张杨，陈融旭，潘丽

（黄河水利委员会黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003）

0 引言

黄河治理已取得了一定的成就，促进了整个流域经济的发展，保障了黄河周边的安全。黄河下游河道整治始于20世纪60年代，经过长期不懈的整治，达到了减少河道游荡摆动范围、防止大堤冲决的预期目的。黄河干支流已建的大量水库、电站、引水工程以及大面积水土保持措施等，水漫滩概率减小，泥沙淤槽不淤滩，极大地改变了进入黄河下游河道的水沙条件，黄河下游的防洪形势也有一定的改善。但是，目前黄河下游游荡性河段河槽仍较为宽浅，河道的输沙能力仍较低，因此，还需要加强对黄河下游游荡性河道的整治，达到“提高河道输沙能力、减少河道淤积、控导主流、稳定河势”的目的。

1 游荡型河流整治的必要性

1.1 人工约束强度下游荡型河流存在的问题

游荡型河流是天然河流中常见的河型之一，广泛存在于世界各地。其最突出的特点是河床宽浅、散乱，主流摆动不定，河势变化剧烈。因此，游荡性河道整治是一项颇具挑战性的工作。

人工约束强度的不断增强也使得黄河下游游荡性河道形态的调整规律变得更为复杂。一旦河道发生大幅度的调整，不仅影响河流的排洪、输沙能力，给防洪、引水以及河道整治工程的安全运行及防守带来诸多困难，也会对沿河两岸岸边土地的规划利用和居民的正常生活产生重大影响，严重时亦可威胁到滩区群众生命财产的安全，使得人水矛盾更加尖锐。尤其是近年来，随着越来越多水库的建成，这些问题显得更加突出。如小浪底水库运行后，黄河下游仍存在多处畸形河弯，造成河岸发生横向坍塌，危及防洪安全甚至造成决口，致使多处滩区百姓的房屋、良田掉入河中，经济蒙受巨大损失，见图1（a）。又如2013年河南省郑州市附近的黄河下游花园口河段河道发生较大范围的调整，河道调整使原本应在郑州白庙水厂花园口取水点位置处的主流向北移了2 km，致使水厂的取水泵站无法正常引水，直接导致郑州市半城降压供水，严重影响城区居民的正常生产生活，引发了社会的强烈关注，见图1（b）。另外，三峡水库蓄水后，长江局部河段中枯水河床也发生调整，分汊放宽段大量洲滩的生成导致中游多处出现严重碍航问题；美国密西西比河各支流水库下游的河道、埃及阿斯旺大坝以下的尼洛河河道、丹江口大坝下游的汉江河道调整等也引发许多问题。

图1 河道调整对防洪、引水、航运等影响图

人工约束强度的增强使得游荡性河道形态调整规律变得更为复杂，然而目前对于其调整机理与过程的认识主要还是以经验统计为主，调整过程的物理解释与调整结果的准确预测亟待在理论研究上有所突破（王光谦、胡春宏，2006；韩其为，2008）。为此，深入开展不同人工约束强度下游荡性河道形态调整机制研究，是经济社会发展迫切需要解决的科学技术问题。

1.2 加强游荡性河道治理的必要性

其中，黄河下游孟津至高村河段为最典型的游荡性河段，全长299 km，沙洲密布，冲淤变化迅速，一直以来都是黄河下游治理的重点和难点（如图2）。新中国成立之前，历届政府斥巨资开展河道治理，仍改变不了“背着石头撵河”“三年两决口、百年一改道”的被动局面，给中华民族带来了深重的灾难。人民治黄特别是20世纪90年代以来，国家加大了游荡性河道整治力度，缩小了河道摆动范围，但河势仍没有得到有效控制，特别是目前严重的“二级悬河”问题，使得人与河流的关系更加复杂，相互之间的矛盾也更加突出。

图2 黄河下游游荡性河道图

伴随着社会经济的迅速发展，人们对水资源的需求不断增加，为开发水能资源，黄河上开始不断修建大坝。大坝的连续修建使得进入黄河下游的水沙条件发生了重大变化（胡春宏等，2007）：一方面流量过程调平、径流量减少、汛期和非汛期水量比例改变、洪水频次和洪峰流量降低；另一方面水流塑造河床的能力大幅降低，造床流量明显减小，致使下游河道主河槽严重淤积萎缩，平滩流量显著减小（胡春宏等，2006），黄河的演变响应出现一系列的新情况和新问题。

同时，为了确保防洪安全，人民治黄以来，黄河下游尤其是游荡性河段，以兼顾大洪水排洪输沙和中小洪水河势稳定控制为双重目的修建了大量的河道整治工程，使得游荡性河道受到越来越强的人工约束，成为控制条件下的游荡性河道（韩其为，2013），如图3所示。

图3 人工约束条件下的黄河下游河道图

2 游荡性河段不同时期河道整治工程密度的确定

2.1 1958年以前游荡性河段河道整治工程

1948年以前白鹤至高村游荡性河段有险工15处，护滩工程3处。由于黄河下游河势变化等原因，1948—1958年增加险工和部分护滩工程共5处。1958年制定了黄河下游各枢纽间自由河段的河道整治规划，在两年多的时间内修建坝垛近百道。

