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黄河生产堤分布特征及其对河道冲淤的影响

2017-03-04张旭东朱莉莉张治昊

黑龙江水利科技 2017年12期
关键词:滩区河段淤积

张旭东,朱莉莉,张治昊

(1.黄河河口管理局,山东 东营 257091;2.黄河上中游管理局,西安 710021;3.中国水利水电科学研究院,北京 100048)

0 前 言

黄河下游滩区既蓄滞洪水又沉积泥沙,是滩区人民赖以生存的场所。黄河下游洪水漫滩完全是自然的,滩区滞洪沉沙与群众生命财产安全矛盾突出[1]。一方面,为生命财产安全,滩区人民修建了大量生产堤;另一方面,生产堤的存在缩窄了河道过洪断面,对下游防洪安全产生较大的负面影响。生产堤问题既关系到治河防洪,又关系到滩区群众的生产生活,小浪底水库运用后,来水来沙条件发生很大改变,加上党中央提出了以人为本的政策,新的形势要求尽快明确对生产堤的处理意见[2]。只有在通过对黄河滩区生产堤问题进行深入分析研究,全面分析生产堤利弊的基础上,方能提出正确的意见和建议。因此,进行黄河滩区生产堤相关问题的研究,具有十分重要的意义。文章在回顾黄河生产堤历史演变过程的基础上,分析了黄河生产堤现状分布特征,深入探讨了黄河生产堤对黄河下游河道冲淤的影响,试图为科学解决生产堤问题提供科技支撑。

1 黄河生产堤历史演变过程

生产堤历史上俗称民埝,就是在田里或浅水里用土堆筑、用来挡水、保护生产不受小水淹没的土埂,日常不管理,小水时守护,大水时弃守[3]。新中国成立后生产堤的修建,分为以下几个阶段:

1)新中国成立初期:历史上多次出现因民埝决口造成大堤决口的情况。如1933年兰考四明堂决口、1935年鄄城董庄决口等都是由民埝决口引起的。建国初期,治黄采取宽河固堤的方略,为确保防洪安全,要求废除民埝,至1954年废除了滩区群众自发修建的民埝。

2)1958—1973年兴修生产堤:随着三门峡水库的运用,部分人认为黄河泥沙有了三门峡水库控制,为了滩区群众发展农业生产,1958年汛后提出在滩区修筑生产堤。生产堤修建后,对于短时间内保护当时滩区农业生产起到了积极作用,但由于缩窄了河道过洪断面,降低了滩区滞洪排洪能力。

3)1973年提出废堤筑台,破除生产堤:1973年后,国务院对生产堤的破除提出了明确要求,但由于对生产堤的危害认识不足,生产堤长度有增无减,1987年防汛工作实行行政首长负责制后,清障工作取得了突破性进展。1992年,黄河防总要求下游两省破除生产堤,截止1993年下游应破生产堤263.5km,实破264km。1993年后,不时出现生产堤堵复和新修现象。

4)“96.8” 洪水抢修生产堤:从“96.8”洪水开始,部分河段滩区群众在控导工程之间抢修生产堤,有的还修有第2或第3道生产堤。目前黄河下游滩区生产堤主要分布在河南的开封、新乡、濮阳,山东的菏泽、济宁、济南、泰安等地市。

5)1999年小浪底水库运用至今:小浪底水库运用后,人们从思想上淡化了对大洪水的认识,社会经济的发展促使滩区群众要求解决贫困问题,尤其21世纪初连续小流量漫滩,群众要求修建生产堤的呼声渐高,不少专家也提出修建一定标准的圩堤,把滩区变为蓄滞洪区,来洪水后有计划地分区运用。

2 黄河生产堤分布特征

生产堤是滩区群众自发修建的,由于历史原因和沿岸居民认识水平的不同,现状生产堤不论两岸间距,还是断面尺寸和施工质量都呈现出较大差异[4]。根据实地勘查情况,现状生产堤具有以下分布特征:

1)生产堤断面差别大。保护滩区面积比较大、滩区村庄密集、经济较好的河段,生产堤断面较大,顶宽一般6.0-8.0m,高出当地滩面2.0-3.5m,主要分布在濮阳、范县、长垣、东明、兰考、台前、梁山等东坝头以下低滩河段;保护滩区面积不大、滩区村庄密集、经济状况一般的河段,生产堤顶宽一般4.0-6.0m,高出当地滩面2.0m,可防御当地流量8000m3/s左右,主要分布在郓城、鄄城、菏泽等地河段;滩面较高的东坝头以上河段,以及在嫩滩区修建的生产堤,顶宽1.0-4.0m,高出当地滩面1.0-2.0m,可防当地流量4000-5000m3/s,主要分布在原阳、开封、中牟等河段。

2)生产堤间距上宽下窄,平面布局杂乱无章。一方面受黄河下游河道形态及滩区范围影响,夹河滩以上河段两岸生产堤间距较大,一般都在3.0km以上,夹河滩至高村河段1.5-2.5km,高村至孙口河段0.8-2.0km,孙口以下河段1.0km左右;另一方面由于修建目的及时间不同,保护村庄、耕地、经济园区和兼做交通的生产堤横七竖八交织在一起,加之近几年汛期洪水很小,嫩滩裸露,不少地方与水争地现象十分严重,随着河槽的萎缩生产堤修建不断向河道主槽推移,不少地方不仅修建一道生产堤还修有第2道,更有甚者在河槽中修建了第3道生产堤。

3)堤身就地取土修筑,土质较差极易溃决或掉入河中。由于生产堤系滩区农民自发、仓促就地挖土堆筑而成,堤身土质有沙土、壤土不等,松软未压实,临背边坡1∶1.5-1∶2.0不等,土坡没防护,同时很多堤段处于洪水容易顶冲或淘刷的范围,坐落的软弱河床冲积土层遇溜则塌,生产堤极易溃决或掉入河中。

4)两岸生产堤间距不断减小,人与水争地日趋严重。在六、七十年代,两岸生产堤间距一般都在3.0km-4.5km。但是,进入90年代,随着黄河下游来水逐渐减小与河势变化的逐步控制,滩区群众向河中前移修筑新的生产堤,有些河段两岸生产堤间距仅有600-700m。

5)生产堤预留(破除)口门,在一定程度上仍阻碍洪水漫滩淤积。破除生产堤就轻避重,避实就虚,预留(破除)的口门宽度小或位置不合理或留有比较高的底坎,在洪水到来之前由附近村庄突击堵复现象相当普遍,正常漫滩洪水很难进去,达不到漫滩落淤的目的。

3 黄河生产堤对河道冲淤的影响

黄河下游河道冲淤具有“多来、多排、多淤” 演变规律[5]。将历史各典型时期生产堤状况、水沙条件、滩槽情况进行综合分析,可以得出以下认识:

3.1 生产堤对河道冲刷和河道淤积的影响差异

生产堤的修筑,阻断滩槽水沙交换,限制了泥沙的淤积范围,加快了主槽淤积抬高的速度,甚至造成二级悬河的不利局面。例如1950-1959和1965-1973年两个时段,前者年均来水480亿m3,来沙17.95亿t,平均含沙量37.4 kg/m3,后者年均来水480亿m3,来沙16.26亿t,平均含沙量33.9 kg/m3,两者年均来水来沙十分相近。前者年均淤积3.61亿t,主槽淤积占23%,滩地淤积占77%,后者年均淤积4.39亿t,主槽淤积占67%,滩地淤积占33%。这种差别虽然与水沙过程和河道摆动受限等因素有关,生产堤的存在无疑是重要的原因之一。例如1960-1964,2000年以后小浪底清水下泄时期和1981-1985年丰水枯沙时期,虽有生产堤的存在,对河道冲刷均没有明显的不利影响,冲刷期水流挟沙能力大多处于不饱和状态,生产堤约束水流,使之少出支汊串沟,还可截支强干,使主流保持较强的冲刷能力。

