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        黃河生產(chǎn)堤分布特征及其對河道沖淤的影響

        2017-03-04 06:26:06張旭東朱莉莉張治昊
        黑龍江水利科技 2017年12期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)

        張旭東,朱莉莉,張治昊

        (1.黃河河口管理局,山東 東營 257091;2.黃河上中游管理局,西安 710021;3.中國水利水電科學(xué)研究院,北京 100048)

        0 前 言

        黃河下游灘區(qū)既蓄滯洪水又沉積泥沙,是灘區(qū)人民賴以生存的場所。黃河下游洪水漫灘完全是自然的,灘區(qū)滯洪沉沙與群眾生命財產(chǎn)安全矛盾突出[1]。一方面,為生命財產(chǎn)安全,灘區(qū)人民修建了大量生產(chǎn)堤;另一方面,生產(chǎn)堤的存在縮窄了河道過洪斷面,對下游防洪安全產(chǎn)生較大的負面影響。生產(chǎn)堤問題既關(guān)系到治河防洪,又關(guān)系到灘區(qū)群眾的生產(chǎn)生活,小浪底水庫運用后,來水來沙條件發(fā)生很大改變,加上黨中央提出了以人為本的政策,新的形勢要求盡快明確對生產(chǎn)堤的處理意見[2]。只有在通過對黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤問題進行深入分析研究,全面分析生產(chǎn)堤利弊的基礎(chǔ)上,方能提出正確的意見和建議。因此,進行黃河灘區(qū)生產(chǎn)堤相關(guān)問題的研究,具有十分重要的意義。文章在回顧黃河生產(chǎn)堤歷史演變過程的基礎(chǔ)上,分析了黃河生產(chǎn)堤現(xiàn)狀分布特征,深入探討了黃河生產(chǎn)堤對黃河下游河道沖淤的影響,試圖為科學(xué)解決生產(chǎn)堤問題提供科技支撐。

        1 黃河生產(chǎn)堤歷史演變過程

        生產(chǎn)堤歷史上俗稱民埝,就是在田里或淺水里用土堆筑、用來擋水、保護生產(chǎn)不受小水淹沒的土埂,日常不管理,小水時守護,大水時棄守[3]。新中國成立后生產(chǎn)堤的修建,分為以下幾個階段:

        1)新中國成立初期:歷史上多次出現(xiàn)因民埝決口造成大堤決口的情況。如1933年蘭考四明堂決口、1935年鄄城董莊決口等都是由民埝決口引起的。建國初期,治黃采取寬河固堤的方略,為確保防洪安全,要求廢除民埝,至1954年廢除了灘區(qū)群眾自發(fā)修建的民埝。

        2)1958—1973年興修生產(chǎn)堤:隨著三門峽水庫的運用,部分人認為黃河泥沙有了三門峽水庫控制,為了灘區(qū)群眾發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),1958年汛后提出在灘區(qū)修筑生產(chǎn)堤。生產(chǎn)堤修建后,對于短時間內(nèi)保護當時灘區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了積極作用,但由于縮窄了河道過洪斷面,降低了灘區(qū)滯洪排洪能力。

        3)1973年提出廢堤筑臺,破除生產(chǎn)堤:1973年后,國務(wù)院對生產(chǎn)堤的破除提出了明確要求,但由于對生產(chǎn)堤的危害認識不足,生產(chǎn)堤長度有增無減,1987年防汛工作實行行政首長負責制后,清障工作取得了突破性進展。1992年,黃河防總要求下游兩省破除生產(chǎn)堤,截止1993年下游應(yīng)破生產(chǎn)堤263.5km,實破264km。1993年后,不時出現(xiàn)生產(chǎn)堤堵復(fù)和新修現(xiàn)象。

        4)“96.8” 洪水搶修生產(chǎn)堤:從“96.8”洪水開始,部分河段灘區(qū)群眾在控導(dǎo)工程之間搶修生產(chǎn)堤,有的還修有第2或第3道生產(chǎn)堤。目前黃河下游灘區(qū)生產(chǎn)堤主要分布在河南的開封、新鄉(xiāng)、濮陽,山東的菏澤、濟寧、濟南、泰安等地市。

        5)1999年小浪底水庫運用至今:小浪底水庫運用后,人們從思想上淡化了對大洪水的認識,社會經(jīng)濟的發(fā)展促使灘區(qū)群眾要求解決貧困問題,尤其21世紀初連續(xù)小流量漫灘,群眾要求修建生產(chǎn)堤的呼聲漸高,不少專家也提出修建一定標準的圩堤,把灘區(qū)變?yōu)樾顪閰^(qū),來洪水后有計劃地分區(qū)運用。

