对根基较深、稳定性较好的坝垛逐步由散抛石改为丁扣或浆砌石。黄河下游现存最多的河道整治工程坝垛结构型式为传统柳石结构，

由于这种结构具有施工简单、工艺要求不高、新修坝垛初始投资少、出险后易修复等特点，故现仍被大量采用。但传统结构存在的主要问题是抢险频繁，防守被动，抢护维修费用高。针对这一问题，自20世纪70年代开始，在黄河下游开展了一系列创新试验，包括钢筋混凝土杩杈结构、旋喷水泥土桩结构、砖碴混凝土直墙结构等新结构试验；钢筋混凝土透水桩坝、土工织物系列沉排坝等新技术坝试验。这些创新试验，对于发展河道整治工程技术的作用巨大[3]。 3.1 部分河道整治工程难以适应新的水沙条件

黄河下游进行河道整治的目的是确保黄河防洪安全，因为整治的重点范围是中水河槽，所以按照中水河势流路设计河道整治工程的平面型式。1986年后，进入黄河下游的水量偏枯，导致一些河段河势变化明显。小浪底水库运用后，一些河段的河道整治工程明显不适应新的水沙条件。

近年来，在小水的持续作用下，黄河下游河道一些河段工程靠溜情况发生重大变化，有些工程靠溜位置明显上提，造成工程上首严重垮塌，有些工程靠溜位置脱离原工程防护范围，极易造成被洪水抄后路的险情。在小水的持续作用下，一些畸型河弯形成，导致原来的许多险工控导工程出现脱河或半脱河的现象，例如，武庄、老田庵出现工程半脱河的现象，而贯台、大宫、柳园口出现工程严重脱河的现象。分析造成上述现象的原因，一是河道整治工程不配套，二是原河道整治工程设计依据的整治流量较大，造成工程弯曲半径大，设计距离长，所以根据近期的水沙条件，对河道整治设计参数进行调整迫在眉睫。 3.2 部分河道整治工程难以有效控制河势

黄河下游高村以上河段的河道整治工程布局较为密集，但与河道整治规划相比，工程数量还远远不够。据统计，高村以上河段的河道整治工程数量为79个，工程规模约252 km，占所在河段总长度的比例为84%；但这些工程中，靠河概率大于50%的工程数量为47处，表明高村以上河段平均每处河道整治工程靠溜的长度仅

为30%。正是因为部分河段河道整治工程尚不完善，工程控制河势的能力大打折扣，造成局部河段河势宽浅散乱，特别是由于黄河下游河道泥沙沉积过程的随机性，地质构造透镜体等多元结构的存在，使得“横、斜河”等险情发生的概率大增，难以有效发挥河道整治工程效益。小浪底水库运用初期，受水库蓄水拦沙的影响，进入下游的几乎为清水，部分河段的游荡摆动有所加剧，河势散乱，有些河道整治工程出现脱河现象，局部滩地也出现坍塌现象， 重大、较大险情出现频率将会增加，抢护难度加大。

3.3 部分河道整治工程稳定性较差

根石是坝垛的基础，是经水流冲淘坝基、及时补充石料形成的。根石深度和坡度与靠流概率及出险抢护的情况有关，如抢修次数较多，且抛投料物充足，根石相对较为稳定；否则，根石深度及坡度不足，将会影响坝体的稳定。在小浪底水库运用前，一般认为丁坝坝头的根石深度在15～18m，垛的根石深度在12～15m，护岸的根石深度在10～12m；根石坡度在1∶1.3以上时工程强度相对稳定。据统计[4]，目前京广铁路桥以上河段根石深度超过10m以上的坝垛占61%，超过15m以上的仅占3.9%。小浪底清水冲刷作用已经显露，冲刷深度已有所增加，京广铁桥以下游荡性河段根石深度一般在10m左右，表明现状工程抗冲强度弱，稳定性较差，汛期遇有较丰来水，出现重大险情的可能性很大。

黄河流域社会经济的迅速发展显著改变了流域环境，特别是小浪底水库拦沙运用，改变了出库的水沙过程，对黄河下游河势演变造成重大影响。黄河下游进行河道整治的目的是确保黄河防洪安全，因为整治的重点范围是中水河槽，规划治导线采用的主要参数是整治流量5000m3/s，整治河宽逯村以下至东坝头1200m，东坝头至高村1000m。现阶段按照中水河势流路设计河道整治工程的平面型式，对洪水流路及枯水流路也有一定的适应性。但是，小浪底水库运用以来，长期下泄清水，与水库运用前的河床边界条件不相适应，一些河段河势发生了较大变化，个别河段

现有河道整治工程的适应性明显不足。为了保障小浪底水库的调水调沙效果，并使已修建的河道整治工程充分发挥控导河势的作用，必须积极修建新布点工程，适当改造一些关键性控制工程，防止发生“横、斜河”和“滚河”，确保黄河下游防洪安全。

【相关文献】

[1] 江恩惠. 黄河下游游荡性河段整治方案研究[R]. 郑州： 黄河水利科学研究院，2005.

[2] 潘贤娣，李勇，张晓华，等. 三门峡水库修建后黄河下游河床演变[M]. 郑州：黄河水利出版社，2006.

[3] 胡春宏，陈建国，郭庆超，等. 黄河水沙调控与下游河道中水河槽塑造[M]. 北京：科学出版社，2007.

[4] 李文学，李勇，姚文艺，等. 黄河下游河道行洪能力对河道萎缩的响应关系[J]. 中国科学E辑，2004，34(S)：126-132.