淺談黃河懸河治理方法

王馨語(yǔ)，李天窄，馬俊淳

(1.信陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，河南 信陽(yáng) 464000； 2.菏澤市國(guó)土資源局，山東 菏澤 274000)

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淺談黃河懸河治理方法

王馨語(yǔ)1，李天窄1，馬俊淳2

(1.信陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，河南 信陽(yáng) 464000； 2.菏澤市國(guó)土資源局，山東 菏澤 274000)

黃河下游有800 km的河床基本高于兩岸河堤平原3～5 m，部分河段可達(dá)10 m，被稱為地上懸河(又稱地上河)。探其原因，主要是黃河夾沙量大，每年都會(huì)產(chǎn)生約16億t的泥沙，其中12億t最終會(huì)沖入大海，4億t會(huì)淤積在黃河下游坡降不大、水流平緩的河床之中。按“河堤賽高”的方法治理，堤壩會(huì)被越堆越高，一旦遇到秋汛等特大洪水就會(huì)發(fā)生潰決，很可能造成無(wú)法估計(jì)的災(zāi)難性后果。本文對(duì)黃河懸河所面臨的挑戰(zhàn)、形成演化研究及相關(guān)工程治理問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

黃河懸河；河堤賽高；形成演化；工程治理

1 針對(duì)黃河懸河的研究與思考

鄭州黃河下游的河道，河床高度高于兩岸地區(qū)10 m以上，主要靠?jī)砂镀鲋牡虊螄o(hù)行洪，現(xiàn)已成為典型的地上懸河景觀。近年來(lái)，河床每年淤積的高度仍然可以達(dá)到10 cm左右。解放后，又進(jìn)行了三次加高圍堤以保證兩岸人民的人身及財(cái)產(chǎn)安全，取得了黃河安全流淌的歷史性勝利。正是因?yàn)榻甑陌擦?，使得堤壩越?lái)越高,“河堤賽高”所帶來(lái)的潛在隱患日益增大。黃河兩岸的城市、油田、交通大動(dòng)脈和農(nóng)田都已處于潛在的大洪水所引發(fā)的巨大災(zāi)害之中，黃河目前已是一條易淤、易決、易徒且年流量大大減弱和豐水期交替的河流。民間諺語(yǔ)里形容黃河:“三年兩決口，百年一改道”、“道光廿三年，黃河漲上天”，足以反應(yīng)出黃河的安危對(duì)于社會(huì)安定、扶貧解困和河道兩岸經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重大影響。特別是現(xiàn)今懸河現(xiàn)象嚴(yán)重，洪水期懸河化更是嚴(yán)重和普遍。

解決黃河懸河的研究思路與方向主要取決于對(duì)河道的治理。從古至今，解決黃河懸河的方法歸納起來(lái)有三種:一是繼續(xù)沿用“河堤賽高”的方案；二是對(duì)河道大改道方案；三是使現(xiàn)有河道壽命延長(zhǎng)的方案。由于“河堤賽高”并不能從根本上緩解懸河所造成的威脅，而大改道又需要近萬(wàn)億元的大筆資金和人口大遷移，肯定會(huì)引起經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的大調(diào)整，因此前兩種方法均不可行。第三種方法穩(wěn)定現(xiàn)有河道的延壽方案，是目前最切實(shí)可行的方案，如果結(jié)合地質(zhì)學(xué)和環(huán)境巖土的理念，此種延壽方案可發(fā)揮積極作用。

2 懸河的特征及形成要素

2.1 懸河的特征

懸河作為河流在特定時(shí)期與特定區(qū)域的產(chǎn)物，具有如下特征:第一，位于河流下游。第二，懸河段無(wú)支流補(bǔ)給，段流域面積小。第三，易決堤和易斷流。河道下游泥沙淤積導(dǎo)致河床抬高，瀉洪能力下降，中小洪水就會(huì)導(dǎo)致小流量、高水位、大漫灘等異?，F(xiàn)象。懸河河床床面高于懸河兩岸地面，造成河水向兩岸地區(qū)滲透流失，加上氣候及中上游地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活用水急劇增加等原因，黃河下游自1972—1996年以來(lái)，有19年出現(xiàn)河干斷流，達(dá)到平均4年3次斷流。1997年，斷流達(dá)226 d，為歷時(shí)最長(zhǎng)的斷流。從2000年開始，隨著小浪底樞紐一期工程竣工，黃河斷流現(xiàn)象才逐漸停止。第四，自然營(yíng)力和人為因素綜合作用的結(jié)果。一般河流下游會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重淤積，人類為預(yù)防洪災(zāi)在河道兩側(cè)不斷填土筑堤，使河堤逐漸增高。網(wǎng)狀、辮狀或爪狀水系是河流在下游平原自然演化的常態(tài)。

