对黄河下游窄河段河道治理的思考

·治黄论坛·　对黄河下游窄河段河道治理的思考　薛儒生　（山东黄河河务局）　黄河是一条举世闻名的多泥沙河流，因　其水少、沙多、水沙关系不协调，致使下游　河道表现出“善淤、善徙、善决”的特点，　由此带来了异常复杂的下游防洪安全问题和　河道治理问题。泥沙及河道冲淤是黄河下游　难以治理的根本原因，因此，黄河下游防洪　问题的焦点不仅在于流量的大小，更为重要　的是水位的高低；也不仅在于流速的快慢，　更为重要的是流向的多变。　解决黄河下游防洪安全问题，任务之一　就是要分析和解决黄河下游动床的整治问　题，包括平面上对河势流向的控制，避免主　流直冲大堤；垂向上对主河槽泥沙淤积的控　制，防止因河槽萎缩导致主流摆动。　黄河流经陶城铺后，即进入了典型的弯曲　型窄河段。因河道特陛和两岸国家重要基础设　施以及社会、经济状况的特殊性，使其成为黄　河防洪安全的重点河段。该段（直到河口）　河道是１８５５年河南兰考铜瓦厢决口改道北流　后夺大清河形成的。从陶城铺到宁海，河长　３２２ｋｍ，两岸堤距１～３ｋｍ，河槽宽４—１．２ｋｍ，　最窄处东阿艾山卡口宽度仅２７５ｍ；河道纵比　降１／１００００；排洪能力ｌｌＯ００ｍ３／ｓ。目前，河　床高于两岸地面４—６ｍ，设防水位高出两岸地　面８—１２　ｍ，也属“二级悬河”。　小浪底水库是黄河下游防洪安全的关键　工程，它的建成和运用成为治黄史上的重大　历史事件，其运用方式决定着当前和今后相　当长时期内下游河道治理的基本方向。小浪　底水库已运用近ｌ７年，它给下游窄河段带　来了怎样的变化，下游窄河段的治理将如何　应对？对此，笔者通过观察和分析黄河的历　史、现状和未来趋势，进行了多角度、多层　次地分析和思考。　１　小浪底水库运用后下游窄河段的　变化　１９８６年黄河上游龙羊峡水库建成运用　以后，下游来水、来沙减少，而且来水减少　的幅度远大于来沙减少的幅度。２０世纪９０　年代后，黄河出现频繁断流，最为严重的　１９９７年甚至出现了下游几乎全面断流（长　达７１Ｍｋｍ，约占下游长度的９０％）、利津水　文站持续断流２２６天的严重局面。黄河下游　成了季节性河流，致使下游河床快速淤积抬　高，年均抬高０．１ｍ左右，主槽过流能力由　１９８６年前的５０００ｍ　／ｓ左右降至不足２０００　ｍ　／ｓ，同时加剧了“二级悬河”的形成和发　育，使得下游防洪形势进一步恶化和复杂；　由于水流动能不足，使下游河槽严重弯曲、　萎缩，河势发生变化，原有的险工和控导工　程相当一部分脱溜，失去了作用。１９９９年　ｌ０月小浪底水库下闸蓄水运用后，特别是　利用小浪底水库拦沙和调水调沙以来，下游　来水来沙和河槽形势发生了重大变化。　１．１来水来沙变化　由于小浪底水库下泄一般避开８００—　２６００ｍ。／ｓ流量以及防洪调度，下游来水情况　出现了明显的层级分化特征，大体分为３　个层级：一是因下游引黄供水和维持生态环　境的需要，以及小浪底水库发电的需要，绝　大多数情况下，下游来水维持在８００ｍ。／ｓ以　下；二是由于小浪底水库的调水调沙运用，　每年汛前或汛期内至少有一次４０００ｍ　／ｓ左　·１·　治黄科技信息　２０１６年第２期　右的来水过程；三是小浪底水库发挥拦洪作　用，下游窄河段发生标准内洪水的概率基本　没有变化。来沙方面，正常情况下，下游来　水几乎变为清水，平均含沙量仅为１　ｋｇ／ｍ　左右。在每年汛前的调水调沙期间，即使在　小浪底水库排沙时，下游窄河段的平均含沙　量也不大，一般在ｌＯｋｇ／ｍ　以下。　１．２河槽变化　经过１４年的调水调沙，下游河槽持续　冲刷。即使在非调水调沙期间平均下泄　８００ｍ　／ｓ以下的小流量情况下，下游窄河段　也不再发生淤积。根据观测资料，目前下游　窄河段平均刷深已达２ｍ左右，主槽过流能　力已恢复到４２００ｍ。／ｓ左右，已接近２０世纪　８０年代中期以前的水平。下游窄河段河势，　除调水调沙初期局部有所变化外，２００５年调　水调沙转为正常运行后，逐渐趋于稳定。　２来水来沙趋势预估　２．１宏观展望　２０世纪８０年代中期以来，黄河下游来　水来沙与多年平均值相比大幅度减少，这一　现象引起了有关专家的高度关注，并为此进　行了大量的分析、研究工作。有的专家提出　了这一现象到底是趋势性还是周期性的课　题。