黃河寧蒙河段新懸河成因及治理對(duì)策

魯 俊，張金良，錢 裕，梁艷潔，段文龍

（1.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，450003，鄭州；2.水利部黃河流域水治理與水安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（籌），450003，鄭州）

黃河上游寧蒙河段，即黃河自寧夏下河沿至內(nèi)蒙古頭道拐河段，全長(zhǎng)990 km。 受兩岸地形控制， 全段由峽谷河段與平原河段構(gòu)成，其中內(nèi)蒙古巴彥高勒至頭道拐河段是典型的平原沖積性河段。20 世紀(jì)80 年代以來，因主要沖積性河段淤積萎縮，寧蒙河段主槽過流能力減少， 先后發(fā)生了6次凌汛決口和1 次汛期決口，防凌防洪形勢(shì)十分嚴(yán)峻。2019 年9 月18 日，習(xí)近平總書記在鄭州主持召開黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)時(shí)指出，黃河“地上懸河”形勢(shì)嚴(yán)峻，上游寧蒙河段淤積形成新懸河。 新形勢(shì)下， 分析寧蒙河段淤積特點(diǎn)和原因，提出懸河治理對(duì)策，可為寧蒙河段治理提供重要參考。

一、淤積特點(diǎn)

寧蒙河段是沖積性河道，自地質(zhì)時(shí)期以來長(zhǎng)期存在河道淤積問題。 根據(jù)寧蒙河段1960 年以來實(shí)測(cè)水沙、地形斷面等資料，采用斷面法和輸沙率法計(jì)算沖淤量， 根據(jù)上游劉家峽、龍羊峽等水庫運(yùn)用情況劃分不同時(shí)段分析寧蒙河段淤積變化特點(diǎn)。1960—2018 年寧蒙河段年平均淤積量0.348 億t（見表1），其中寧夏河段沖刷0.011 億t，內(nèi)蒙古河段0.359 億t，淤積主要發(fā)生內(nèi)蒙古河段。

表1 寧蒙河段年均沖淤量 單位：億t

從不同時(shí)期變化看，1960—1968年、1969—1986 年、1987—2018 年 三個(gè)時(shí)段寧蒙河段年均沖淤量分別為-0.321 億t、0.197 億t、0.601 億t，淤積主要發(fā)生在1986 年以后。

從分段淤積變化看， 寧夏河段1960—1968 年 為 沖 刷 時(shí) 段，1969—1986 年、1987—2018 年為淤積時(shí)段，年均淤積量分別為0.013 億t 和0.076 億t，淤積量相對(duì)較??；同期內(nèi)蒙古河段淤積量分別為0.184 億t 和0.525 億t，占寧蒙河段淤積量的比例分別為93.7%和87.3%， 內(nèi)蒙古河段淤積是寧蒙河段淤積的主體。

1986 年后，內(nèi)蒙古河段淤積量增大， 且淤積主要集中在中水河槽，灘槽淤積分配比例發(fā)生了變化。 利用斷面法，計(jì)算內(nèi)蒙古沖積性河段（巴彥高勒至頭道拐河段）年均沖淤量結(jié)果見表2。 1962—1982 年河槽為沖刷時(shí)段，灘地為淤積時(shí)段；1982—1991 年、1991—2000 年、2000—2012 年3 個(gè)時(shí)段灘槽均為淤積時(shí)段，河槽淤積比例分別為56.2%、87.6%、76.1%；2012—2018 年河槽為沖刷時(shí)段，灘地為淤積時(shí)段。 持續(xù)的淤積使得河床高出地面，形成新懸河。

表2 巴彥高勒至頭道拐河段年均沖淤量 單位：億t

二、淤積原因

寧蒙河段淤積變化主要受水沙條件影響。 分析寧蒙河段水沙變化，剖析總結(jié)近期泥沙淤積量增大原因。

①干流汛期水量和大流量過程減少、水流輸沙動(dòng)力減弱，是寧蒙河段近期淤積量增大的主要原因。 寧蒙河段不同時(shí)期下河沿?cái)嗝嫜雌谌掌骄髁窟^程見圖1。 1968 年以前，下河沿?cái)嗝嬗忻黠@的伏汛、秋汛洪水過程， 大部分時(shí)間的流量在1 500 m3/s以上，水沙條件較為有利，汛期流量大于2 000 m3/s 以上的年均天數(shù)為54.0 天。 1969 年以后，隨著上游劉家峽水庫、 龍羊峽水庫先后投入運(yùn)用，兩個(gè)水庫在發(fā)揮水資源調(diào)節(jié)作用的同時(shí)，也使得汛期水量減少且流量過程趨于均勻，下河沿?cái)嗝娣?、秋汛洪水特征發(fā)生變化， 流量多在1 200 m3/s 以下，流量大于2 000 m3/s 的年均天數(shù)變?yōu)?.2 天。按照水流挾沙理論，大流量過程減少，導(dǎo)致水流輸沙動(dòng)力減弱，必然影響泥沙輸移，引發(fā)河道淤積。

圖1 不同時(shí)期下河沿汛期日均流量過程變化

②支流來沙量大、干流大流量過程減少，是寧蒙河段淤積的重要原因。寧蒙河段支流較多，來沙量較大的支流主要包括寧夏河段的清水河及內(nèi)蒙古河段的十大孔兌，1986—2018 年寧蒙河段支流年平均來沙量為0.58億t，主要集中在7—8 月，占同時(shí)期干流來沙量的95%。