黃河流域面積，如表1所示。

表1 黃河流域面積Tab.1 Yellow River basin area

2.2 形成懸河的三要素

在河流流經(jīng)的過(guò)程中，一般中上游河段會(huì)攜帶豐富的泥沙形成懸河的物質(zhì)基礎(chǔ)，下游河道具有比較低平開闊的地形，是懸河形成的必要空間，再加上人類活動(dòng)(如:筑堤修壩)使懸河的形成成為可能。

第一，豐富的泥沙。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河中游黃土高原每年都會(huì)生產(chǎn)約16億t泥沙，其中有12億t會(huì)流入大海，剩下4億t長(zhǎng)年留在黃河下游發(fā)生大規(guī)模沉積，使河床淤積速度迅速增長(zhǎng)并形成地上懸河。攜帶少量泥沙的河流會(huì)引起搬運(yùn)能力的減弱，從而發(fā)生局部沉積。清澈的河流不會(huì)發(fā)生淤積，反而還會(huì)造成河床及兩岸的沖刷。只有持續(xù)攜帶豐富泥沙的河流才能長(zhǎng)時(shí)期、長(zhǎng)河段、大規(guī)模地發(fā)生沉積，才會(huì)形成地上懸河。第二，低平開闊的地形。黃河自桃花峪流入華北平原，受太行山深斷裂(活動(dòng)斷裂)的影響，桃花峪以上屬于侵蝕性河道，河道縱向坡度降0.82‰，大于0.5‰，桃花峪以下屬于淤積性河道，河流縱比降0.12‰，小于0.5‰。倘若淤積發(fā)生在斷塹或谷地內(nèi)，大規(guī)模淤積只會(huì)造成它們的充填，不會(huì)形成懸河。倘若淤積發(fā)生在低平開闊的地區(qū)，才有可能形成懸河。黃河下游懸河形成的必須條件就是地勢(shì)低平開闊的華北平原。第三，修筑堤壩。黃河下游位于華北新生代大型拗陷盆地內(nèi)。黃河在中游攜帶的大量泥沙淤積在下游，黃河下游剛好位于低平開闊的華北平原，華北平原的地貌為黃河下游沖積平原的形成提供了必要條件。如果沒(méi)有人為的填土筑堤，河床淤積抬高、河流改道、河水泛濫，網(wǎng)狀、辮狀或爪狀水系是黃河在下游平原自然演化的常態(tài)。為了防止河床淤積抬高造成的危害，人們?cè)邳S河兩岸修堤筑壩，控制河道，堤壩的增高又為河床淤積抬高創(chuàng)造了條件。人為的干預(yù)也形成了地上懸河。

3 懸河延壽工程措施探討

3.1 用地質(zhì)工程的原理使懸河延壽

傳統(tǒng)意義上的“河堤賽高”治理實(shí)際上就是一種使懸河延壽的方法，但是并不能從根本上消除或解決因河堤日益增高而出現(xiàn)的潛在災(zāi)害隱患。如果采用地質(zhì)工程原理，通過(guò)地質(zhì)的作用，讓河道在沖淤的時(shí)候達(dá)到相對(duì)平衡，就可能既減少懸河隱患又促使懸河延壽。這種相對(duì)平衡可以通過(guò)地質(zhì)工程與水利工程、工程治理與環(huán)境治理相結(jié)合的方式共同實(shí)現(xiàn)。

A.根據(jù)地質(zhì)體和斷裂構(gòu)造的分布規(guī)律，投入水利工程，利用天然洪峰和人造洪峰，增水減沙，改變?cè)械臎_淤規(guī)律，實(shí)現(xiàn)河道沖淤的相對(duì)平衡，延長(zhǎng)現(xiàn)有河道的使用壽命，通過(guò)南水北調(diào)工程的引江濟(jì)黃，可以使供水與減淤更具雙重效應(yīng)。

B.主動(dòng)預(yù)測(cè)。通過(guò)研究河道帶地殼、地基、堤壩三者之間的組合模式和水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，超前預(yù)測(cè)河道險(xiǎn)要段，使以往的全線應(yīng)急加固變?yōu)橹鲃?dòng)重點(diǎn)加固。