        2 黃河生產(chǎn)堤分布特征

        生產(chǎn)堤是灘區(qū)群眾自發(fā)修建的,由于歷史原因和沿岸居民認識水平的不同,現(xiàn)狀生產(chǎn)堤不論兩岸間距,還是斷面尺寸和施工質(zhì)量都呈現(xiàn)出較大差異[4]。根據(jù)實地勘查情況,現(xiàn)狀生產(chǎn)堤具有以下分布特征:

        1)生產(chǎn)堤斷面差別大。保護灘區(qū)面積比較大、灘區(qū)村莊密集、經(jīng)濟較好的河段,生產(chǎn)堤斷面較大,頂寬一般6.0-8.0m,高出當?shù)貫┟?.0-3.5m,主要分布在濮陽、范縣、長垣、東明、蘭考、臺前、梁山等東壩頭以下低灘河段;保護灘區(qū)面積不大、灘區(qū)村莊密集、經(jīng)濟狀況一般的河段,生產(chǎn)堤頂寬一般4.0-6.0m,高出當?shù)貫┟?.0m,可防御當?shù)亓髁?000m3/s左右,主要分布在鄆城、鄄城、菏澤等地河段;灘面較高的東壩頭以上河段,以及在嫩灘區(qū)修建的生產(chǎn)堤,頂寬1.0-4.0m,高出當?shù)貫┟?.0-2.0m,可防當?shù)亓髁?000-5000m3/s,主要分布在原陽、開封、中牟等河段。

        2)生產(chǎn)堤間距上寬下窄,平面布局雜亂無章。一方面受黃河下游河道形態(tài)及灘區(qū)范圍影響,夾河灘以上河段兩岸生產(chǎn)堤間距較大,一般都在3.0km以上,夾河灘至高村河段1.5-2.5km,高村至孫口河段0.8-2.0km,孫口以下河段1.0km左右;另一方面由于修建目的及時間不同,保護村莊、耕地、經(jīng)濟園區(qū)和兼做交通的生產(chǎn)堤橫七豎八交織在一起,加之近幾年汛期洪水很小,嫩灘裸露,不少地方與水爭地現(xiàn)象十分嚴重,隨著河槽的萎縮生產(chǎn)堤修建不斷向河道主槽推移,不少地方不僅修建一道生產(chǎn)堤還修有第2道,更有甚者在河槽中修建了第3道生產(chǎn)堤。

        3)堤身就地取土修筑,土質(zhì)較差極易潰決或掉入河中。由于生產(chǎn)堤系灘區(qū)農(nóng)民自發(fā)、倉促就地挖土堆筑而成,堤身土質(zhì)有沙土、壤土不等,松軟未壓實,臨背邊坡1∶1.5-1∶2.0不等,土坡沒防護,同時很多堤段處于洪水容易頂沖或淘刷的范圍,坐落的軟弱河床沖積土層遇溜則塌,生產(chǎn)堤極易潰決或掉入河中。

        4)兩岸生產(chǎn)堤間距不斷減小,人與水爭地日趨嚴重。在六、七十年代,兩岸生產(chǎn)堤間距一般都在3.0km-4.5km。但是,進入90年代,隨著黃河下游來水逐漸減小與河勢變化的逐步控制,灘區(qū)群眾向河中前移修筑新的生產(chǎn)堤,有些河段兩岸生產(chǎn)堤間距僅有600-700m。

        5)生產(chǎn)堤預(yù)留(破除)口門,在一定程度上仍阻礙洪水漫灘淤積。破除生產(chǎn)堤就輕避重,避實就虛,預(yù)留(破除)的口門寬度小或位置不合理或留有比較高的底坎,在洪水到來之前由附近村莊突擊堵復(fù)現(xiàn)象相當普遍,正常漫灘洪水很難進去,達不到漫灘落淤的目的。

        3 黃河生產(chǎn)堤對河道沖淤的影響

        黃河下游河道沖淤具有“多來、多排、多淤” 演變規(guī)律[5]。將歷史各典型時期生產(chǎn)堤狀況、水沙條件、灘槽情況進行綜合分析,可以得出以下認識:

        3.1 生產(chǎn)堤對河道沖刷和河道淤積的影響差異

        生產(chǎn)堤的修筑,阻斷灘槽水沙交換,限制了泥沙的淤積范圍,加快了主槽淤積抬高的速度,甚至造成二級懸河的不利局面。例如1950-1959和1965-1973年兩個時段,前者年均來水480億m3,來沙17.95億t,平均含沙量37.4 kg/m3,后者年均來水480億m3,來沙16.26億t,平均含沙量33.9 kg/m3,兩者年均來水來沙十分相近。前者年均淤積3.61億t,主槽淤積占23%,灘地淤積占77%,后者年均淤積4.39億t,主槽淤積占67%,灘地淤積占33%。這種差別雖然與水沙過程和河道擺動受限等因素有關(guān),生產(chǎn)堤的存在無疑是重要的原因之一。例如1960-1964,2000年以后小浪底清水下泄時期和1981-1985年豐水枯沙時期,雖有生產(chǎn)堤的存在,對河道沖刷均沒有明顯的不利影響,沖刷期水流挾沙能力大多處于不飽和狀態(tài),生產(chǎn)堤約束水流,使之少出支汊串溝,還可截支強干,使主流保持較強的沖刷能力。

