黄河河口演变规律及治理

第三届黄河国际论坛 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 集 271 黄河河口演变规律及治理 王万战 高航 (黄河水利科学研究院) 摘要：简要介绍了黄河口径流、泥沙、温度、盐度、潮流、波浪等基本情况，河口河道、海岸演变 的基本规律以及黄河口治理情况。在潮汐等影响下，黄河15河道易淤积，河口河道中段比降 减小，形成台阶状纵剖面，随着河口中段比降的减小，河型由顺直转为弯曲，滩地横比降加大。 当河口延伸到一定程度后，中段易漫滩、出汉、卡冰。拦门沙高程对河口泄洪排沙具有阻碍作 用，但范围有限，波浪对黄河三角洲海岸方向、河口沙嘴、河道平面摆动等具有明显的调整作 用。黄河口治理目标由以往单纯防洪，转变为包括防洪、生态保护的综合治理。存在的问题 是，当地社会、经济 发展规划 小学教师专业发展规划教师个人发展规划三年劳动实践场所建设地理教师发展规划教师三年成长专业规划 挤占黄河15流路用地，水沙资源供求矛盾，难以确定生态用水量， 黄河口依然存在防洪问题。 关键词：黄河河口海岸潮汐波浪治理飞雁滩 1 黄河三角洲和黄河人海流路基本情况 自古至今，黄河出峡谷以后，流路多变，在淮河以北和华北平原摆动。1855 年以来，黄河北摆流人渤海，至今行河近140年，河口流路摆动了9次，形成了 10条流路(图1)，形成现代三角洲，新中国成立后黄河口先后经历了神仙沟 (1953～1963年)、钓口河(1964～1976年)、清水沟流路(1976～1996年至今)。 1．1黄河口水情条件 进入黄河口(以利津站为代表)的水沙量年际变化较大，平均含沙量约在25 kg／m3。表1表明，清水沟行河时期的年均沙量比神仙沟流路、钓口河流路时期 的都小，这被公认为清水沟流路行河时间较长的原因之一。钓口河单股行河时 期的年均水量、沙量、含沙量介于神仙沟和清水沟之间，但是钓口河单股行河行 河时间最段(仅4年)，可见，单纯用年均沙量还不足于解释黄河口流路单股河 道行河时间的长短。 1．2黄河口潮汐、潮流状况 渤海海域的潮汐存在两个M2：无潮点，一个在黄河El神仙沟口外，另一个在 秦皇岛外。黄河口附近海域各处潮差不一，大致在1．0m，有全日潮、半Et潮、混 和潮。渤海潮流具有旋转性，近岸海域潮流椭圆的长轴基本上与三角洲海岸平 272 ————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一一 行。黄河三角洲海岸向海突出的地方，流速较大，高流速中心位于岸坡脚转弯 处；至今，实测最大表面点流速为1．84m／s。 图1 现代黄河三角洲的黄河入海流路 273 表1 1953年以来黄河口各流路时期的水沙量 含沙量 流路 行河时期(年) 水量(亿m3)沙量(亿t) (kg／m3) 神仙沟 1953—1963 459 11．8 25．7 钓口河 1964～1976 433 11．0 25．4 清水沟 1976～1995 252 6．3 25．1 神仙沟单股行河 1953～1959 476 14．5 30．5 钓口河单股行河 1968～1972 348 8．6 24．7 清水沟单股行河 1980～1995 245 5．8 23．7 黄河口河道感潮段的长短与河流水流、潮汐和河道边界等有关，大致为 15～30km。在神仙沟、钓口河、清水沟流路单股行河之初，平均高潮位平交河床 于罗家屋子，即小沙、罗7、清4。 黄河口河道潮流段，在枯水期一般为2～3km，洪水期为零。 1．3波浪、盐度、温度 黄河口海域风浪来自四面八方，但是波高大于2m的强浪方向来自东北方 向，最大破波水深约为4．6m，其发生频率虽然较低，但是对泥沙运动起较大的 影响。 黄河口海域的盐度变化既受季节的影响又受径流的影响：人海径流所及的 海域盐度较低。在黄河口河道内，在洪水期盐水楔上界入河口河道内仅2～3 km，枯水期盐水楔上界人河约10km。 