黃河下游縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象研究進(jìn)展與展望

關(guān)鍵詞：不均衡調(diào)整；“駝峰”現(xiàn)象；侵蝕基準(zhǔn)面；溯源沖淤；黃河下游

0引言

河流不均衡調(diào)整指的是因沖淤變化的空間不均勻而在縱向上主要表現(xiàn)出的縱比降調(diào)整和橫向上表現(xiàn)出的灘槽水沙交換、主槽展寬或縮窄。沖積河流的不均衡調(diào)整現(xiàn)象在多沙河流中表現(xiàn)得較為顯著，如中國北方的黃河、渭河，美國西部的Colorado河等。黃河下游河道具有多沙河流的特殊性，存在強(qiáng)烈的河床沖淤及不均衡調(diào)整現(xiàn)象，即隨著外部的擾動(dòng)河流系統(tǒng)在短時(shí)間和中等時(shí)間尺度處于不斷調(diào)整的非穩(wěn)態(tài)過程中，是泥沙科學(xué)領(lǐng)域最復(fù)雜、最難解釋的現(xiàn)象之一。通過梳理已有研究成果，黃河下游不均衡調(diào)整現(xiàn)象發(fā)生位置見圖1，不均衡調(diào)整現(xiàn)象大致概括為5種類型，見表1。

各類不均衡調(diào)整現(xiàn)象中，“洪峰增值”現(xiàn)象主要發(fā)生在花園口以上河段，指小浪底一花園口河段（小花段）出現(xiàn)了下斷面的洪峰流量明顯大于上斷面的特殊現(xiàn)象，已有研究從不同角度揭示了其內(nèi)在機(jī)理，盡管該河段過流能力逐年增大，但“洪峰增值”現(xiàn)象依然突出；橫向上灘槽水沙交換、坍岸及嫩灘發(fā)育等與洪水過程、局部灘槽地形等關(guān)系密切，游蕩型河段調(diào)整尤其劇烈：河口段灘涂及海岸線的發(fā)育或蝕退，受到河流與潮流、潮汐的共同作用，有其特殊性。其中，發(fā)生“瓶頸”或“駝峰”現(xiàn)象時(shí)，主槽過流能力相對(duì)于上下游河段明顯偏小，這是黃河下游縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象的突出表現(xiàn)。

黃河下游河道縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象有利有弊。1999年小浪底水庫投入運(yùn)用以來下游河道持續(xù)沖刷，過流能力增大，大大減小了下游的防洪壓力。雖然引起了河床降低致使取水閘無法引水、灘地崩塌、河口來沙減少致使造陸減緩等局部問題，但是河道沖刷帶來的整體防洪效益十分顯著?？傮w來看，由沖刷引起的不均衡調(diào)整利大于弊：由淤積引起的不均衡調(diào)整則反之，河道淤積增大了下游河道的防洪壓力，嚴(yán)重危害人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

本文主要關(guān)注對(duì)黃河下游防洪安全有全局影響的河床縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象以及其“駝峰”現(xiàn)象。首先，從特征表現(xiàn)、影響因素、規(guī)律3個(gè)方面闡述黃河下游河道的縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象。然后，從現(xiàn)象及特點(diǎn)、形成原因、治理措施3個(gè)方面介紹“駝峰”現(xiàn)象。最后，對(duì)二者涉及的泥沙科學(xué)問題、解決問題的可能性及路徑進(jìn)行展望。通過回顧、總結(jié)黃河下游河道不均衡調(diào)整現(xiàn)象的研究進(jìn)展，旨在形成對(duì)不均衡調(diào)整現(xiàn)象的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，明晰問題所在，以期采取有效措施減少淤積，抑制河道抬升，長期維持河道的防洪效益。

1黃河下游的縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象

1.1黃河下游縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象的特點(diǎn)

黃河下游的縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象具有如下突出表現(xiàn)：

1）汛期高含沙洪水期主要發(fā)生淤積。淤積過程中，下游河道輸沙過程由超飽和輸沙逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶廨斏常罅磕嗌秤俜e在游蕩型河段，過渡型河段淤積較少，彎曲型河段沖淤基本平衡。

2）非汛期清水下泄易發(fā)生沖刷或上沖下淤。泥沙從游蕩型河段沖起，流量較大時(shí)下游河道輸沙過程由次飽和輸沙逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶廨斏?，彎曲型河段基本為平衡輸沙；流量較小時(shí)在過渡型或彎曲型河段發(fā)生淤積。