高含沙洪水對(duì)寧蒙河段淤積影響較大，但淤積表現(xiàn)卻因干流水沙條件不同而大有不同。 以內(nèi)蒙古巴彥高勒至頭道拐河段為例，1960—1968 年巴彥高勒干流來水量為87.0 億m3，來沙量為0.746 億t， 支流來沙量為0.207 億t， 其中7—8 月支流來沙中有58.0%約0.12 億t 來沙量遭遇巴彥高勒1 000 m3/s 以下流量過程， 相應(yīng)干流河道年均淤積量為0.225 億t；1987—2018 年，7—8 月巴彥高勒干流總來水量為32.4 億m3， 來沙量為0.203 億t， 其中7—8 月支流來沙中有96.0%約0.19億t 來沙量遭遇巴彥高勒1 000 m3/s 以下流量過程，相應(yīng)干流河道年均淤積量為0.351 億t，與1968 年以前相比淤積量明顯增大。 可見，支流來沙時(shí)和來沙后，不遭遇干流大水導(dǎo)致泥沙淤積量增大， 支流入?yún)R口淤積導(dǎo)致干流河道形態(tài)惡化， 進(jìn)一步影響干流泥沙輸移。

三、治理對(duì)策

根據(jù)寧蒙河段淤積原因剖析，結(jié)合治黃實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本研究提出寧蒙河段新懸河綜合治理措施與 “增水、減沙，調(diào)水調(diào)沙”的治理思路。

①實(shí)施灌區(qū)節(jié)水和跨流域調(diào)水，增加河道內(nèi)輸沙水量。 有關(guān)研究表明， 寧蒙河段若要維持較低淤積水平， 需要河段出口頭道拐斷面年均水量保持在120 億m3左右。 1986年以后， 寧蒙河段進(jìn)口下河沿?cái)嗝娴难雌谒繛?47 億m3， 出口頭道拐斷面汛期水量為69 億m3，汛期輸沙水量嚴(yán)重不足。 需加強(qiáng)寧蒙灌區(qū)節(jié)水力度，減少區(qū)間耗水。 此外，由于黃河為資源性缺水， 可通過南水北調(diào)西線調(diào)水增加河道內(nèi)外水量，解決黃河上中游地區(qū)缺水問題，實(shí)現(xiàn)還水于河。

②建設(shè)黑山峽水庫，恢復(fù)進(jìn)入寧蒙河段的中常洪水過程，協(xié)調(diào)干支流水沙關(guān)系，稀釋支流高含沙洪水。 蘭州以上的黃河干流來水占寧蒙河段來水量的95%，黑山峽水庫位于甘肅與寧夏交界河段， 與寧蒙河段距離近，地理位置優(yōu)越。 通過建設(shè)高壩大庫反調(diào)節(jié)上游流量過程，在汛期特別是7—8 月支流高含沙洪水期放大流量過程， 以協(xié)調(diào)干支流水沙關(guān)系，對(duì)遏制寧蒙河段淤積、保障防凌防洪安全具有重要作用。

③加大上游支流特別是內(nèi)蒙古十大孔兌和上游沙漠區(qū)的綜合治理力度， 減少進(jìn)入內(nèi)蒙古河段泥沙量。寧蒙河段泥沙來源包括干流、區(qū)間支流和入黃風(fēng)積沙，其中區(qū)間匯入的清水河、十大孔兌等支流來沙量以及兩岸沙漠地區(qū)的入黃風(fēng)積沙量較大，約占50%， 且區(qū)間支流來沙粒徑較粗，對(duì)河道淤積危害較大。 對(duì)黃河上游的支流特別是十大孔兌進(jìn)行水土流失綜合治理，減少入黃泥沙特別是入黃粗泥沙，對(duì)于減少內(nèi)蒙古河道淤積具有十分重要的作用。

④通過高標(biāo)準(zhǔn)堤防建設(shè)、河道治理和挖河疏浚等措施， 增加河道排洪、防洪能力。 寧蒙河段近期加強(qiáng)了堤防工程建設(shè)， 防洪標(biāo)準(zhǔn)基本達(dá)到20 年一遇～50 年一遇， 但目前堤防工程還存在一些薄弱環(huán)節(jié)， 如河道整治工程不足、 河勢(shì)未能得到有效控制等，威脅兩岸防洪安全。 應(yīng)進(jìn)一步建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)堤防， 完善河道整治工程建設(shè)， 實(shí)施支流入?yún)R口等局部河段挖河疏浚工程， 盡可能提高河道排洪、防洪能力。

四、結(jié) 論

寧蒙河段淤積主要集中在內(nèi)蒙古河段，是寧蒙河段淤積的主體。 20世紀(jì)80 年代以后寧蒙河段淤積量增大， 干流汛期水量和大流量過程減少，水流輸沙動(dòng)力減弱。 通過加強(qiáng)干流大流量過程、增強(qiáng)支流泥沙輸送效果，按照“增水、減沙，調(diào)水調(diào)沙”的治理思路采取綜合性措施進(jìn)行治理，可有效實(shí)現(xiàn)寧蒙河段新懸河治理，保障兩岸地區(qū)安全穩(wěn)定發(fā)展。 ■