有的专家从流域降水这一纯自然的角度　认为黄河进入了枯水期，属于周期性的，而　水枯必然带来沙枯。有的专家分析认为，其　原因非常复杂，系自然环境和人类活动多种　因素综合作用所致。　笔者经参阅有关资料认为，就径流量减　少来说，上中游两岸引用水量的大量增加是　主要原因，上游刘家峡、龙羊峡水库的联合　蓄水运用是第二大影响因素，而流域降水量　减少和中游地区水土保持增加入渗量则是第　三大影响因素；就来沙量减少来说，中游地　区降雨量减少，特别是高强度暴雨的减少是　主要原因，中游地区干支流水库的拦沙作用　．’．　和水土保持工作的持续开展也是两大重要因　素。如果单从流域降水减少和暴雨强度不足　这些自然因素来说，它应当是周期性的，因　为人类活动尚不足以对整个自然界的大气环　流造成明显的和持久的影响。如果从人类活　动（包括引水增加、兴建水利工程和水土　保持等）因素来说，由于社会经济的不断　发展，对黄河下游径流量和输沙量减少的影　响，在一个相当长的时期内，应当是持续下　去的，而且是不断增大的。至于自然因素的　周期有多长，人类活动因素的持续发展时期　有多长，二者的相互关系如何，目前难以　预见。　２．２小浪底水库转为正常蓄水运用的水沙　预测　小浪底水库目前尚处于拦沙运用阶段。　其设计拦沙库容７７．５亿ｍ　，设计拦沙运用　期大约２０年。据有关观测资料，自１９９７年　截流至２０１４年，水库累计淤积３０余亿ｍ　，　比原设计淤积速度要小得多，因此水库拦沙　运用年限无疑要比原设计值延长。这一变化　不仅为下游中水河槽的进一步塑造和河势稳　定增加了更长的时间，而且也为中游地区水　土保持、干流骨干工程兴建和下游河道治理　与防洪工程完善赢得了更多的宝贵时间。　若干年以后，小浪底水库将转为正常运　用，其拦沙作用结束了，但其调水调沙功能则　是长期的。由于其拦沙期延长带来中游地区水　土保持效应进一步显现，人类活动中其他因素　的影响持续增强。但枯沙期转为丰沙期后，沙　量会大量增加，如果不及时建设具有较大拦沙　库容的古贤和碛口水利枢纽，实现中游水库继　续拦沙和几大骨干水库的联合调度，仅靠小浪　底水库单库调水调沙，则不能在长时期内维持　下游４０００ｍ３／ｓ左右的中水河槽。　３　下游窄河段河道治理建议　小浪底水库对下游防洪、减淤来说，无　疑是一项战略性工程，无论是现阶段的拦沙　运用期，还是将来的正常运用期，对下游窄　河段的治理和管理都是一个新常态。因此，　下游窄河段的治理和管理应当以防御标准洪　水为目标，以巩固现有河势为重点，完善现　有工程布局和加固既有工程设施。　３．１　以防御标准洪水为目标，稳定现有中水　河势　目前中水河槽已基本形成，河势也已　趋于稳定，尽管平常情况下面对的都是小　水，但我们不要被小水河势所迷惑，而应　当立足于来大洪水，关注中水和大水的河　势。为此，当前和今后一定时期内，要把　河道治理与管理的重点放在对现有工程　布局的完善和险工、控导工程的加固上。　一是按照规划指导线，对个别节点工程的　上下首坝段进行延长和加固，使其发挥规　顺河势的作用。因为这些部位是薄弱点，　容易被冲毁或连锁破坏。二是对现有工　程进行全面、深入地普查，对那些强度不　足、稳定性较差的工程进行改建或加固。　特别是２０世纪８０年代中期至２００２年调　水调沙前这一期间新建的险工坝段，由于　当时的河床较高，考虑到施工下挖难度问　题，设计的坝基几乎与当时的河床齐平，　所谓的根石也只是在坝的底部另外增加　一定乱石断面，没有根基，河床经过近年　来冲刷下切后，这些工程的稳定性较差，　亟须对其进行加固。三是加快堤沟河治　理。下游窄河段堤沟河现象虽然不是最　严重的，但因河道窄、滩地小，一旦洪水漫　滩，主流摆动，危险性很大。因此，应当充　分利用主槽的泥沙资源对其进行淤真，消　除隐患。　３．２对经常性的小水河势问题不必过分　担忧　近年来，除每年汛前十几天的调水调沙　外，下游几乎常年处于小水状态。小水主流　·治黄论坛·　线更加弯曲，造成河势上提下挫，甚至造成局　部滩地坍塌或工程破坏，容易引起人们的关　注。值得注意的是，这种情况绝不同于２００２　年调水调沙之前的小水河势，问题的关键在　于含沙量变得很小了，不会导致主槽淤积和　萎缩了。