3）小浪底水庫運(yùn)行以后，游蕩型河段特別是花園口以上河段是水庫下泄水沙的直接承接區(qū)，清水沖刷、渾水淤積的自我調(diào)節(jié)特征十分明顯，水庫排沙時(shí)滯留部分泥沙，清水沖刷時(shí)又為輸沙提供沙源。

4）無論沖刷過程還是淤積過程，無論時(shí)間上還是空間上，河道不均衡調(diào)整的方向和目標(biāo)是一致的，即都是朝著平衡狀態(tài)或穩(wěn)定狀態(tài)前進(jìn)的，且其調(diào)整相對(duì)于水沙條件等外部擾動(dòng)的變化具有時(shí)間上的滯后性，大沖大淤的游蕩型河段尤其突出。

5）從不同水文年沖淤量在縱向上的分布差異表現(xiàn)來看，黃河下游的縱向不均衡調(diào)整可分為7種類型：全線沖刷、全線淤積、上沖下淤、上淤下沖、兩邊沖中間淤、兩邊淤中間沖、沖淤交替（見圖2，其中：花夾段為花園口一夾河灘河段，夾高段為夾河灘一高村河段，高孫段為高村一孫口河段，孫艾段為孫口一艾山河段，艾濼段為艾山一濼口河段，濼利段為濼口一利津河段）。這些不均衡調(diào)整類型囊括了“沖河南、淤山東”“淤河南、沖山東”等多種沖淤分布類型。沖淤分布的多樣性也反映了黃河下游不均衡調(diào)整的復(fù)雜性。不均衡調(diào)整不僅會(huì)使河道比降發(fā)生改變，而且會(huì)引起河寬、水深、河相系數(shù)、平灘面積、平灘流量甚至局部河段河型的改變。

6）部分河段嚴(yán)重淤積，使得其主槽過流能力相對(duì)于上下游河段明顯偏小，形成“瓶頸”或“駝峰”現(xiàn)象，制約了小浪底水庫排放較大流量洪水，影響主槽排洪輸沙功能的充分發(fā)揮，這是黃河下游縱向不均衡調(diào)整的重要表現(xiàn)。

1.2黃河下游縱向不均衡調(diào)整的影響因素

黃河下游縱向不均衡調(diào)整的影響因素分為：進(jìn)口水沙條件、出口侵蝕基面以及河床邊界條件。進(jìn)口水沙條件的變異，既有年際間水沙條件的變化，也有年內(nèi)汛期與非汛期水沙條件的變化，這些變化將影響河道的沿程沖淤量；出口利津水位是持續(xù)抬升、持續(xù)下降，還是交替變化或維持不變，對(duì)河道的沿程及溯源沖淤均有影響：黃河下游上寬下窄、上陡下緩的地形邊界條件也會(huì)影響不均衡調(diào)整過程。

1）進(jìn)口水沙條件是黃河下游河道不均衡調(diào)整及河床演變的主導(dǎo)因素。對(duì)于來水來沙條件，年際差異、年內(nèi)汛期與非汛期差異可能非常大，會(huì)直接決定河道不均衡調(diào)整的方向，影響不均衡調(diào)整的速度。各水文年內(nèi)，當(dāng)多水多沙及少水多沙時(shí)，河道易于淤積，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e減小、縱比降增大的方向調(diào)整，來水來沙量越大，不均衡調(diào)整速度越快：多水少沙時(shí)，河道易于沖刷，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e增大、縱比降減小的方向調(diào)整，來水越多、來沙越少，不均衡調(diào)整速度越快；少水少沙時(shí)，通常不會(huì)發(fā)生劇烈的沖淤。下游河道汛期來沙量往往較非汛期大得多，汛期河道不均衡調(diào)整的速度也比非汛期快。

