黃河下游防洪大堤常見(jiàn)病害及危險(xiǎn)元素和防治措施

楊萍萍

水利部提出21世紀(jì)黃河下游“堤防不決口、河道不斷流、水質(zhì)不超標(biāo)、河床不抬高”宏觀治理目標(biāo)。其中最難的是河床不抬高。黃河長(zhǎng)期的泥沙淤積使黃河下游形成比降很陡的河床，又是洪水危害的根本原因，若河床不再抬高，洪水不漫灘便可得到根本性解決。

1.黃河中上游的治理已經(jīng)使下游的防洪形勢(shì)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)變化

（1）黃河洪水變化[1]

由于海河流域的治理，華北平原上的河流已經(jīng)相繼都變成干河，只偶爾才會(huì)有洪水下泄。黃河流域也屬干旱、半干旱地區(qū)，中上游大量興建水庫(kù)，灌溉農(nóng)業(yè)與水土保持的發(fā)展，引起下墊面匯流的巨大變化，也使黃河實(shí)測(cè)洪水大幅減小。

黃河下游防洪形勢(shì)變化與治理前景展望

（2）黃河年沙量變化

黃河中游的潼關(guān)站控制黃河流域面積的91%、徑流量的90%、泥沙的近100%。

20世紀(jì)60年代以前，實(shí)測(cè)輸沙量基本可以代表水利水土保持措施實(shí)施前的天然情況。20世紀(jì)80年代中期以來(lái)，隨著龍羊峽水庫(kù)的蓄水運(yùn)用以及黃土高原水土流失治理力度進(jìn)一步加大，尤其是1999年以來(lái)實(shí)施退耕還林還草工程、2003年以來(lái)實(shí)施“淤地壩亮點(diǎn)工程”，黃河徑流量、輸沙量明顯減少。

2、小浪底水庫(kù)運(yùn)用15年下游河道強(qiáng)烈沖刷過(guò)流能力迅速增大

小浪底水庫(kù)是一座以防洪、防凌、減淤為主，兼顧供水、灌溉、發(fā)電，除害興利，綜合利用的樞紐工程，水庫(kù)的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用方式應(yīng)充分體現(xiàn)開(kāi)發(fā)任務(wù)的要求，盡可能充分滿足各方面的需求，為黃河下游河道治理做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。從2000年至2014年，小浪底庫(kù)區(qū)淤積量為31億立米，下游河道沖刷25億t，平灘流量迅速增大，表1給出河槽過(guò)洪能力變化[3]：高村以上河段河床平均沖刷2米多，目前花園口站以上河段平灘流量大于7200m3/s， 夾河灘站以上河段平灘流量大于6500m3/s，高村站以上平灘流量達(dá)6100m3/s以上，平灘流量最小的孫口河段也有4350m3/s，加上高1.5m生產(chǎn)堤的作用在高村以上可過(guò)15000m3/s大流量。艾山以下河段平灘流量也達(dá)到6800-8050m3/s。今后小浪底水庫(kù)還要進(jìn)行調(diào)水調(diào)沙，河段平灘流量還會(huì)增大。

目前黃河下游生產(chǎn)堤雖是地方修建，但高2至3米。堤寬4至8米具有相當(dāng)大的規(guī)模的生產(chǎn)堤普遍存在，應(yīng)該考慮生產(chǎn)堤對(duì)灘區(qū)防洪中的保障作用！黃委會(huì)破除生產(chǎn)堤的決定是有問(wèn)題的，因?yàn)橛贋┡c河槽沖刷沒(méi)有必然聯(lián)系，二級(jí)懸河形成是由于小水淤槽與河道不能自由擺動(dòng)的結(jié)果。正因如此，破生產(chǎn)堤受到地方和群眾的強(qiáng)烈抵制。錢正英院士主張把生堤變成防洪大堤是有道理的，在下游防洪中應(yīng)考慮該生產(chǎn)堤實(shí)際作用。

黃河下游防洪形勢(shì)變化與治理前景展望

小浪底水庫(kù)死庫(kù)容淤滿即可利洪水相機(jī)排沙輸沙入海，河槽還會(huì)發(fā)生刷，平灘流量還會(huì)繼續(xù)增大。

3.小浪底水庫(kù)泥沙多年調(diào)節(jié)可以長(zhǎng)期發(fā)揮作用

“攔、排、調(diào)、放、挖”以調(diào)為核心的治河方略，也為下游形成窄深河槽提供了技術(shù)支撐。三門峽水庫(kù)的改建成功，創(chuàng)造了在多沙河流上長(zhǎng)期保持水庫(kù)有效庫(kù)容的范例。然而三門峽水庫(kù)的“蓄清排渾”運(yùn)用方式經(jīng)驗(yàn)有其局限性。其一是受潼關(guān)高程的限制，調(diào)沙庫(kù)容小，不能對(duì)黃河泥沙進(jìn)行多年調(diào)節(jié)，其二是水位變幅小，不能產(chǎn)生強(qiáng)烈的溯源沖刷，形成充分利用洪水輸沙的出庫(kù)水沙條件，因而不能充分利用下游河道的輸沙能力。小浪底是峽谷型水庫(kù)（壩前水位可由254降至200米），具有進(jìn)行泥沙多年調(diào)節(jié)能力，會(huì)有更多的泥沙調(diào)節(jié)到洪水期輸送，為進(jìn)一步整治游蕩性河道創(chuàng)造了條件。其調(diào)節(jié)庫(kù)容可以長(zhǎng)期利用{4-6}。