因此，对其不必过分担忧，更不要为　此去调整河势，否则将会适得其反。但要注　意加强工程观测和防守、抢护，维持工程　完整。　需要指出的是，近年来下游河床下切以　及常年小水河势状态，导致了下游窄河段某　些引黄涵闸的引水困难（大多数涵闸系２０世　纪８０年代初至２０００年前建成的，当时的设　计是按河床逐年淤积抬高考虑的，没有考虑　后来的冲刷下切），有的是由于闸前水位的　降低造成的，有的是由于主流偏移造成的。　这一问题引起了高度关注，有的地方甚至试　图采取整治工程的措施来解决。就引水位问　题，２０１５年有关部门曾对山东河段的涵闸做　过专项调查，得出的结论是：所有涵闸的闸　底板高程均不高于当地现有河床高程，涵闸　上、下游引水渠道的淤积才是导致涵闸引水　能力下降的主要原因。就引水角度而言，由　于下游窄河段涵闸多数位于险工段，闸前渠　道普遍较短，从长远考虑，应适当调整闸前引　水渠道的引水角度，而绝对不应采取调整河　势的措施，即使临时性工程措施，只要影响　到河势，亦不应被允许。　３．３关于生产堤问题　现状黄河下游滩区生产堤主要是１９５８　年政府规划、号召当地群众修建的，之后，随　着滩区与周边地区经济社会发展水平差距加　大，群众为自保，不但没有落实１９７４年国务　院要求破除生产堤的指示，反而对生产堤进　一步加固。　在小浪底水库建成运用以前，下游来水　变幅大、含沙量高，漫滩概率大，生产堤阻碍　了洪水漫滩，削弱了滩地的滞洪沉沙功能，　·３·　治黄科技信息　２０１６年第２期　电动树木修枝机的研制与应用　林喜才　储明新　陈兆鲁黄忠民　（范县黄河河务局）　堤坝上的树木修剪是一项非工程养护工　作。能否合理、及时地对树木进行修剪对其生　长快熳、长势及生态景观效果影响颇大。常言　的指导原则，先后经历了设计制作、试验改　进、使用推广三个环节。　２．１　设计制作　道：“树不剪枝不成材。”对树枝的修剪，可以调　节树势，有利于通风采光生长和塑造好的树形，　设想利用角向磨光机的锯片切割功能对　树木进行修枝。由于磨光机长度仅３２ｅｍ，不　提升绿化、美化效果，不仅如此，堤坝工程上的　树木还可改善周边生态环境，以此打造具有黄　河特色的堤坝工程生态景观。　能升高作业，采用接长的方法解决长度问题。　接长使用伸缩式安全拉闸杆，即用具有一定　强度的长４２ｃｍ、宽３ｅｍ、厚３ｍｍ的钢板两　１　研制背景　树木修枝是一项费工费时和操作险难的　工作。在以往的树木修剪中，一直沿用传统　的手工剪枝、锯枝，虽工艺简单，但耗时费力，　效率低，攀树作业危险性较大。近几年，随着　黄河标准化堤防建设的完成，生态林、防护　林、行道林等种植面积和数量逐年扩大，为满　块，夹住磨光机和拉闸杆，再用螺栓固定，将　两者连接在一起，就制成了树木修枝机。　２．２试验改进　经过试用发现，由于磨光机本身重量较　轻，而接长使用了有一定重量的伸缩式拉闸　杆，举升强度大，导致作业不能持久。针对　这一情况，我们将操作杆由伸缩式改为分节　连接式，因其重量轻，便解决了工作人员长　时间作业体力不支的问题。试验时就近使用　高压电作为电源，考虑到无高压电源的情　况，又配备了微型移动发电机作为　动力。　２．３使用推广　研制成功后，在我局堤防行道林、防护林　足堤坝上树木面大量多的修剪需求，管护人　员迫切需要一种新型机具将他们从传统而繁　重的手工劳动中解脱出来，并不断提高工作　效率。为此，以笔者为首的技术攻关小组，于　２０１３年成功研制出了电动树木修枝机。　２研发过程　该机具的研发，遵循使用方便、携带便利　加快了主槽的淤积抬高速度，加剧了“二级　悬河”的发育，对防洪大局极为不利，但减少　了中常洪水对滩地的淹没损失。　近年来，黄河没有发生大洪水，加之小浪　等树木修剪中推广使用，达到了预期目　的。　关，在大自然面前，人类的力量显得很微小，　今后黄河洪水泥沙仍会随自然变化发生周期　性的变化。若黄河转入丰水丰沙期，生产堤　就会严重阻碍滩区滞洪沉沙，影响防洪大局。　因此，需要做好滩区群众安全措施建设，辅以　淹没补偿，适时破除生产堤。　底水库拦沙和调水调沙，使主槽过流能力加　大，凸显出生产堤对滩区的保护作用。黄河　洪水泥沙主要与自然因素、人类活动因素有　·　·　（转载自：《黄河报》·黄河网）