水沙條件對(duì)河道縱向不均衡調(diào)整的影響，不僅包含了流量、含沙量、輸沙率等因素的影響，實(shí)質(zhì)上也同時(shí)隱含了床沙及懸沙級(jí)配、床面形態(tài)、河道阻力等因素的影響。要同時(shí)量化這些因素的影響，涉及河流動(dòng)力學(xué)及河床演變學(xué)等諸多方面，即便最為前沿的數(shù)學(xué)模型目前也難以做到，主要原因是河道不均衡調(diào)整過程涉及很多泥沙問題，如水流挾沙力以及懸沙級(jí)配的沿程調(diào)整過程、黃河下游細(xì)顆粒泥沙引起的挾沙力多值性、床面形態(tài)變化引起的河道阻力等。

學(xué)者們基于實(shí)測水沙資料分析黃河下游河道的縱向不均衡調(diào)整，得出了諸多結(jié)論：黃河下游以自上而下的沿程沖淤為主，流量較大則自上而下沖刷強(qiáng)度減小，流量較小則上沖下淤：流量大于800m3/S時(shí)，花園口上游明顯沖刷，下游明顯淤積：不同的水沙組合區(qū)間對(duì)應(yīng)下游河段不同的沖淤狀態(tài)：一定流量的低含沙洪水，就全下游來說可以產(chǎn)生沖刷，但對(duì)艾山以下河段來說往往發(fā)生淤積；上沖下淤還是上淤下沖，主要取決于上下游輸沙能力的對(duì)比，若上段輸沙能力過小，則會(huì)發(fā)生淤積，對(duì)河南段不利，若上段輸沙能力增大過多、沖刷多，則可能使山東段淤積；洪峰流量為8000～15000m3/S時(shí)，黃河下游沖淤強(qiáng)度變化不大；總體上汛期上淤下沖，并且越往上游淤積量越大，越往下游沖刷量越大，非汛期則相反：下游河道在非汛期流量小、含沙量低，主要表現(xiàn)為沖刷，存在沖河南淤山東的特點(diǎn)。

根據(jù)水沙條件計(jì)算沖淤量是預(yù)測河道演變、分析河道不均衡調(diào)整特征的基礎(chǔ)工作。沖淤量計(jì)算常用的方法有輸沙率法、斷面法、經(jīng)驗(yàn)公式法、數(shù)學(xué)模型法等，如何根據(jù)較少的實(shí)測資料快速地得到更準(zhǔn)確的沖淤量，是判斷方法優(yōu)劣的關(guān)鍵?；趶埣t武挾沙力公式計(jì)算黃河下游各河段的沖淤量，所需資料較少，預(yù)測精度較高，且方法簡便，是目前諸多方法中頗具優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用前景的一種沖淤量計(jì)算方法，尤其適用于黃河下游輸沙及河道演變研究。王光謙等應(yīng)用不恒定不平衡泥沙數(shù)學(xué)模型模擬了游蕩型河道復(fù)雜的動(dòng)態(tài)的沖淤演變過程，證實(shí)了在含沙量不高、過程相對(duì)簡單的水沙作用下，游蕩型河道會(huì)向單一彎曲型轉(zhuǎn)化，該研究給后來者以深刻啟發(fā)，頗具代表性。

有關(guān)研究表明，黃河下游河道的不均衡調(diào)整受水沙條件的影響很大，水沙條件的多樣性使得同時(shí)存在多種沿程沖淤分布模式：沖河南淤山東、淤河南沖山東或者其他模式，對(duì)應(yīng)的水沙條件存在較大差異，但是對(duì)于不同模式的產(chǎn)生機(jī)制，目前認(rèn)識(shí)還比較模糊，缺乏統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。利用水沙條件計(jì)算得到正確的沖淤量，模擬出河道復(fù)雜的動(dòng)態(tài)演變過程，也是不均衡調(diào)整研究需要突破的地方。

2）黃河河口段來水量少、來沙量大、河口延伸速度快，河口的沖淤演變還會(huì)對(duì)黃河下游河道侵蝕基準(zhǔn)面產(chǎn)生影響。河口侵蝕基面直接影響沖積性河流的河道縱比降，進(jìn)而影響河流演變過程。在黃河下游河道的長期演變過程中（尤其是黃河下游改道），河口侵蝕基準(zhǔn)面或河長所發(fā)揮的作用是巨大的。王愷沈研究了1450-1975年黃河下游演變狀況，張仁等研究了1194-1855年、1934-1975年黃河下游演變狀況，基于長時(shí)間的分析，均認(rèn)為溯源淤積，即河口不斷延長（相對(duì)侵蝕基面抬高）對(duì)黃河下游河道演變起主要作用。

