黃河三角洲自然地理特征及其安全評(píng)價(jià)*

莊懷鵬

(山東省濱州市安全評(píng)價(jià)中心，山東 濱州256600)

黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)包括山東省的東營(yíng)市、濱州市，濰坊市的寒亭區(qū)、壽光市、昌邑市，德州市的樂(lè)陵市、慶云縣，淄博市的高青縣和煙臺(tái)市的萊州市.本文以黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)為研究范圍，對(duì)研究區(qū)水文地質(zhì)特征及其安全性問(wèn)題進(jìn)行了研究.

1 研究區(qū)自然地理特征

1.1 水文氣象

黃河三角洲為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，雨量小，變率大.氣溫比較適中，年均溫為11.7～12.6℃，極端最高溫度多出現(xiàn)在6月，極端最低溫度多出現(xiàn)在1月中下旬或2月上旬.年平均風(fēng)速4m/s左右，以3～6月最大.降水分布不均勻，主要集中在夏季.主要災(zāi)害性天氣為暴雨、大風(fēng)、冰雹及風(fēng)暴潮.

除黃河外，另有海河水系及小清河水系，主要有徒駭河、馬頰河、德惠新河、小清河等河流.河流為三角洲形成提供了豐富沙源，河道、河口、尾閭和河床的變化使泥沙沉積速度加快[1].海洋動(dòng)力對(duì)黃河三角洲表現(xiàn)為強(qiáng)烈的沖刷、侵蝕和再沉積.黃河口處很少受臺(tái)風(fēng)影響，波浪以風(fēng)浪為主.總體而言，黃河口的波浪、潮波和潮流不是很強(qiáng)，大部分沉積物得以保存，有利于黃河三角洲的發(fā)育.

黃河具有水少沙多、水沙異源、高含沙量輸沙特征.沙源集中在黃土高原地區(qū)，使黃河輸沙主要集中在幾個(gè)主要的大沙年，甚至集中在幾場(chǎng)大洪水過(guò)程內(nèi).年水沙的不同組合，對(duì)于下游河道的淤積和河口尾閭的演變的有所影響，如是中水大沙年或小水大沙年，則下游河道輸沙能力減弱而淤積，尾閭河道淤積，延伸加快.大部分河道遭受了不同程度的污染，主要污染物為石油、鎘及揮發(fā)酚[2].地下潛水普遍埋深較淺，且礦化度較高.地下水含鹽量空間分布不均，以黃河河道為軸沿地下徑流排泄的方向，地下水中的含鹽量迅速升高.

1.2 地質(zhì)地貌

黃河三角洲位于華北地臺(tái)區(qū)濟(jì)陽(yáng)拗陷的東北部，為自中新生代以來(lái)周邊被深斷裂圍限的負(fù)向地質(zhì)構(gòu)造單元[3].區(qū)內(nèi)分布有埕子口凸起、車鎮(zhèn)凹陷、無(wú)棣凸起、東營(yíng)凹陷、埕子口斷裂、孤北斷裂、勝北斷裂、廣饒—齊河斷裂等構(gòu)造.濟(jì)陽(yáng)斷陷盆地在早第三紀(jì)堆積了厚幾千米的河湖及濱海相砂巖、泥巖夾油頁(yè)巖及生物碎屑，下第三系被深埋，形成油氣田.由于黃河三角洲新堆積體的形成以及老堆積體不斷被反復(fù)淤淀，造成三角洲平原大平、小不平，微地貌形態(tài)復(fù)雜，主要的地貌類型有河灘地(河道)、河灘高地與河流故道、決口扇與淤泛地、平地、河間洼地與背河洼地、濱海低地與濕洼地以及蝕余沖積島和貝殼堤(島)等，地形比降約為1/8000～1/12000[4].

1.3 土壤植被

黃河三角洲沉積物以粉土為主、粉質(zhì)粘土為輔，具有高含水量，欠固結(jié)，低強(qiáng)度等性質(zhì)，表現(xiàn)為粉土與軟土互層的層序[5-6]，由陸向海，沉積環(huán)境中形成軟弱層.區(qū)域內(nèi)既有發(fā)育較穩(wěn)定的土壤資源，又有新淤積的土壤資源.土壤類型多，主要有褐土、潮土、鹽土、水稻土和砂姜黑土.由于黃河改道和決口泛濫，以及海水經(jīng)常性的淹沒(méi)和側(cè)向侵漬，高礦化度的濱海鹽漬土分布廣泛[7].土壤剖面水鹽垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，形成土壤季節(jié)性的返鹽和脫鹽，表現(xiàn)為春季積鹽、夏季脫鹽、秋季回升、冬季潛伏等季節(jié)變化規(guī)律[8].