黄河口海域垂向温度随随时间变化。在冬季，沿岸带水温低温，向外海温度 逐渐增高；而在夏季近岸边温度高，深海区温度低。 2黄河河口、海岸演变规律 2．1沿岸输沙 黄河三角洲东海岸中部1985年的年净沿岸输沙量为83000m3，方向向东 南(图2)，其中来自东北方向波高大于2．1m的强浪产生的沿岸输沙占年净值 的9l％；黄河三角洲北海岸中部的年净沿岸量为200214m3，方向向西，主要由 东北方向的强浪所决定，计算出的静输沙方向与海岸沙嘴的运动方向相同。 2．2海岸淤积延伸、蚀退、朝向规律 神仙沟流路输向深海的泥沙量占利津沙量的百分比最高(38％)，清水沟最 少(2l％)。与此相应，利津站单位来沙的造路面积(即造路强度)，神仙沟流路 最小(1．9km2／亿t)、清水沟最大(3．5km2／亿t)，表明黄河三角洲海域不同的 位置海洋动力是不同的：神仙沟口外附近海域海洋动力条件最强，清水沟最弱。 海岸淤积延伸：1855年以来，黄河三角洲海岸线的演变情况见图1。在通常 274 条件下’，黄河三角洲总的来说是淤积延伸的，海岸线延伸速率一般为0．2～0．7 km／a。2亿～4亿t／a的泥沙可使整个三角洲面积处于动态平衡状态。 图2黄河口沿岸输沙率 海岸蚀退：不仅人海沙量减少会造成海岸侵蚀，“硬性”海岸 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 也是造成 其下游海岸侵蚀的原因。钓口河河口停水后，海岸侵蚀。飞雁滩海堤修建后，不 仅海堤前方海岸遭冲刷，而且造成了其沿岸输沙方向(西侧)下游海岸继续侵 蚀，这是海岸工程引起下游海岸侵蚀的典型例子。 海岸线方向调整：由于受孤东围堤的限制，东海岸以孤东围堤为轴，逆时针 旋转(图2)，逐步减小海岸线与东北强浪的夹角，减小沿岸输沙率。东海岸的朝 向与1760年的海岸线基本类似。 2．3黄河口流路演变规律 1855年以来，黄河人海流路摆动情况见图，黄河流路绕三角洲中心轴线左 右摆动。对于一个流路来讲，黄河口流路演变一般经历初期散乱、中期单股行 河、末期出汊。 2．3．1河长变化 黄河口流路由初期、中期到末期的过程中，河道人海长度总趋势是延伸的， 神仙沟(1953—1960年)、钓口河(1964～1976年)、清水沟(1976～1995年)河 275 长分别增加约23km、33km、37km，平均延伸速率分别为3．45km／a、2．68km／a 和2．0km／a。近年来，清水沟河长基本不变，主要与黄河人海泥沙较少有关。 2．3．2河口河道纵剖面、河型、横断面演变 新中国成立后，黄河下游河道抬升2～3m(图3)。黄河口河道变化与山东 黄河河道的演变既有相似性，也有具有自己的特征。黄河口河道的上段(如清3 以上、罗7以上、小沙以上)冲淤特点大致与山东河道相同，即大水冲、小水淤， 而黄河口河道的中下段河道，无论大水还是小水，河床易淤。结果是河口河道 上、中段比降减小而下段比降基本不变而且一直较陡，纵剖面呈现台阶状。清水 沟、神仙沟、钓口河的单股行河时期的纵剖面都是如此，这是由于河口进入感潮 段以后，泥沙淤积形成类似水库末端的淤积三角洲的缘故(图4)。 19501955196019651970197519801985199019952000 年份 图3黄河下游河床升降过程 ‘ 随着河口中、上段比降的减小，河口河道由顺直变为弯曲，而比降较大的下 段河道相对顺直，与此同时河口河道横比降加大。当中段比降小到一定程度后， 位于河口河道中、下段交接处的弯道凹岸坍塌；在滩地较大的横比降作用下，河 口河道在此处出汊。河道出汉以后，出汊继续向上游发展，河口流路发展处于末 期。河口河道中段比降减小以后，容易发生漫滩、卡凌(图4)。 2．3．3拦门沙对泄洪排沙的影响 由于河口扩宽、潮汐顶托、盐水等因素的影响，黄河人海泥沙易在口门附近 形成拦门沙。拦门沙形成后，一方面阻止水沙纵向径直排人渤海，另一方面迫使 水流横向寻求出路。