目前學(xué)者們對(duì)黃河下游溯源沖淤影響范圍的研究，主要針對(duì)的是幾十年到上百年的短期溯源影響。短期內(nèi)，河口侵蝕基面或河長是否起決定性作用是存在爭議的。謝鑒衡研究了1919-1975年、陸中臣等研究了1954-1983年的黃河下游演變狀況，認(rèn)為河口的溯源淤積對(duì)河道演變起主要作用。更多的學(xué)者，如周文浩等、景可、尹學(xué)良等、師長興等、彭俊等基于對(duì)較短序列的資料分析認(rèn)為，短期內(nèi)沿程淤積對(duì)黃河下游河道演變起主要作用。

利津水位作為黃河下游的侵蝕基準(zhǔn)面主要通過溯源沖淤對(duì)黃河下游河道的不均衡調(diào)整產(chǎn)生影響，隨著利津水位的調(diào)整變化，河道將發(fā)生相應(yīng)的溯源沖淤。利津水位抬升將引起河道的溯源淤積，利津水位下降將引起河道的溯源沖刷。沿程沖淤與溯源沖淤的耦合作用共有4種概化模式（見圖3），每種模式的河床沖淤演變規(guī)律不同：沿程淤積與溯源淤積共同作用下，河床上下游均發(fā)生淤積抬升：沿程沖刷與溯源沖刷共同作用下，河床將沖刷下降：沿程淤積與溯源沖刷共同作用下，河床上淤下沖，河道比降增大：沿程沖刷與溯源淤積共同作用下，河床上沖下淤，河道比降減小。

雖然一些學(xué)者建立了考慮溯源沖淤影響的黃河下游河道演變模型，為同時(shí)模擬黃河沿程及溯源沖淤提供了有益啟發(fā)，便于展示不同水沙條件下的溯源淤積長度，但是其理論方程較理想化。迄今為止，沿程沖淤與溯源沖淤對(duì)河道影響的比例，尚無明確結(jié)論。

3）黃河下游河道具有上寬下窄的平面特征及上陡下緩的縱剖面特征（見圖4）。下游河道最寬達(dá)20km，最窄處為艾山卡口，寬僅275m，游蕩段、過渡段、彎曲段主槽寬度依次為1.0～3.5、0.5～1.6、0.3～0.8km；花園口一高村河段（花高段）比降約0.186‰，高村一艾山河段（高艾段）比降約0.123%，艾山以下約0.100%。河道地形沿程變化，通過改變挾沙能力來進(jìn)行河道的沖淤及不均衡調(diào)整。平面上寬下窄，使同條件下的河道上游水深小于下游水深，水流挾沙能力沿程增大；縱剖面上陡下緩，使同條件下的河道上游流速大于下游流速，水流挾沙能力沿程減小。平面與縱剖面的特征對(duì)河道不均衡調(diào)整的作用相反，互為制約。前者使挾沙能力沿程增大，引起河床沖刷，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e增大、縱比降減小的方向調(diào)整：后者使挾沙能力沿程減小，引起河床淤積，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e減小、縱比降增大的方向調(diào)整。

地形對(duì)河道不均衡調(diào)整的影響，本質(zhì)上反映了河道形態(tài)變化引起的挾沙力的調(diào)整對(duì)河道沖淤的影響。平面的差異受河道堤防影響很大，縱向上比降的變化則與河口侵蝕基準(zhǔn)面或河長有關(guān)。寬河與窄河之爭，實(shí)際上反映的就是平面形態(tài)對(duì)不均衡調(diào)整的影響。馬睿等、Li等比較了不同水沙條件下寬河及窄河兩種治理方案對(duì)黃河下游沖淤演變的影響，認(rèn)為窄河方案更有利于河床減淤，這是將平面形態(tài)影響研究由定性向定量邁出的重要一步?？v剖面方面，多側(cè)重于研究水沙條件及沖淤對(duì)縱剖面及比降的影響，鮮見黃河下游縱比降調(diào)整對(duì)沖淤影響的研究。整體來看，河道形態(tài)對(duì)河道演變的影響，定量研究結(jié)論較少，需進(jìn)一步深入研究。