黃河三角洲屬暖溫帶落葉闊葉林區(qū).區(qū)內(nèi)無(wú)地帶性植被類型，植被的分布主要受水份土壤含鹽量、潛水水位與礦化度、地貌類型的制約以及人類活動(dòng)影響.木本植物很少，以草甸景觀為主體.在天然植被中，以濱海鹽生植被為主，沼生和水生植被也較多，主要包括蘆葦、檉柳、翅堿蓬、獐茅、白茅等.

2 安全性評(píng)價(jià)

2.1 地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，潛在危險(xiǎn)性大

黃河三角洲位于郯廬地震帶內(nèi)，東北與燕山渤海地震帶、西北與華北平原地震帶相鄰.地震活動(dòng)的頻度和強(qiáng)度隨時(shí)間分布不均勻，地震活動(dòng)平靜期與活動(dòng)期相間分布.l969年7月18日，渤海灣內(nèi)(N38°12′，E119°48′)發(fā)生7.4級(jí)地震.1970年以來(lái)，現(xiàn)代小震活動(dòng)主要分布在萊州灣地區(qū)及渤海南緣和勝北斷裂附近.有關(guān)資料表明，無(wú)論是歷史強(qiáng)震還是現(xiàn)代小震，均顯示出沿凹陷區(qū)邊緣斷裂帶分布的特點(diǎn)，大地震往往發(fā)生于不同方向斷裂的交匯地區(qū)[9].

黃河濱州段屬于彎曲型河段，河底高于堤外地面4～5m，洪水位高于地面8m左右.此段河堤堤身砂性土段占40%左右，而堤基砂性土段占95%.堤基具發(fā)生液化的條件.該段大堤有活動(dòng)性較強(qiáng)的無(wú)棣—益都斷裂通過(guò)，斷裂走向北西，是一條規(guī)模較大的中強(qiáng)地震構(gòu)造帶.多年來(lái)有些專家的研究中曾提出這一地區(qū)存在著中強(qiáng)以上地震的危險(xiǎn)性.因此對(duì)黃河濱州段應(yīng)引起重視[10].所以，在大量松散沉積物存在的沿海低平原地區(qū)，要十分重視強(qiáng)震帶來(lái)的地面沉降問(wèn)題.據(jù)統(tǒng)計(jì)，1969年渤海7.4級(jí)地震使利津?qū)幒８浇狞S河大堤開裂，河水外溢，造成沉降量在151～158mm，256m長(zhǎng)的黃河大堤發(fā)生沉陷，沉陷深度達(dá)20～30cm[11].

2.2 資源大量開采，次生災(zāi)害頻發(fā)

首先，由于鉆井施工會(huì)產(chǎn)生井噴現(xiàn)象，在開采井、土煉油廠及石油管線等附近會(huì)形成大量落地油，造成對(duì)土壤、地表水、地下水及農(nóng)作物嚴(yán)重污染.其次，地面沉降明顯.劉桂儀[12]等研究認(rèn)為，位于東營(yíng)市區(qū)及附近石油開采區(qū)，年平均沉陷量10mm左右，例如孤東、樁西、河口等油田地開發(fā)，油田覆蓋范圍內(nèi)出現(xiàn)地面沉降的幾率接近50%，同時(shí)形成了以廣饒縣稻莊鎮(zhèn)為中心和以石村鎮(zhèn)為中心的兩個(gè)降落漏斗.第三，礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)生一系列地表次生地質(zhì)災(zāi)害.如，位于萊州市過(guò)西鎮(zhèn)、柞村鎮(zhèn)北寺口-消水莊的金礦露天采坑，形成的堆積體為礦渣泥石流產(chǎn)生創(chuàng)造了條件.

2.3 水沙變化明顯，環(huán)境問(wèn)題突出

黃河下游河床及兩岸的堤基，當(dāng)?shù)孛嬲駝?dòng)的強(qiáng)度達(dá)到VI度以上時(shí)，地下數(shù)米以內(nèi)的砂土可發(fā)生液化，產(chǎn)生噴水冒砂、地裂等現(xiàn)象，致使堤基失穩(wěn)，產(chǎn)生不均勻沉降，從而對(duì)建筑物形成破壞.在海洋動(dòng)力的輸沙作用下，巨量的泥沙使尾閭遵循“淤積—延伸—抬高—擺動(dòng)—改道”的規(guī)律進(jìn)行演變.每次小循環(huán)后，在原流路經(jīng)過(guò)之處，堆積起一條河道高地和河口沙壩[13].清水溝流路是現(xiàn)在黃河入?？?，其沙嘴隨淤進(jìn)而逐漸向海延伸[14].釣口河海岸帶一直處在蝕退狀態(tài).