        3.2 生產(chǎn)堤對加大河道淤積的輔助作用

        1975-1977年各灘區(qū)主槽年均淤積量為0.69億m3,灘地的年均淤積量為1.12億m3,全斷面的年均淤積量為1.81億m3;而1981-1985年各灘區(qū)主槽的年均沖刷0.48億m3,灘地的年均淤積量為0.10億m3,全斷面的年均沖刷0.38億m3。綜合分析原因主要是水沙條件的改善所致,從來沙時間分布上比較,前者比后者水枯沙豐且來沙集中,后者水豐沙枯且水沙組合、搭配比較理想。因此,生產(chǎn)堤對加大河槽淤積有一定的輔助作用,但不是決定性的,生產(chǎn)堤對于中常流量洪水的漫灘和灘地淤積有一定的負面影響,由于生產(chǎn)堤本身質(zhì)量較差,抗沖能力弱,大洪水期間經(jīng)常漫決、沖決或掉入河中,所以對大流量洪水條件下的洪水漫灘和灘地淤積影響并不明顯。

        3.3 生產(chǎn)堤對河道淤積的部位和形態(tài)的重要影響

        對某一漫灘洪水,自然情況下漫灘洪水以灘唇淤積為主,灘區(qū)深處淤積很少,漫灘水深愈大,淤積影響的范圍也愈大,靠近灘唇附近的灘面淤積厚度遠大于灘區(qū)深處,灘面橫比降增大,尤其是洪水流量接近平灘流量時,這種規(guī)律表現(xiàn)尤為突出。如將觀測大斷面與當年的漫灘水深和生產(chǎn)堤情況進一步聯(lián)系得出:生產(chǎn)堤擋水標準較高,不易被洪水沖決的生產(chǎn)堤可以割斷河槽與灘地淤積的聯(lián)系,凡是存在生產(chǎn)堤、且連續(xù)成系統(tǒng)的河段,泥沙大都淤積在生產(chǎn)堤前,堤后則是低洼地帶;但如果灘區(qū)存在串溝與上游有缺口相連、洪水通過口門及串溝進灘時,灘區(qū)深處也發(fā)生大的淤積,以上現(xiàn)象在92、94和96年洪水時表現(xiàn)尤為明顯。

        4 結(jié)論與建議

        1)生產(chǎn)堤是黃河下游灘區(qū)群眾自發(fā)修建的,由于歷史原因和沿岸居民認識水平的不同,現(xiàn)狀生產(chǎn)堤具有以下分布特征:生產(chǎn)堤斷面差別較大,平面布局雜亂無章;生產(chǎn)堤堤身就地取土修筑,土質(zhì)較差極易潰決;生產(chǎn)堤間距不斷減小,人與水爭地日趨嚴重。

        2)綜合分析黃河下游生產(chǎn)堤狀況、水沙條件及灘槽演變可知,生產(chǎn)堤阻斷了黃河下游河道灘槽水沙交換,對加大黃河下游河槽淤積有一定的輔助作用,但不是決定性的;生產(chǎn)堤對黃河下游河道淤積的部位和形態(tài)有重要影響;生產(chǎn)堤對黃河下游河道沖刷沒有明顯的不利影響。

        3)在目前槽高灘低的情況下,全部廢除生產(chǎn)堤,危及灘區(qū)防洪安全,很不科學(xué),所以,逐步廢除生產(chǎn)堤是黃河下游灘區(qū)治理的上策。建議近期控導(dǎo)工程連線之內(nèi)的生產(chǎn)堤必須全部破除,控導(dǎo)工程連線之外的生產(chǎn)堤也要防止無序修筑與加高;遠期處置可視將來灘區(qū)安全建設(shè)、中水河槽塑造、灘區(qū)補償政策落實及其它處置方案的論證結(jié)果而定。

        [1]胡春宏.黃河水沙過程變異及河道的復(fù)雜響應(yīng)[M].北京:科學(xué)出版社,2005:21-37.

        [2]蘇運啟,申冠卿.黃河下游河道排洪能力分析方法及其工程實踐[M].鄭州:黃河水利出版社,2006:51-54.

        [3]潘賢娣,李勇,張曉華.三門峽水庫修建后黃河下游河床演變[M].鄭州:黃河水利出版社,2006:44-55.

        [4]姚文藝,蘇運啟.黃河下游排洪輸沙基本功能的影響因素及判別指標[J].泥沙研究,2009(02):1-9.

        [5]胡春宏,陳緒堅,陳建國.黃河水沙空間分布及其變化過程研究[J].水利學(xué)報,2008,39(05):518-527.

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