綜上，可歸納出3個(gè)影響黃河下游河道不均衡調(diào)整的因素（見圖5）。進(jìn)口多水少沙、利津水位持續(xù)下降、平面上寬下窄的特點(diǎn)易使河道發(fā)生沖刷，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e增大、縱比降減小的方向調(diào)整；進(jìn)口多水多沙或少水多沙、利津水位持續(xù)上升、縱剖面上陡下緩，易使河道淤積，使河道向過水?dāng)嗝婷娣e減小、縱比降增大的方向調(diào)整；進(jìn)口少水少沙、利津水位升降交替變化或維持不變，易使河道形態(tài)保持相對(duì)平衡。游蕩型及過渡型河段使河道易沖易淤，導(dǎo)致過水?dāng)嗝婷娣e增減、縱比降減小或增大：彎曲型河段則易使河道保持相對(duì)平衡即弱平衡。

1.3黃河下游縱向不均衡調(diào)整的規(guī)律

張?jiān)h等統(tǒng)計(jì)黃河下游河道近50a的實(shí)測資料，表明沖淤主要集中在高村以上河段：劉燕等比較了4個(gè)黃河下游非漫灘高含沙洪水方案，發(fā)現(xiàn)含沙量越高其沿程衰減幅度越大，花園口以上河段含沙量調(diào)整較大，中粗沙含沙量沿程衰減快，細(xì)沙含沙量沿程衰減慢，在淤積量的沿程分布上，粗沙主要淤積在花園口以上河段：王彥君發(fā)現(xiàn)淤積期和沖刷期黃河下游單位河長主槽累計(jì)沖淤量均呈沿程指數(shù)衰減趨勢(shì)：景喚等基于沖積系統(tǒng)趨衡響應(yīng)模型計(jì)算了1960-1964年黃河下游河道的沿程沖刷深度，沖刷深度沿程衰減。這些研究表明，與黃河下游河道沖淤相關(guān)的一些物理量具有沿程衰減的特性。

實(shí)際上的沖淤沿程變化過程非常復(fù)雜，多數(shù)年份黃河下游的沖淤不是一個(gè)單調(diào)的沿程變化過程，而是有沖有淤。即便在水文年內(nèi)全線沖刷或全線淤積，沖淤也很可能不是沿程單調(diào)變化，因?yàn)檠雌诤头茄雌趤硭畞砩硹l件存在差異，所以不同河段在不同時(shí)段有沖有淤，只是各河段總的沖刷大于淤積，或各河段總的淤積大于沖刷，才呈現(xiàn)出全線沖刷或全線淤積的特點(diǎn)。在小浪底水庫汛期及非汛期不同運(yùn)用方式影響下，下游河道表現(xiàn)出復(fù)合式的沿程沖淤變化過程，兩種沖淤過程的疊加決定了下游河道水文年內(nèi)的沖淤分布。汛期及非汛期交替往復(fù)的水沙過程與沖淤量的沿程分布之間有何定量關(guān)系，尚缺乏系統(tǒng)研究。

2“瓶頸”河段的“駝峰”現(xiàn)象

2.1“駝峰”現(xiàn)象及特點(diǎn)

黃河下游平灘流量整體呈現(xiàn)上大下小的格局（見圖6）。隨著河道的沖淤調(diào)整，各河段平灘流量發(fā)生變化，特別是在持續(xù)淤積條件下，主槽不斷萎縮，形成了平灘流量最小的“瓶頸”河段。該段主槽過流能力相對(duì)于其上、下游明顯偏小，這種現(xiàn)象稱為“駝峰”現(xiàn)象，是黃河下游河道縱向不均衡調(diào)整中的典型現(xiàn)象。最近的“駝峰”現(xiàn)象從1994年開始出現(xiàn)，至2002年發(fā)展成為明顯的“駝峰”現(xiàn)象。

“駝峰”現(xiàn)象會(huì)使同樣流量的水位偏高，為避免下游漫灘，小浪底水庫不得不減小下泄流量，嚴(yán)重制約小浪底水庫的調(diào)水調(diào)沙運(yùn)用：同時(shí)，長期缺少大流量運(yùn)用，作為洪水宣泄通道的主槽持續(xù)萎縮，“二級(jí)懸河”態(tài)勢(shì)進(jìn)一步加劇，排洪能力大幅降低，造成中常洪水漫灘，增大“橫河”“滾河”“斜河”概率，對(duì)黃河下游防洪安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著小浪底水庫進(jìn)入運(yùn)用后期及攔沙庫容的減少，這類問題將更為突出。