C.以原有地貌和淤背擴(kuò)坻來(lái)做小改道，把部分懸河河段轉(zhuǎn)化為正常河段。

D.制止二級(jí)懸河進(jìn)一步發(fā)展，盡量保持二級(jí)漫灘原貌，從而保持河道穩(wěn)定，防止河道發(fā)生不利突變之勢(shì)。

3.2 打樁淘沙

鄭州黃河公路大橋位于河南省鄭州市，該橋全長(zhǎng)5 549.86 m，寬18.5 m，橋高15 m，橋下有138座4層樓高的巨型墩臺(tái)。整個(gè)橋體的堅(jiān)固程度，可直接抵御7級(jí)地震，亦可保證300年一遇的特大洪峰順利通過(guò)。大橋1984年開工建設(shè)，于1986年9月30日正式建成通車。黃河下游河灘年均淤高約10 cm，幾十年過(guò)去了，鄭州黃河大橋依然完好。觀察可以發(fā)現(xiàn)，許多河流上的單孔拱橋，都因淤積而喪失了行洪空間，而只要在河灘上建有橋墩，一般都不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。在黃河斷流時(shí)，可以看到干涸的河灘上只有橋墩周圍的深坑中還有水，是由于橋墩渦流產(chǎn)生的強(qiáng)烈淘沙作用所致。

因此，根據(jù)縱向打樁，利用連續(xù)渦流可徹底改造懸河。在黃河主河道上縱向打樁，使之形成連續(xù)渦流，將泥沙一直送進(jìn)渤海，把黃河淘成河床低于地面的地下河，并且能夠得以永久維持。為此通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出:河樁的最佳形狀及縱橫間距，以獲得最大的淘沙效果。

4 結(jié)語(yǔ)

“黃河安危，事關(guān)大局”。因此，徹底解決懸河危機(jī)具有非常重大的意義。用地質(zhì)工程原理使懸河延壽的方式可行，但并不是徹底的解決之道，打樁淘沙的方法值得我們更為詳細(xì)和深入地研究探討。

[1] 周健，劉文白，賈敏才.環(huán)境巖土工程[M].北京:人民交通出版社，2004.

[2] 王學(xué)潮，向宏發(fā). 聊城-蘭考斷裂綜合研究及黃河下游河道穩(wěn)定性分析[M]. 鄭州:黃河水利出版社，2001.

[3] 胡一三，宋玉杰，趙天義，等.黃河防洪[M].鄭州:黃河水利出版社，1996.

[4] 葉青超，尤聯(lián)元，許炯心，等.黃河下游地上河發(fā)展趨勢(shì)與環(huán)境后效[M].鄭州:黃河水利出版社，1997.

[5] 齊璞，劉月蘭，李世模，等.黃河水沙變化與下游河道減淤措施鄭州[M].鄭州:黃河水利出版社，1997.

[6] 閆震鵬.地質(zhì)構(gòu)造對(duì)黃河下游懸河穩(wěn)定性的控制性作用[J].人民黃河，2009，(07):16-17.

[7] 羅國(guó)鎰，閻長(zhǎng)紅，陳新民.關(guān)于黃河懸河的地質(zhì)工程治理問(wèn)題探討[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，(08):39-41.

[8] 皇甫行峰，田良河，劉新號(hào).黃河下游懸河穩(wěn)定性因素分析[J].世界地質(zhì)，2003，22(01):64-68.

[9] 魏常興，劉海齡，黃鼎成，等.黃河懸河的形成演化研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2002， 29 (01):42-45.

[10] 皇甫行峰，劉新號(hào)，田良河.黃河懸河穩(wěn)定性及治理意見[J].人民黃河，2003，25 (09):3-5.

[11] 羅國(guó)煜.面對(duì)黃河懸河挑戰(zhàn)的研究與思考[J]. 科技導(dǎo)報(bào)，1997，15 (05):30-31.

[12] 邵養(yǎng)濤.影響黃河懸河穩(wěn)定性的地質(zhì)因素分析[J].人民黃河，2007，(07):32-35.

[13] 馬國(guó)彥，王喜彥，李宏勛.黃河下游河道工程地質(zhì)及淤積物物源分析[M].鄭州:黃河水利出版社，1997.

Treatment method of the suspension of the Yellow River

WANG Xin-yu1, LI Tian-zhai1, MA Jun-chun2

(1. Department of Architecture and Civil Engineering, Xinyang Vocational and Technical College, Xinyang 464000, China; 2. Bureau of Land and Resources of Heze, Heze 274000, China)

800 km of the river bed of the Yellow River is basically higher than the plain of the river bank 3～5m, part of the river can up to 10m, which is known as the suspended river. The main reason is the large amount of sediment in the Yellow River, which produces about 1.6 billion tons of sediment each year, of which 1.2 billion tons will eventually burst into the sea, and 400 million tons will be deposited in the lower reaches the Yellow River. According to the “Embankment exceeded the river”, the embankment will be broken in the event of autumn floods and other large floods, which is likely to cause unpredictable catastrophic consequences. This paper briefly discusses the challenges, the formation and evolution of the Yellow River and the related engineering problems.

Suspended Yellow River; Embankment exceeded the river; Formation and evolution; Engineering management

2017-02-06

王馨語(yǔ)(1988-)，女，碩士。

TV851

A

1674-8646(2017)08-0018-03