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人类活动对典型三角洲演变的影响

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人类活动对典型三角洲演变的影响人类活动对典型三角洲演变的影响 摘要:现代黄河三角洲是在近150年来淤积、泛滥、改道过程中形成的。人类活动对黄河三角洲的演变产生着愈来愈强烈的影响。由于水少沙多,入海河道单一但十分不稳定,过去150年里发生了11次较大的改道。为了开发油田、修建基础设施和发展城市,人们采取了一系列稳定河道的工程措施,这对于三角洲的演变和造陆产生了巨大的影响。由于水资源过度开发,海河水系诸河流都变成了季节性河流,仅在发生大洪水时有径流入海。由于海河入海河口数与水沙比不适应,潮流海浪将泥沙输入河口淤积,造成这些人工河口的严重萎缩。人...

人类活动对典型三角洲演变的影响
人类活动对典型三角洲演变的影响 摘要:现代黄河三角洲是在近150年来淤积、泛滥、改道过程中形成的。人类活动对黄河三角洲的演变产生着愈来愈强烈的影响。由于水少沙多,入海河道单一但十分不稳定,过去150年里发生了11次较大的改道。为了开发油田、修建基础设施和发展城市,人们采取了一系列稳定河道的工程措施,这对于三角洲的演变和造陆产生了巨大的影响。由于水资源过度开发,海河水系诸河流都变成了季节性河流,仅在发生大洪水时有径流入海。由于海河入海河口数与水沙比不适应,潮流海浪将泥沙输入河口淤积,造成这些人工河口的严重萎缩。人类活动要维持生态平衡,避免过度开采水资源,不要使黄河变成海河样的季节性河流。 关键词:三角洲演变;黄河;海河;人类活动;管理策略 中图分类号:TV148文献标志码:A 1 黄河三角洲 黄河是中国第二大长河,挟沙量高居世界之首。在过去的2600年里黄河下游频繁改道(图1),1855年发生在铜瓦厢的黄河大改道,导致黄河下游段河道从南方迁移到现在位 置,并流入渤海。此后,除了1938~1946年人为炸堤导致其流入淮河外,黄河基本上都是奔流在现行的下游河道内。现代黄河三角洲就是在1855~1996年间河道在半径为50km 的扇形区域里11次改道过程中形成的。1964年春,黄河发生冰坝堵塞河道,位于三角洲的胜利油田的安全受到威胁,在罗家屋子处人为破堤,使河道从神仙沟改道刁口河(图1)。20世纪70年代,洪水水位升高到前所未有的高度,政府花费数百万元对清水沟进行挖掘。1976年5月,黄河改道清水沟,从那时起黄河三角洲清水沟河道已安全使用了25年(图1)。 1.1 黄河改道在三角洲发育中的作用 20世纪50年代以前,黄河改道由洪水漫溢和堤坝溃决引发。1950年后人类的干预在一定程度上控制了这种河流改道现象的发生。从1953年开始,黄河被人为改道了4次[1]。在清水沟早期,河槽没有完全成形。流量和泥沙淤积的季节性变化使河口在小范围内频繁迁移(图2)。1976~1979年,新河口在30km的范围内摆动,1977年10月黄河主流东流人海,但在1978年10月主流又改向北,1979年汛期河口又从东北向变为东南向。从1980年以来黄河主河道又向东移动并且形成了一个相对稳定的弯曲河道。1986年当地人民将 导流大堤和河道从Q8断面向上游延伸,河道没有再发生摆动(图2)。 黄河三角洲泥沙易冲易淤。在洪水期,河床一天之内就可能被冲刷或淤积好几米深[2]。自1976年改道清水沟以来,黄河三角洲的形状发生了显著的变化,清水沟已经延伸入海40多km。20多年后,将近1000km2的土地在新河口处淤积出来,最大淤积深度超过20m,同时老河口受到波浪和潮流的冲刷侵蚀,损失土地数百km2,最大侵蚀深度超过6m[3]。清水沟河道在1976年延伸了11km,在1977年延伸5km,但后续的年份里,延伸速度急剧下降。河口向大海推进的平均速度在1976~1994年约为213km/a,而在1994~1996 年这段时期为0。