试论未来黄河下游治理的主要对策(一)
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论文摘要：针对黄河下游治理难度大、河情十分特殊的实际，提出了黄河下游治理的主要对策：①必须把握黄河未来水沙变化的规律；②要解决好黄河下游水资源不足的实际问题，在加大减沙入黄措施的同时寻求调水济黄途径；③应加大宽河道整治力度，重点研究“二级悬河”治理的对策；④对黄河下游宽河道边界应有新的布局；⑤黄河口治理应采取“输、挖、分”并举的方案，即束水冲沙、输沙人海，挖沙疏浚和科学分洪。
论文关键词：河道整治；“二级悬河”；黄河口治理；泥沙；水资源；黄河下游
黄河治理特别是黄河下游的治理，历来是中华民族兴国安邦的大事。新中国成立以来，国家对黄河的治理问题十分重视，黄河治理开发也取得了举世瞩目的成就。这不仅促进了整个流域经济的发展，而且也保障了黄淮海平原的安全。但黄河毕竟是世界上治理难度最大的河流，河情十分特殊，目前，黄河洪水尤其是泥沙问题尚未得到有效解决，黄河下游河道行洪能力衰竭，仍存在洪水威胁，水资源供需矛盾日益突出，并且由于社会经济发展用水量挤占下游输沙等生态用水。使环境也趋于恶化。因而，未来黄河下游的治理不仅对带动相关区域经济增长意义重大，而且还关系到国民经济体系的布局。
１必须把握未来水沙变化规律
研究某条冲积河流的演变规律时，首先应搞清来水来沙条件，因为来水来沙条件是塑造河床边界的主要因素。黄河下游河道的河型及其河相关系乃至悬河态势，主要是历史上来水来沙条件形成的。上段宽阔的河漫滩及下段堤距不大的窄河段，基本上能适应当时的水沙条件。
1986年以来，随着黄河上、中游治理开发的进行，下游来水来沙条件发生了变化，来水持续偏枯，大洪水发生几率减小。洪峰流量也显著降低。现在所讲的千年一遇洪水的洪峰流量，是在一定的假定条件下分析出来的，对目前的工程设计有一定借鉴意义，但这方面的论证毕竟不够严密，主要应该把伊河、洛河夹滩地区的滞洪作用及上游工程的影响研究清楚。否则，未来黄河下游防洪及河道整治工作很难在科学的水沙条件下开展。
笔者认为，黄河下游稀遇洪水的洪峰流量可能有所减小，防洪标准也不应过高。世界各国防洪多以实际发生过的历史最大洪水或百年一遇洪水作为防御标准。水利行业以外的人士根据国外的方法，常常对黄河堤防防洪标准及我国常用的洪水频率分析方法提出质疑，认为确定百年一遇洪水流量要有千年的样本，千年一遇洪水流量应有万年的样本。实际上没有那么长的水文资料，确定几百年以上一遇洪水的洪峰流量值，难免受人为影响。但必须承认，未来黄河下游治理所对应的泄洪流量的趋势是减小的。按照水沙条件决定河道边界的认识思路，上游大洪水的洪峰流量减小了，下游自然不需要那么宽的河道，否则，边界条件与水沙条件不相适应，用目前宽河道的堤防直接防洪，必然会出现众多问题，平面上、剖面上都会出现畸形图案，让人们治理的思路也难以清晰，甚至会自相矛盾。例如，一方面主张破除生产堤，甚至对河道整治措施也有怨言，目的不外乎是希望增大洪水的漫滩几率，加强滩槽水沙交换；另一方面又希望通过小浪底水库的调水调沙运用，给下游一个所谓的“有利”水沙条件，减小漫滩几率，显然这两方面存在着矛盾。
从另一个角度讲，人们根据当年三门峡水库运用初期下游河道冲刷的实测资料，大都认为小浪底水库在拦沙期对黄河下游减淤作用巨大。小浪底工程投入运用几年来，在水库已累计淤积泥沙10多亿m的条件下，下游仅冲刷3亿多t(人海泥沙仅1亿t左右)，而且还经常出现上冲下淤的不利局面。究其原因，主要是近几年遇到了偏枯的来水条件(来水量只相当于原设计入库水量的一半，年均来沙量仅有3亿多t)。显然，如何用好小浪底水库这张黄河下游治理的“王牌”。其前提是必须研究清楚黄河未来水沙的变化规律。
2黄河下游治理要重视解决水资源不足的问题
黄河下游地区水资源严重短缺，属长期性、区域性、资源性缺水，缓解黄河下游水资源供需矛盾的根本措施是从外流域调水济黄。为增加来水量，需要同淮河流域甚至汉江流域的河流相沟通，尤其是在淮河流域、汉江流域的暴雨期，可将淮河流域、汉江流域无法承受的洪水调入黄河，把黄河下游河道作为淮河及汉江上游各大支流洪水的入海通道。只有将其他流域的灾害水变成黄河下游河道的冲沙、灌溉及生态环境用水，小浪底水库在调水调沙运用时才会有更多的余地和更好的效果，也才能通过现有的下游引黄工程，包括引黄济津、引黄入冀、引黄济青工程，向河南、山东、河北等相关地区供水。此外，还可进一步通过河北水系的局部调整接济京津，最大限度实现黄淮海平原的水资源优化配置，把所替代出的输沙用水量再加以分配，尽量考虑黄河中、上游用水，缓解水资源短缺局面，使黄河上、中游地区植被建设维持基本的生态用水量。这类措施对于黄河治理效果最佳，应作为主攻方向，否则，10年甚至20年后，黄河下游的状况将仍旧难以改观。