黃河斷流及流量減少，使得海水沿河道或由地下侵入含水層，加劇了沿海地區(qū)鹽漬化的程度，改變了河床的形態(tài).黃河季節(jié)性中斷淡水向海輸運(yùn)有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)鹽的過(guò)程，使魚、蝦產(chǎn)卵、棲息環(huán)境與洄游路線發(fā)生改變，降低魚蝦生產(chǎn)量.另外，平原水庫(kù)大多建在滲透性較強(qiáng)的第四系全新統(tǒng)松散土層之上，使庫(kù)區(qū)周圍浸沒(méi)并抬升地下水位，從而形成土壤次生鹽漬化、沼澤化.

2.4 致災(zāi)因子多樣性，海洋災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)大

風(fēng)暴潮災(zāi)害嚴(yán)重.當(dāng)出現(xiàn)氣旋或倒槽配合北方冷高壓天氣時(shí)，渤海北部、中部和東部海域表層水涌向萊州灣中—西部海域，使萊州灣西南部灣底潮位迅速猛增，從而造成沿海地區(qū)持續(xù)的大幅度增水，出現(xiàn)較嚴(yán)重的風(fēng)暴潮災(zāi)害.而橫向冷高壓天氣多發(fā)生在秋末—早春，適逢北方枯水和天文潮較低或最低期，只要不與天文大潮相遇，造成較重以上風(fēng)暴潮災(zāi)害的機(jī)會(huì)不多.考慮現(xiàn)有堤防標(biāo)準(zhǔn)，目前防御20～50年一遇風(fēng)暴潮的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)百年一遇的風(fēng)暴潮作用不大[15].

海平面相對(duì)上升.相對(duì)海平面上升除直接造成沿海海岸、海堤、擋潮閘等防護(hù)工程抗災(zāi)功能大大降低，風(fēng)暴潮災(zāi)害破壞力大大增強(qiáng)外，還造成海水倒灌，咸潮入侵，地表和地下淡水水源咸化，土壤鹽堿化程度加劇.根據(jù)近年來(lái)的海岸蝕積狀況，現(xiàn)代黃河三角洲海岸可分為弱侵蝕(挑河灣以西)、強(qiáng)侵蝕(刁口河和神仙溝段)和強(qiáng)堆積(現(xiàn)行河口及其兩側(cè))三種海岸類型[16].海岸線的蝕退導(dǎo)致海堤基礎(chǔ)淘空，海堤穩(wěn)定性不足，隨時(shí)有整體失穩(wěn)發(fā)生潰壩的危險(xiǎn).

海冰災(zāi)害不容忽視.黃河三角洲沿海水深較淺，大量的淡水流匯入，海水鹽度較低，受西伯利亞南下冷空氣的影響，易于結(jié)冰.1966年沿海在短時(shí)間內(nèi)封冰離岸邊5km，數(shù)百只漁船和近1000名漁民被冰封在海上；1969年2～3月特大冰封，進(jìn)出東風(fēng)港的船只受阻和遭受損害，海上石油工程設(shè)施被破壞.近年來(lái)，受極端冷氣候影響，海冰災(zāi)害致使冬季捕魚完全停止，阻礙船舶航行，冰封港灣，破壞海岸工程設(shè)施，制約了海上石油開發(fā).

在海洋波浪潮流和地震周期性外力載荷作用下，地層強(qiáng)度降低，不穩(wěn)定的三角洲沉積體，易發(fā)生海底刺穿和海底滑坡災(zāi)害.

3 結(jié)論與建議

黃河三角洲具有特殊的自然地理?xiàng)l件，使災(zāi)害類型多樣，地質(zhì)問(wèn)題突出，威脅人類的生存發(fā)展，應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施.

(1)進(jìn)一步揭示黃河三角洲主要安全問(wèn)題與水文地質(zhì)間相互影響機(jī)制，為科學(xué)防范地質(zhì)問(wèn)題，確保生命財(cái)產(chǎn)安全提供科學(xué)依據(jù).

(2)加強(qiáng)對(duì)地震、地面沉降、土壤鹽漬化及風(fēng)暴潮等重點(diǎn)安全問(wèn)題研究，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，采取相應(yīng)的工程措施和非工程措施，防患于未然.

(3)重視人類活動(dòng)誘發(fā)安全問(wèn)題，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，加強(qiáng)高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究.

(4)在國(guó)土資源規(guī)劃和重大工程項(xiàng)目立項(xiàng)之前，應(yīng)進(jìn)行水文安全性評(píng)價(jià).

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