所以，拦门沙上游多出现横沟(图5)，研究表明，也就是在 此横沟处，总是存在一个高输沙中心。高输沙中心的存在表明拦门沙的阻水阻 沙作用向上游不超过高输沙中心，也证明黄河口河道的淤积主要是潮汐(水位) 所致，而不是拦门沙阻水所致。 如果人工大幅度降低拦门沙高程，其对河口河道影响究竟如何，还有待于深 入研究。 4 3 3 2 2 1，0 {1 舍一撇遥繁∞卜巨o。。n 276 、o≮、 一顶部段一 一前坡段二 、、、： 拦 门。碗噙、弋 沟 沙 ＼＼未b__一 ＼ ， | 弯曲性河道 游荡性河道 痧圹k。‘ ．o—、 蛎歹：：圣～一 ／．!，’，毪初始 河型 磷 f弋严 河型变化 、弋l 初始 横比降变化 数年 舌河型 苎荡性#学／一．愈挣， 数年后 弯曲悄 河道 ∥L瓞 №搿＼歹 Xk容 易漫滩、卡冰、￡j汉 15 E 13 函 堂11 d9 g0．060 Q 0．050 图4黄河口河道演变规律模式 1615141312ll 109 8 7 6 5 4 3 2 1 O一1 距离(m) 图5拦门沙对黄河排沙的影响 2．4黄河口淤积延伸对黄河下游的反馈影晌 至今，对人海流路缩短对其上游河道的影响认识基本相同。每次改道(如 1964年、1976年)和改汊(如1996年)都缩短了人海的河长，增大了河道比降， 277 但是比降增大并不必然造成溯源冲刷，由于钓口河流路地势较高，1964年改道 钓口河时并没有产生溯源冲刷，而1976年改道清水沟流路造成了明显的溯源冲 刷，水位影响距离达到刘家园。 黄河口延伸必然影响其上游河道的演变。但是，至今对黄河口延伸的反馈 影响的距离认识差别很大，大致归为三类。第一类观点认为，黄河口延伸造成整 个黄河下游河道的平行上抬；第二类观点认为黄河口延伸影响距离在刘家园附 近(在口门以上约220km)；第三类观点认为，延伸的反馈影响不超过流路改道 点，近几十年来，河口淤积延伸的反馈影响很短，最远不超过一号坝(口门以上 约70km)。 造成认识分歧大的原因是，黄河下游、黄河口演变规律的复杂性，没有精度 较高、大家公认的黄河下游一河口的水沙数学模型来模拟黄河口延伸及不延伸 情况下黄河下游河道演变的差别。 3黄河口的治理 黄河口的治理与社会、经济以及科技发展水平密切。1855年以后黄河改道 初期，进人黄河口的泥沙很少，河口比较稳定。1872年以后，东坝头以下陆续修 建堤防，1884年下游大堤基本形成。随着沿岸堤防的逐步完备，输送到河口的 泥沙增多，河口淤积、延伸问题显露，尾闾河道摆动变迁日益频繁。1949年，左 岸大堤修至四段，右岸到垦利宋家圈7．5km。 1953年以前，黄河人海流路由甜水沟、宋春荣沟、神仙沟分流人海。为了改 善防洪条件，决定变分流人海为独流人海，1953年7月，截断甜水沟、宋春荣沟， 黄河于小口子以下由神仙沟人海。1964年1月1日，为了减轻河口地区凌汛威 胁，于罗家屋子改走钓口河流路。1975年汛期流量6500m3／s，西河口水位已达 当时预定的改道水位，决定于1976年5月20日截流，改道清水沟流路。 总之，20世纪60年代初在黄河三角洲发现石油以前，流路的摆动比较自 由。但是其后黄河三角洲石油工业等对黄河口治理提出越来要高的要求，如流 路相对稳定等。 3．1 新中国成立后至1976年 随着河口地区生产的发展，对防洪要求日益迫切，先后加高加固了四段、渔 洼以上的临黄大堤及险工，增强了防洪能力，在临黄大堤以下修建了两岸堤防等 防洪、防凌、灌排、防潮等工程；为改道清水沟流路，自1968年起数年内，先后进 行了南大堤加固工程，新修了南防洪堤及其续建和推修工程、东大堤和北大堤工 程，开挖了清水沟引河工程，1976年5月成功地在罗家屋子实现了人工改道。 南展工程：主要解决麻湾至王庄30km的窄河道的阻水卡冰问题，兼顾防 278 洪、放淤和灌溉。1979年8月曾进行过一次放淤，淤沙8．2万亩(淤沙0．46 亿t)。 十八户放淤工程：建于1969年，设计放淤流量500m3／s。