經(jīng)過(guò)多年研究，當(dāng)小浪底水庫(kù)初期死庫(kù)容淤滿后，通過(guò)小浪底水庫(kù)泥沙多年調(diào)節(jié)，相機(jī)利用洪水排沙，把泥沙調(diào)節(jié)到洪水時(shí)輸送，可以控制下游主槽不抬高，甚至河床下切。因?yàn)槊慨?dāng)發(fā)生高含沙量洪水時(shí)，主河槽都是沖的，洪水存在“漲沖落淤”的輸沙特性。黃河泥沙隨洪水來(lái)，洪水多，來(lái)沙多，水庫(kù)排沙機(jī)會(huì)多，會(huì)有更多泥沙調(diào)節(jié)到洪水期輸送；沒(méi)有洪水沒(méi)有沙！水庫(kù)不排沙，蓄水?dāng)r沙發(fā)電，取消輸沙用水需求！因此黃河下游不需要從千里迢迢的長(zhǎng)江上游為黃河下游輸沙人海調(diào)水！

小浪底水庫(kù)初期運(yùn)用攔沙下泄清水與人造峰沖刷，淤滿調(diào)沙庫(kù)容以后，相機(jī)利用洪水排沙，這兩個(gè)組合起來(lái)，有可能使下游河床長(zhǎng)期繼續(xù)發(fā)生沖刷。

4.黃河下游高效泄洪輸沙通道建設(shè)與治理前景

（1）黃河窄深河槽的過(guò)洪輸沙潛力[7]

對(duì)黃河干支流不同河段的高含沙水流輸沙特性的對(duì)比分析表明，窄深河槽有利于高含沙水流輸送，適宜輸送的含沙量不是低含沙量，而是含沙量大于200kg/m3的高含沙水流。造成河道多來(lái)多排的原因，在低含沙水流時(shí)是因水流的流速達(dá)到1.8～2m/s，床面進(jìn)入高輸沙動(dòng)平整狀態(tài)；對(duì)高含沙水流而言，是因?yàn)辄S河泥沙組成細(xì)，含沙量增高后流體的黏性增大，而河床對(duì)水流的阻力并沒(méi)有增加所致，仍可利用曼寧公式進(jìn)行水力計(jì)算。

在窄深河段隨著流量的增大，河道由淤積變?yōu)闆_刷：形成窄深河道“多來(lái)多排”的輸沙規(guī)律；寬淺河道“多來(lái)多排多淤”：其中主槽“多來(lái)多排”，而灘地則“多來(lái)多淤”。目前的山東河道在流量2000～3000m3/s，不僅可以輸送實(shí)測(cè)含沙量小于200kg/m3的洪水，待含沙量增加到400～500kg/m3時(shí)，更有利于輸送，該段河道具有巨大的輸沙潛力。

水深增大對(duì)河道的過(guò)洪能力影響最大。造成窄深河槽過(guò)洪能力大的主要原因，是河槽的過(guò)流能力與水深的1.67次方成正比。洪水泄洪能力的增加主要是靠河床沖刷水深增大來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（2）雙岸整治是形成高效排洪輸沙通道必要選擇

目前采用的微彎整治是引用彎曲河道整治辦法，只能減少游蕩范圍[8，9]?？裳袌?bào)告中“河道整治工程不完善”說(shuō)明無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定主槽，及形成窄深河槽的目的，是產(chǎn)生目前背著石頭攆河的被動(dòng)局面，如張王莊、老田庵、韋灘等大量河道整治工程長(zhǎng)期不靠流曬太陽(yáng)的根本原因，黃河下游這種做法在世界上尚無(wú)成功先例。

雙岸整治工程經(jīng)?？亢?，因而提高工程的利用率，將大量節(jié)省投資。基于國(guó)外河道航道整治經(jīng)驗(yàn)，密西西比河、密蘇里河及我國(guó)的漢江上都有成功的先例。雖然各自的整治目的不同，但整治方法卻是相同的，都是通過(guò)縮窄河寬，增大水深和流速。

5.建議盡早興建桃花峪水庫(kù)控制下大洪水與河槽進(jìn)一步?jīng)_刷等

目前黃河下游出現(xiàn)了1960年三門峽水庫(kù)投入運(yùn)用初期下泄清水下游河道強(qiáng)烈刷，水位降低需要修建花園口等水利樞紐進(jìn)行縱向控制的局面。興建桃花峪水庫(kù)可以發(fā)揮有以下作用：

（1）可進(jìn)一步控制黃河干流小浪底水庫(kù)以下干支流無(wú)控制區(qū)的洪水。

（2）對(duì)小浪底水庫(kù)投入運(yùn)用后下泄的清水進(jìn)行調(diào)配，滿足中原經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展的需要。

（3）控制黃河下游河道上河段河床沖刷，保證花園口以上河段引水，使黃河下游的沖刷能充分向下游發(fā)展。

黃河經(jīng)過(guò)今后若干年的治理開(kāi)發(fā)，可以從一條災(zāi)害頻繁之河變?yōu)橐粭l效益巨大之河。黃河泥沙問(wèn)題得到根本性解決，黃河將發(fā)生巨變—洪水不再泛濫，黃河的水資源得也到充分利用。沒(méi)有必要投資幾十億元加固百年不著流左岸大堤淤背工程與河南省提出的投資上千億的灘區(qū)大移民的治理方案。

參考文獻(xiàn)

（1）齊璞，孫贊盈，齊宏海，黃河新情況，新問(wèn)題，新的治理措施[J]，中國(guó)工程院刊，2014（8），p64-68

（2）黃委會(huì)，黃河水沙變化研究，2014年10月

（3）2014年9月齊璞，尤聯(lián)元給李克強(qiáng)總理信《在黃河灘區(qū)大批扶貧搬遷完全沒(méi)有必要》，endprint