1996年清水沟前端改道岔河后也发生了类似的情况(图2),第1年延伸了8km,但在接下来的年份里其延伸速度也急剧降低。 1.2黄河三角洲人类活动及其影响 1.2.1稳固河道 为了三角洲的经济和城市发展,人们一直在不断地努力稳定三角洲河道。研究结果显示,修建堤防、人工改道和开挖沟槽(尤其是河口疏浚)对黄河三角洲和其河口产生了巨大的影响[3]。自从20世纪60年代开发胜利油田以来,稳定三 角洲河道一直是黄河三角洲治理规划中的一个主要方略。20世纪80年代清水沟河口严重淤积,河道中出现了许多沙洲,这些沙洲使河道中的洪水水位上升到危险的高度。同时,石油开采发展迅速,也需要稳定的河道。决策者和水利专家们为此实施了一系列工程措施,将清水沟延长。主要思路是: (1)加固堤坝,在河口修建导流堤;(2)堵汊,将水流集中到主河道以增大河流的输沙能力;(3)充分利用海流将河口的细沙带到远离河口的深海;(4)定期清除沙洲,疏浚河道以安全输送大洪水。在这些工程中,修建了44km长的大堤,从河口清除了314km2的沙洲,加固了一段长2060m的大坝,并疏浚了一段长1250m的河道。工程完工后,利津段水位得到降低。到目前为止清水沟已经使用了25年,使用年限远远长于其它河道,据估计这条河道还能使用20~30年以上。 1.2.2利用泥沙造地和发展经济 黄河以每年20~30km2的速度造地。在这片新造的土地上,人们发展起了农业、油田、渔业和新兴的东营市。在清水沟河口北部有一座面积136km2的近海油田,为降低开采费用,1996年利用黄河泥沙将这个近海油田转变成陆地油田。同年6月石油工人在08断面的下游开挖了一条深1.6m、宽200m、长5km河道,这就是岔河,并在1996年6月堵住了清水沟河口,这样清水沟入海口门顶端被人为迁移到岔河(图1,2)。1996年7、8月期间洪水第一次安全通过新河道, 这次洪水携带了大量的泥沙到新河口,造出了85km2的土地。新河道较老河道短,水流能量增大,引起溯源侵蚀。使得利津站洪水位下降了约1.0m。黄河河道自这次人为改道后,一直维持在清水沟一岔河河道,而此前的清水沟人海河口已经变成了灌木林。 40多年前的黄河三角洲还是一片荒芜的土地,后来由于石油工业的发展,这一地区已经发生了巨大的变化。在黄河三角洲上开发了中国第二大油田,年产原油2000~3000万t。拥有人口160万的东营市于1983年在三角洲上设立,并且已经建成了好几个小型港口。在临近河口的新造陆地上,发现了许多珍稀和濒危物种,许多具有生态价值的候鸟在那里度过它们的孵化期。黄河河口区域已经被国家确定为国家级自然湿地保护区,规划面积1500km2。 意识到土地带来的巨大经济效益,当地人民现在尽一切努力利用黄河泥沙扩展黄河三角洲,并保护新造土地。随着河口向大海延伸,他们在新造的土地上种草植树来防止冲刷侵蚀,在油田附近建造防浪墙来防止海岸侵蚀。以前刁口河没有采取防护措施,已经被侵蚀掉100km2多土地。黄河三角洲淤泥质海岸线有400km多长,由于缺少资金,目前还没有被很好的保护,波浪以每年5km2的速度侵蚀着三角洲。因此,在黄河三角洲需要采取新生陆地的综合保护措施。 综上所述,人类活动对黄河三角洲的影响主要是稳定黄 河河道,开发油田建设城镇,引用黄河泥沙造陆、造油田,保护新生陆地,促进经济发展,以及保护河口湿地维持生态平衡。 2海河三角洲 2.1海河水系 海河流域面积31.8万km2,流域地形呈簸箕状,由西向东倾斜。海河流域水系由众多的河流组成(图3)。1950年之前12条主要支流在天津汇聚形成海河,注入渤海湾。由于海河流域的形状特点,且山区源头与河口的距离短,支流暴雨洪水很快到达海河,并在天津和渤海湾之间的河道中汇聚形成较高的流量造成洪水灾害。 1939年灾难性的大洪水之后,当地居民开始修建水库和分洪区,并通过疏浚河道以提高过流能力。1963年洪水之后,开挖了许多新河槽作为泄洪道直接将支流与渤海相连,以减轻海河河道的过流压力,使其总过流能力提高到22680m3/ s,是原河道过流能力的10倍。 