基于現(xiàn)有研究，“駝峰”河段的特點(diǎn)可歸納為如下2個(gè)：

1）“駝峰”河段易淤難沖。淤積時(shí)，“駝峰”河段單位河長的淤積量與上游河段相差不多，但遠(yuǎn)大于下游河段單位河長淤積量：沖刷時(shí)，“駝峰”河段的單位河長沖刷量遠(yuǎn)小于上游河段，而略大于下游河段。“駝峰”河段難以沖刷與河床黏土含量較高有關(guān)，床沙質(zhì)級(jí)配中小于0.025mm的占比達(dá)20%。

2）“駝峰”位置不斷變化。由圖6（b）可知，近年來，隨著下游河道的持續(xù)沖刷，“駝峰”頂點(diǎn)隨著水沙條件變化不斷下移，“駝峰”現(xiàn)象逐漸減弱，頂點(diǎn)位置已從2002年的高村河段下移到2018年的孫口附近。

2.2“駝峰”現(xiàn)象形成原因

現(xiàn)有研究將“駝峰”現(xiàn)象的形成原因歸納為3個(gè)方面：

1）歷史沖淤。由1952-2021年黃河下游河道沖淤量統(tǒng)計(jì)（見圖7）可知，“駝峰”河段淤積量大，1952-1999年高孫段累計(jì)淤積13.54億m3、孫艾段累計(jì)淤積2.74億m3。1986年龍羊峽水庫建成后，黃河下游河道年來水量逐年減小，河道淤積萎縮，主槽大幅抬升，過水?dāng)嗝婷娣e及過流能力大幅度減小。2000-2021年高孫段累計(jì)沖刷2. 82億m3、孫艾段累計(jì)沖刷0.92億m3，表明過渡型河段20世紀(jì)中期以來淤積的大部分泥沙仍在河床中，小浪底運(yùn)用以來，高孫段沖刷量僅占1952年以來前期淤積量的20.84%，孫艾段沖刷量僅占前期淤積量的33.71%。

2）邊界及地形影響。高艾段位于黃河桃花峪、東壩頭沖積扇的疊加區(qū)，決定了該河段河床仍處于抬升中。銅瓦廂決口后形成的東壩頭沖積扇，經(jīng)過160多a的發(fā)展，沖積扇頂點(diǎn)已經(jīng)從高村附近發(fā)展到孫口、艾山一帶，主槽平均河底高程存在微臺(tái)階，不易沖刷。小浪底水庫運(yùn)行前的1960-1999年，高村、孫口、艾山3站累計(jì)抬升1.18、1.12、1.74m，下游河床抬升速度明顯大于上游，使河道縱比降趨緩，小浪底水庫運(yùn)行后，河床抬升速度減小。此外，“駝峰”河段上寬下窄、上陡下緩，是游蕩型向彎曲型過渡的河段，還可能是汛期、非汛期水沙條件交替變化導(dǎo)致的沿程沖淤交替變化區(qū)，以及沿程沖刷與溯源沖刷的交匯區(qū)。

3）不利的水沙搭配關(guān)系?！榜劮濉钡男纬珊桶l(fā)展與水沙搭配關(guān)系密切相關(guān)（見圖8）。

水多沙多時(shí)，河道自上而下發(fā)生淤積，平灘流量自上而下減小，但不形成“駝峰”：水少沙多時(shí)會(huì)形成“駝峰”，水少沙少時(shí)“駝峰”明顯，僅在水多沙少時(shí)“駝峰”現(xiàn)象得到改善。此外，引水加重了不利的水沙關(guān)系，更易促使“駝峰”形成。

目前，多數(shù)研究都集中在水沙條件對(duì)“駝峰”的影響上。夏軍強(qiáng)等分析了近期黃河下游各河段平灘流量的變化過程，所得結(jié)果較好地描述了平灘流量在高艾段較小，在其上游游蕩段及下游彎曲段較大的“駝峰”現(xiàn)象；黃飛揚(yáng)等通過分析“駝峰”河段排沙比與來水來沙條件之間的關(guān)系，認(rèn)為“駝峰”河段達(dá)到?jīng)_淤平衡時(shí)的來沙系數(shù)為0.01（kg·S）/m6;李肖男等利用一維水沙數(shù)學(xué)模型開展了長歷時(shí)尺度的下游河道模擬研究，防護(hù)堤窄河治理模式下過渡河段有明顯的“駝峰”現(xiàn)象；王彥君通過實(shí)測資料分析發(fā)現(xiàn)不同來水來沙條件對(duì)高村以上河段沖淤的影響具有明顯差異，小水期水流流量減小，沖刷只能發(fā)展至夾河灘附近，加重了“駝峰”河段的形成。這些研究主要基于已有資料定性分析，定量的研究較少。