2.2 1960-1974年游荡性河段河道整治工程

1960年至1973年，随着三门峡水库投入使用，进入黄河下游的洪水大部分得到控制。由于河道整治工程少，塌滩严重，河势恶化；工程出险多、防守十分被动。为此，在重点整治高村至陶城铺河段的同时，高村以上也不断修建控导、护滩工程，共修建各种坝垛444道。1974年是修建控导工程数量最多的年份，共修建了13处控导工程。1974年以后，受国家投资的限制，修建工程开始减少。

2.3 20世纪90年代以后游荡性河段河道整治工程

20世纪90年代以后，随着国家对河道整治工作的重视，投资明显增加，尤其是进入21世纪后，国家更是不断加大投资力度，明显加快了河道整治的步伐。

为进一步细化游荡性河段河道整治工程建设周期的划分，项目组收集到了黄河下游游荡性河道共计72组整治工程修建及改建的具体过程，将收集到的数据汇总统计并按照年份进行梳理后，绘制出自1950年以来，每年该河段河道整治工程建设密度的变化曲线，如图4所示。

图4 黄河下游游荡性河段1950年以来工程密度逐年变化曲线图

从图中可以看出，该河段的工程密度整体呈逐年增大的趋势，结合图中变化曲线的拐点以及黄河下游河道整治工程建设实际情况，工程建设大致可分为4个时期，时间节点分别为1950年，1980年，2005年以及2014年。其中1980-2005年为河道整治工程的密集建设期，工程密度增加了近一倍，达到了80%以上。2005年以后，由于河道所受的人工约束已经较强，河道整治工作多为已有工程的改建和扩建，截至2014年，其工程密度已经接近95%，工程总长度达到286.94 km，各时期工程密度见表1所示。

表1 黄河下游游荡性河段不同时期工程密度表

3 黄河下游游荡性河道整治历程

黄河下游游荡性河段纵比降陡，流速快，水流破坏能力强，河床泥沙颗粒粗，含粘量小，抗冲能力低，塌滩迅速，对堤防威胁大。河势演变的任意性强、范围大、速度快、河势变化无常。游荡性河段是情况最为复杂，最难进行河道整治的河段。游荡性河段能否进行河道整治、能否控制河势，在20世纪60-70年代一直存在争议。

3.1 20世纪50-70年代游荡性河道整治历程

20世纪50年代在防洪方面集中力量加高加固堤防，无力涉及河道整治。三门峡水库1960年投入运用，先采用“蓄水拦沙”运用方式，清水下泄；后改为“蓄清排浑”运用方式，汛期排沙，非汛期蓄水，下游河道在一年之内的冲淤变化直接受其影响。

20世纪60-70年代水量丰，来水来沙变幅大，水库调节后，下游河道的冲淤变化直接受其影响，此河段首当其冲。游荡性河段，两岸堤距大，滩地宽阔，横比降陡，土质多沙，在水流作用下，坍塌迅速。河势游荡多变，不仅直接危及堤防安全，而且造成滩地大量坍塌，村庄落河，直接危及滩区群众的生命财产安全。因此，游荡性河段急需进行河道整治，缩小游荡范围，逐步控制河势。

在游荡性河段，20世纪60-70年代，滩区修建了部分控导工程。其中东坝头至高村河段与过渡性河段相接，河床组成与过渡性河段接近，相对易于整治，先限制了游荡范围，经不断续建工程，已初步控制了河势；东坝头以上的游荡性河段修建的控导工程少。

3.2 20世纪80年代以后游荡性河道整治历程

20世纪80年代以后黄河下游河道整治的重点为游荡性河段。多次制订、修改河道整治规划，不断积累、研究河势演变资料，通过室内分析、实体模型试验修订治导线，指导河道整治工程建设。

游荡性河段堤距大，按照以弯导流的原则，与险工相配合在滩地上的适当部位修建控导工程；在大部分河段，大河至两岸均达数公里，就在两岸滩地上选择适当部位修建控导工程，以达缩小游荡范围、控制河势的目的。

3.3 20世纪90年代以后游荡性河道整治历程

20世纪90年代以后加快了河道整治步伐，尤其是进入21世纪后，国家投资力度增加。东坝头至高村河段的河道整治工程进一步完善；东坝头以上河段的河道整治工程得到了快速发展。按照治导线，随着金沟控导工程开始建设，布点任务全部完成；对已建的河道整治工程进行了续建，并对一些布局不合理的工程进行了调整、改造。在河道整治工程作用下，不利河势逐步向好的方向转化，有利河势相对稳定。

4 结语

人民治黄以来，黄河下游河道游荡性河段整治经历了不同的工程建设周期，伴随着越来越多河道整治工程的修建，黄河下游防洪形势有较大改善。20世纪90年代以后，随着国家对河道整治工作的重视，投资明显增加，又由于河道输沙能力不足、下游部分河段河势恶化等问题，仍需要加强对黄河下游游荡性河段的治理，通过河道整治，提高河道挟沙能力和稳定河势，游荡性河段河势游荡范围得到有效控制，水流得到了改善，提高了防洪安全。