自1970～1979年 先后5年进行了放淤，总引水16亿Ill3，引沙0．7亿t。 灌溉工程：修建了王庄、宫家等引水闸，胜利、小开河等灌区配套工程，西沙 河、马新河、跃进河、挑河和沾利河等排水沟工程。 另外，还加修了黄河三角洲北部沿岸部分防潮堤。 3．2清水沟流路期间(1976年至今) 3．2．11976～1993年的治理情况 1976年黄河改走清水沟流路以来，由于黄河口三角洲经济快速发展，加大 了黄河口治理的力度。 自1976年8月起进行了南防洪堤抢险、修建退守新堤。1977年11月在利 津水文站附近河段进行了拖淤试点工程：发现被拖淤河段被拖淤后比降稍有下 降，但全断面和拖淤段以下300m处断面是淤积的。 1988～1993年，在黄河口进行了疏浚治理试验：截堵支流沟汉、疏通河道障 碍，利用耙拖、射流冲沙、推进器搅动等方法在清7以下河段拖淤，新修导流堤 40km，改修导流坝12km，修建西河口、八连等控导工程，修建北大堤顺六号路 延长工程至孤东围堤，修建分洪放淤口门，汛期进行放淤试验等。这些措施使得 尾闾河道众流归一，河口河段防洪形势好转。 3．2．2黄河入海流路治理一期工程 1989年黄河水利委员会编制了《黄河人海流路规划报告》(简称规划报 告)，国家计委于1992年进行了批复。规划报告的主要内容如下： (1)按照黄河口治理与三角洲经济发展兼顾的原则，规划近期继续使用清 水沟流路，在设计水沙条件下，按照近口段流路1987年河道一北汊1一北汊2 的行河次序，控制西河口水位12～13m(10000m3／s)，淤积清水沟可行河30～ 50年。 ．：’ (2)规划近期工程为延长北大堤、南岸防洪堤加高加固及延长，义和庄一清 7河段7处河道整治、清7以下堵串及临时疏浚、北汊1改道等工程。另外，还 包括通信和机构建设等非工程性措施(图6)。 (3)关于备用流路，规划报告认为“需要继续对河口段的变化趋势进行观察 研究后，根据实际情况适时确定 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。在目前情况下，需要将钓口河、马新河作 为备用流路加以管护”。 (4)在此基础上，山东黄河河务局提出了《黄河人海流路治理一期工程工程 项目建议书》。一期工程总投资为3．64亿元，2006年6月，一期治理工程通过 279 图6 黄河入海流路治理一期工程位置示意图 总体验收：一期项目的实施为黄河口地I墨的经济}{：会发展提供了安全保障，取 得了良好的经济效益和社会效益 3．2．3清8出汉工程 为了缓解河口地区防洪压力，延长清水沟流路使用年限，结合胜利油田造陆 采油的需要，在不影响黄河人海流路规划的前提下，经山东黄河河务局报请黄河水 利委员会批准，于1996年5月在清8断面附近实施了人工出汊造陆采油工程。清 8改汊使人海河长缩短16km清8改汊T程实施后河口段河道呈溯源冲刷。 3．2．42000年黄河河口治理工程项目实施方案 为保证河口治理的连续性，2001年水利部批复了’!,2000年黄河河口治理建 设项目实施方案》，主要有北大堤帮宽及堤防道路、利津放淤同堤、利津堤防道 路、东坝控导上延续建_r．程、专业机动抢险队建设、丁字路专用水文站建设、垦利 堤防道路等．，目前，2005年10月前该实施方案基本完成 3．2．5挖河固堤工程 1997～1998年、2001～2002年和2004年分i次在河口河段实施了挖河同 堤1二程(图7)三次挖河固堤T程涉及河道总长度为53．6km，共挖泥沙1057 万nl’，加同堤防24．8km 根据观测资料分析和数学模型模拟，挖河工程在一定的时间内具有明显减 淤作用。1997年11月～2005年5月，利津一清6河段由挖河引起的减淤量442 280 图7 三次挖河固堤工程示意图 万～528万m3。 3．2．6非工程措施 以往黄河河口治理不仅有工程性措施，而且还逐渐采用了非工程性措施。 