綜上，“駝峰”現(xiàn)象的形成既有歷史原因，也有邊界及地形影響，但歸根結(jié)底還是源于不利的水沙搭配關(guān)系。對(duì)“駝峰”河段的歷史演變過程、“駝峰”頂點(diǎn)位置的遷移規(guī)律以及未來的演變趨勢(shì)，仍缺乏深刻的機(jī)理性認(rèn)識(shí)。

2.3治理措施

基于已有研究，“駝峰”河段的治理措施可歸納為4個(gè)方面：

1）調(diào)水調(diào)沙。通過調(diào)整小浪底水庫下泄水流，繼續(xù)加大水流的輸沙能力，沖刷“駝峰”河段淤積在河床底部的泥沙。

2）機(jī)械挖泥?？衫脵C(jī)械手段疏浚河道，然后借助小浪底水庫水沙調(diào)度運(yùn)用，長期維持挖出的河槽。

3）河道滯沙。黃河下游花園口以上河段主槽規(guī)模大，具有天然滯洪調(diào)沙功能，將該河段作為滯沙河段，制造出有利于“駝峰”河段泥沙輸運(yùn)的水沙搭配關(guān)系，維持“駝峰”河段不淤。遇有利條件時(shí)，帶走滯留泥沙，維持下游河道穩(wěn)定不淤的狀態(tài)。

4）降低下游基準(zhǔn)面。如優(yōu)化“駝峰”河段下游東平湖水庫運(yùn)用方式，使洪水沖刷艾山以下河道，降低“駝峰”河段的侵蝕基準(zhǔn)面高程；通過治理河口，降低下游河道整體的侵蝕基準(zhǔn)面。

3問題及展望

黃河下游河道縱向不均衡調(diào)整及“駝峰”現(xiàn)象研究仍存在突出的科學(xué)問題亟待解決：

1）縱向不均衡調(diào)整的形成機(jī)理問題。黃河下游的沖淤情形非常復(fù)雜，由前述不同沖淤模式可知，除了全線沖刷和全線淤積外，還有同時(shí)包含沖刷及淤積的其他5種模式，說明有沖有淤才是常態(tài)。含沙量沿程變化方程只能反映含沙量的單調(diào)變化，僅能描述沿程沖刷或沿程淤積過程。先淤后沖、先沖后淤甚至沖淤交替，如何用數(shù)學(xué)方程描述？沖淤狀態(tài)間相互轉(zhuǎn)換的過渡位置在哪？汛期及非汛期交替往復(fù)的水沙過程對(duì)沖淤模式有何影響？“駝峰”河段沖淤交替多發(fā)，是否源于處于沖淤轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)？

2）溯源沖淤與沿程沖淤的影響區(qū)分及侵蝕基面的影響量化問題。溯源沖淤對(duì)黃河下游河道的影響范圍多大，如何區(qū)分溯源沖淤的影響與沿程沖淤的影響，二者對(duì)河道沖淤的貢獻(xiàn)率分別為多少，仍然未知。不妨設(shè)想當(dāng)利津水位降到多少時(shí)，可以保證在當(dāng)前的水沙條件下下游河道不發(fā)生淤積，這對(duì)于認(rèn)識(shí)溯源沖淤的影響會(huì)有幫助。水庫的溯源沖淤現(xiàn)象非常明顯，水庫沖淤平衡時(shí)淤積體將形成平衡比降。渭河下游河道受潼關(guān)高程升高的影響，溯源淤積嚴(yán)重。類比水庫及渭河的溯源沖淤現(xiàn)象，研究黃河下游河道的平衡比降，分析利津水位對(duì)黃河下游河道溯源沖淤的影響，值得嘗試。不僅溯源沖淤與沿程沖淤難以區(qū)分，而且出口侵蝕基準(zhǔn)面的影響作用也難以量化。侵蝕基準(zhǔn)面導(dǎo)致的河床調(diào)整是否會(huì)被來水來沙條件掩蓋？就黃河下游出口侵蝕基準(zhǔn)面而言，利津水位與流量成密切的相關(guān)關(guān)系，較難說明河床調(diào)整的原因是流量的變化還是侵蝕基準(zhǔn)面的升降。