3.2 生产堤对加大河道淤积的辅助作用

1975-1977年各滩区主槽年均淤积量为0.69亿m3,滩地的年均淤积量为1.12亿m3,全断面的年均淤积量为1.81亿m3;而1981-1985年各滩区主槽的年均冲刷0.48亿m3,滩地的年均淤积量为0.10亿m3,全断面的年均冲刷0.38亿m3。综合分析原因主要是水沙条件的改善所致,从来沙时间分布上比较,前者比后者水枯沙丰且来沙集中,后者水丰沙枯且水沙组合、搭配比较理想。因此,生产堤对加大河槽淤积有一定的辅助作用,但不是决定性的,生产堤对于中常流量洪水的漫滩和滩地淤积有一定的负面影响,由于生产堤本身质量较差,抗冲能力弱,大洪水期间经常漫决、冲决或掉入河中,所以对大流量洪水条件下的洪水漫滩和滩地淤积影响并不明显。

3.3 生产堤对河道淤积的部位和形态的重要影响

对某一漫滩洪水,自然情况下漫滩洪水以滩唇淤积为主,滩区深处淤积很少,漫滩水深愈大,淤积影响的范围也愈大,靠近滩唇附近的滩面淤积厚度远大于滩区深处,滩面横比降增大,尤其是洪水流量接近平滩流量时,这种规律表现尤为突出。如将观测大断面与当年的漫滩水深和生产堤情况进一步联系得出:生产堤挡水标准较高,不易被洪水冲决的生产堤可以割断河槽与滩地淤积的联系,凡是存在生产堤、且连续成系统的河段,泥沙大都淤积在生产堤前,堤后则是低洼地带;但如果滩区存在串沟与上游有缺口相连、洪水通过口门及串沟进滩时,滩区深处也发生大的淤积,以上现象在92、94和96年洪水时表现尤为明显。

4 结论与建议

1)生产堤是黄河下游滩区群众自发修建的,由于历史原因和沿岸居民认识水平的不同,现状生产堤具有以下分布特征:生产堤断面差别较大,平面布局杂乱无章;生产堤堤身就地取土修筑,土质较差极易溃决;生产堤间距不断减小,人与水争地日趋严重。

2)综合分析黄河下游生产堤状况、水沙条件及滩槽演变可知,生产堤阻断了黄河下游河道滩槽水沙交换,对加大黄河下游河槽淤积有一定的辅助作用,但不是决定性的;生产堤对黄河下游河道淤积的部位和形态有重要影响;生产堤对黄河下游河道冲刷没有明显的不利影响。

3)在目前槽高滩低的情况下,全部废除生产堤,危及滩区防洪安全,很不科学,所以,逐步废除生产堤是黄河下游滩区治理的上策。建议近期控导工程连线之内的生产堤必须全部破除,控导工程连线之外的生产堤也要防止无序修筑与加高;远期处置可视将来滩区安全建设、中水河槽塑造、滩区补偿政策落实及其它处置方案的论证结果而定。

[1]胡春宏.黄河水沙过程变异及河道的复杂响应[M].北京:科学出版社,2005:21-37.

[2]苏运启,申冠卿.黄河下游河道排洪能力分析方法及其工程实践[M].郑州:黄河水利出版社,2006:51-54.

[3]潘贤娣,李勇,张晓华.三门峡水库修建后黄河下游河床演变[M].郑州:黄河水利出版社,2006:44-55.

[4]姚文艺,苏运启.黄河下游排洪输沙基本功能的影响因素及判别指标[J].泥沙研究,2009(02):1-9.

[5]胡春宏,陈绪坚,陈建国.黄河水沙空间分布及其变化过程研究[J].水利学报,2008,39(05):518-527.

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