在防凌方面，在神仙沟单股行河期问(1953～1959年)，每个冬季黄河河口 都发生冰封，防凌措施是破冰。南展、北展修建后在防凌并未取得显著效果，从 20世纪70年代后期开始，利用三门峡水库进行水量调节，避免了坚硬的大量冰 块在开河时卡冰形成冰坝，黄河河口冰封发生频率大大减小。在冰预报上，在小 浪底水库运用前，黄河上所用的冰的模型主要是经验相关模型。小浪底水库运 用后，河道边界发生了较大的变化，限制了此类模型的精度。今后，开发耦合黄 河下游一河口水动力、河床演变、冰的形成和变化的数学模型仍是今后数字黄河 工程的目标之一。 在防洪方面，小浪底水库运用以后，实施了多次调水调沙。在96．8km河长 缩短、挖河、小浪底蓄水运用、调水调沙等作用下，黄河下游、清水沟流路河道冲 刷，河底降低约1m、河槽变得相对窄深。至今，黄河水利委员会已经初步开发出 平面二维黄河下游水沙模型，正在改进一维黄河下游水沙模型，2007年启动了 黄河河口数学模型的研发，黄河河口物理模型基地建设也已起步。 3．2．7黄河口综合治理 进入21世纪以后，随着黄河河口地区生态经济的发展，黄河河口治理转变 为综合治理，即治理目标不仅包括传统的防洪，而且还包括了生态保护。目前， 黄河水利委员正在进行黄河河口综合治理规划工作。 3．2．8黄河河口治理的重要问题 黄河口依然存在滚河、斜河危及大堤安全的问题，河口大堤还未经过大洪水 281 检验，水沙资源的供求不平衡，生态对水沙资源的需求量难以确定，黄河三角洲 社会、经济发展用地与黄河人海备用流路用地矛盾等。 4结论 过去几十年来，对黄河河口观测和演变规律研究做了大量的工作，对黄河河 口的基本情况和演变的基本规律有了一定程度的了解。这些研究成果为黄河口 的治理提供了技术支撑。 (1)在黄河人海水沙、潮汐、风浪等因素作用下，黄河河口流路演变仍然遵 循淤积一延伸一出汊摆动的规律；黄河河口淤积延伸必然反馈影响其上游河道， 造成河床的抬升。 (2)建议当地社会、经济等发展规划与以黄河河口流路综合治理规划协调， 要给黄河流路留出较大的空间，要以黄河的水沙资源供应为基础。 (3熄议继续加强黄河下游、河口水沙运动和演变的观测和研究工作。 [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 参考文献 水利部黄委会勘测规划设计院．黄河人海流路规划报告[R]．1989． 王万战，张华兴．黄河口海岸演变规律[J]．人民黄河，2007(2)． 王万战，张俊华．黄河口河道演变规律探讨[J]．水利水电科技进展，2006(2)． 王万战，夏修杰，等．该挖黄河口拦门沙吗[M]／／第一界国际黄河论坛论文集．郑州：黄 河水利出版社，2003． 王恺忱．黄河河口与下游河道的关系及治理问题[J]．泥沙研究，1982(2)． 庞家珍．黄河河口变化对黄河下游的影响[M]／／黄河河口问题及治理对策研讨会专家 论坛．郑州：黄河水利出版社，2003． 曾庆华，张世奇，等．黄河口近期演变规律及整治[M]．郑州：黄河水利出版社，1997． 黄河河口管理局．黄河口现行流路治理现状、存在问题与近期思路[R]．2006． 陈先德．黄河水文[M]．郑州：黄河水利出版社，1996． 黄河河口演变规律及治理 作者： 王万战， 高航 作者单位： 黄河水利科学研究院 相似文献(1条) 1.会议论文 陈效国 对黄河河口治理几个重要问题的认识 2003 目前,河口地区还存在着洪水凌汛、风暴潮的严重危害、水资源供需矛盾突出、生态环境恶化等突出问题,迫切需要深入开展河口演变规律的研究,加 强河口地区的综合治理.这次河口治理研讨会汇集了国内大批知名的专家,大家集思广益,献计献策,必将对今后河口的治理和三角洲经济社会的可持续发 展起到重要的促进作用. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6548896.aspx 下载时间：2010年6月15日