3加大宽河道整治力度，重点研究“二级悬河”治理对策
黄河下游河道上宽下窄，其中宽河段堤距较宽，最宽达24km，河势游荡多变，经过多年整治，主流摆动幅度大大减小。然而，由于近20年洪水漫滩几率小，泥沙淤槽不淤滩，一些河段“二级悬河”发展迅速，使不少河段“槽高、滩低、堤根洼”的现象更加突出，对两岸防洪的威胁急剧加大。因此，“二级悬河”成因、危害及治理对策应是黄河下游治理的主攻方向。建议在调查“二级悬河”分布部位及分析其形成过程的基础上，通过河工动床模型试验和数学模型计算等手段，预测其演变趋势，判定各级洪水可能发生滚河或顺堤行洪的危害状况，制定相应治理对策。
河道整治是宽河段治理的有效措施之一，需要抓紧整治黄河下游游荡型宽浅河道，尽快建成理想的泄洪输沙通道。河道整治工程还是防洪和防治畸形河势的前沿阵地，只有把这项工作做好，才能减轻大堤的直接压力，防止发生横河、斜河、滚河。2002年7月习城滩万寨渠堤冲决，并经串沟直接逼近大堤，这实际上与河势下挫、工程控导不力有关，如果河道整治工程配套，就可避免这一险情的发生。
所谓的“二级悬河”，实际上是超饱和挟沙水流在已成为悬河的宽河段上，沿固定流路长期造床的必然结果。人们在游荡型多沙河流模型试验中发现，只要滩地空间足够大，即使没有生产堤和护滩工程，在某一时段内也能形成槽底高于滩面平均高程的悬河，若堤外地面低于堤内河床高程，此时即相当于“二级悬河”。这说明在黄河下游上段这种宽河条件下，滩地不可能产生均匀的淤积，即使不修生产堤，不建河道整治工程，由于自然堤逐渐形成(造成滩唇高仰)的原因，大堤内侧的堤河也会存在，堤根还会低洼。
非游荡型模型小河试验表明，超饱和挟沙水流致使滩槽高差减小的速率较大，表面上看流路较稳定，但随着主槽河床抬高，水流逐渐漫溢，出现滩唇和滩地横比降。当槽底比滩面高到一定程度时，即形成了严重的“二级悬河”局面。滩地逐渐出现串沟，又逐渐夺溜改河，最后主河还是“滚”过去了。在黄河下游窄河段也存在这种可能，例如，在山东长清顾小庄一桃园段，黄河溜势往东北方向急转，1958年及1976年洪水期在桃园附近都曾发生过裁弯取直、河势改变的险象。近20年来该河段主槽淤高了2～3m，滩地淤积很少，滩唇普遍高于洼槽2～3m，形成了更为不利的局面，目前的设计洪水位比1958年及1976年最高洪水位高出3m左右。以此为依据，赵业安等专家预测，一旦发生8000～10000m／s的大洪水，洪水很可能撇弯走直，在顾小庄一桃园之间改道，顺着洼槽直冲长清归德镇、长清区城区一带及玉符河右岸睦里闸一北店子大堤，致使部分滩区发生毁灭性灾害，并危及上下游河段的河势变化及防洪安全，进而威胁到济南市新市区的开发。
笔者进行的清水造床第一组试验，选用密度略大于1t／m的塑料沙铺成河床边界，河床可动性强，易形成游荡型小河；只是由于挟沙水流没有处于超饱和状态，因此河床未出现严重堆积，没有形成“二级悬河”。第四组试验与上述第一个组次试验的水沙及河床边界条件相同，只是加上了河道整治工程和一些生产堤。试验结果表明，河道整治工程及生产堤的修建，加快了“二级悬河”的形成速率，同时加重了“悬”的程度。这时小的河槽摆动虽然少了，但又可能不断孕育着大的摆动、大的灾害。
人们最关注东明、长垣等几个“二级悬河”局面严重的河段是否会出现滚河，所以在两岸修了不少防护工程。实际上，在中、上游泥沙尚未得到有效控制的前提下，“二级悬河”的范围会不断扩大，程度也会逐渐加重，造成危害的可能性也将加大，引起的灾情将越来越重，易出险情特别是易滚河的河段也会增多，例如在东坝头以上河段也会出现滚河现象。1996年笔者进行花园口一东坝头河段小浪底水库正常运用后的河势变化预报试验时，曾采用了包括高含沙水流过程的水沙系列。模型中花园口河段淤积严重，主河高程比老滩还高，试验中出现过部分水流在双井工程上首进入支流的不利局面，甚至流量在10000m／s左右时，大河曾从双井工程下首分流进入原阳高滩，最后全部夺溜滚河。多年前这一试验结果说明，这一河段的河势已相当严峻。
“二级悬河”的根治必须同黄土高原的治理及从相关流域调水结合起来，即运用工程手段，改变多沙来源区的侵蚀基准面，拦减泥沙。黄委正大规模修建淤地坝，这是一个机遇。实际上，如果修建“石埂梯田”，也能长期有效地保持水土，中东地区数千年前修筑的这类梯田，现在还发挥著作用。20年前笔者曾设想，如能把黄河下游数万名修防人员抽调一半到中游搞水土保持工作，那么下游治理的压力可能自然减轻；体制上的变化，又会促使本来准备堆放在下游的大量石料上移到黄土高原，减沙入黄效果将会提高，下游河道的危险局面也将必然改观。应该承认，如何通过机构调整把节省出的大量人员划拨到黄河上中游管理局，大规模建设水土保持工程，专治黄河多沙这个症结，也是值得研究的。