3）“駝峰”河段形成及遷移規(guī)律的定量描述問題?！榜劮濉焙佣蔚男纬稍驈?fù)雜，對(duì)其遷移規(guī)律目前僅有少數(shù)定性認(rèn)識(shí)，缺乏定量描述。如何建立從機(jī)理上科學(xué)描述其遷移規(guī)律的數(shù)學(xué)方程？在目前及未來水沙條件下，“駝峰”現(xiàn)象可以消除嗎？僅靠水庫的調(diào)節(jié)運(yùn)用是否可以消除？如果可以，多久可以消除，怎樣的水庫運(yùn)用方式最優(yōu)？若僅靠水庫調(diào)節(jié)無法消除，采取怎樣的治理措施最優(yōu)？這些問題尚無答案。

根據(jù)多年的水沙數(shù)據(jù)擬合得到“駝峰”河段高村、孫口、艾山等水文站的平灘流量與汛期或年平均流量、來沙系數(shù)、歷時(shí)的關(guān)系，再通過聯(lián)立各站平灘流量的遷移與水沙條件的關(guān)系，分析得到“駝峰”頂點(diǎn)的遷移特點(diǎn)。求出“駝峰”頂點(diǎn)遷移到艾山站時(shí)對(duì)應(yīng)的水沙條件，認(rèn)為該水沙條件就是“駝峰”現(xiàn)象消失需要滿足的條件。還可判斷通過水庫的調(diào)節(jié)運(yùn)用能否實(shí)現(xiàn)該水沙條件，若不能實(shí)現(xiàn)，則可結(jié)合挖沙等措施，篩選使“駝峰”現(xiàn)象消失的最優(yōu)措施組合。

4結(jié)束語

研究黃河下游不均衡調(diào)整現(xiàn)象及“駝峰”現(xiàn)象的最終目的是為了減少河道淤積、抑制河床抬升、消除“駝峰”現(xiàn)象，增大“駝峰”河段過流能力。本文梳理了黃河下游不均衡調(diào)整現(xiàn)象及“駝峰”現(xiàn)象的研究進(jìn)展，給出了不均衡調(diào)整的明確定義，即空間沖淤分布的不均勻性，并依次從縱向不均衡調(diào)整現(xiàn)象、“駝峰”現(xiàn)象、存在的科學(xué)問題3個(gè)方面進(jìn)行了論述，得到如下結(jié)論。

1）黃河下游河道的沿程不均衡調(diào)整現(xiàn)象，受進(jìn)口水沙條件、侵蝕基準(zhǔn)面、河道邊界條件的共同影響。目前研究主要集中在水沙條件對(duì)不均衡調(diào)整現(xiàn)象的影響上，但對(duì)形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)還比較模糊，地形對(duì)不均衡調(diào)整的影響也不明確。如何利用水沙條件計(jì)算得到正確的沖淤量，模擬出河道復(fù)雜的動(dòng)態(tài)演變過程，是不均衡調(diào)整研究的方向。沿程沖淤與溯源沖淤的影響還難以區(qū)分，出口侵蝕基準(zhǔn)面的影響作用還無法量化。

2）“駝峰”河段嚴(yán)重威脅防洪安全，其形成既有歷史原因，也有邊界及地形的影響，根本上還是與不利的水沙搭配有關(guān)?！榜劮濉焙佣我子匐y沖，且位置會(huì)發(fā)生遷移變化?！榜劮濉焙佣慰赏ㄟ^調(diào)水調(diào)沙、機(jī)械挖泥、滯沙、降低侵蝕基準(zhǔn)面4個(gè)方面進(jìn)行治理?！榜劮濉毖芯恳再Y料分析為主，對(duì)“駝峰”河段的遷移規(guī)律、響應(yīng)機(jī)制及演變趨勢(shì)仍缺乏深刻的機(jī)理性認(rèn)識(shí)。