1970年以来,人口增长和经济发展对水资源需求的压力导致河水过量引用,河口流量大大减少。海河流域修建了600余座水库、成千上万的机井和数不清的水坝,在河口还修建了许多拦潮闸以阻挡海水入侵。这些水利设施的修建和运用 改变了海河和支流的流量、泥沙量和河床演变过程[4]。现在海河水系诸河道常年断流,已经变成了仅当发生大洪水时使用的紧急排洪道。 2.2河口萎缩及其原因 近年来,由于海河流域水资源开发迅速增加,人海径流量和人海沙量急剧减少。目前平水年和枯水年,海河水系入海水量已近枯竭。与此同时,海岸波浪侵蚀和潮流携带进入河口的泥沙量要大得多。渤海湾沿岸有一个输运泥沙的高含沙浑浊带。由于风浪不断将沿岸淤泥掀起,又由潮流将悬浮泥沙不断地输送到河口。从1958年到1989年,淤积在海河拦潮闸下游11km长的河道内的泥沙为1800万m3。河宽由1958年的250m缩窄为1990年的100m,而临近挡潮闸的河床则被淤高了6m。河口拦门沙已经从挡潮闸下游10km处沿河道上移到闸下游418km处,同时河口拦门沙的河底高程已经从-3.2m上升到+0.5m(图4)。在海河水系的其它人海河道都观察到同样的情形。由于入海径流量剧降,沉积在河口的泥沙不能被冲刷带回大海,导致河口淤积萎缩。 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1列出了海河水系诸多新河槽河口淤积排洪能力降低的情况[5]。 海河水系诸河口的萎缩一方面是由于潮流挟沙倒流入 河口淤积,另一方面是由于人工开挖的人海河道数目众多,虽然减轻了防洪压力,但与来水来沙条件不适应。图5给出了长江、珠江、黄河、海河、密西西比河等河流的人海口门数目与平均水沙比的关系。在自然条件下,水沙比达到8000m3/t可以维持8个人海口门,水沙比2000m3/t左右维持4~5个人海口门[6],水沙比小于100m3/t者只能维持一个口门。海河水沙比只有64m3/t,自然条件下只有一个口门,但是1963年大洪水后为增大排洪能力开挖数条新河连接渤海,人工人海口门包括永定新河、海河、独流减河、南运河、北排河、南排河、子牙新河、漳卫新河等8个人海口门。在图中海河现状点子远远偏离人海口门数与水沙比的平衡线。低水沙比难以维持众多人海口门,所以泥沙逐渐淤堵这些河口。 2.3海河河口治理策略及其对三角洲演变的影响 目前的治理策略主要是机械疏浚和纳潮冲沙。每年汛前海河水系诸河口防潮闸前都要进行疏浚,但疏浚后很快又重新淤积。在1981~1994年期间,仅从海河河口就疏浚了736万m3泥沙,但同期又淤积了900多万m3的泥沙。 纳潮冲淤是将海水涨潮时拦蓄,在退潮时开闸放水冲沙。由于拦蓄的海水含沙量较高,这些泥沙在挡潮闸的上游 河道沉积,故纳潮冲淤效果并不好。 控制海河口萎缩的新方略是在河口修建双导堤割断高含沙混浊带,如图6所示。天津港的南防波堤可以用作海河河口的北导堤,仅需再修建河口南导堤延伸约5km到深度为4.5m 的清水区来隔断浑浊带。这样高浑浊度海水不能流进河口,就能有效防止河口淤积。沉积在导流堤南边的泥沙将用于造地,届时新海港也将在这里修建[7]。如果这个方略成功,可用同样方法控制海河水系其它河口的淤积萎缩。渤海湾沿岸浅水高含沙带可能转变成一片新生陆地。 3结论 黄河三角洲通过不断的河流改道而形成。在这片新造的土地上,过去40年来发展起了油田和一座具有现代化基础设施的新兴城市。人类活动对黄河三角洲的影响主要是稳定黄河河道,开发油田建设城镇,引用黄河泥沙造陆造油田,保护新生陆地促进经济发展,以及保护河口湿地维持生态平衡。这些措施和中游水土保持,下游引水引沙相适应。但是水资源的过度开采可能使黄河变成海河那样的季节性河流。海河洪水迅猛,为了防洪人们已经完全改变了海河流域的排水体系,将排洪能力增加了10倍。 沿渤海湾有一条高含沙浑浊带,由潮流输运悬沙到河口淤积。同时,海河水沙比只有64m3t,自然条件下只能维持一个口门,难以维持人工开挖的8个人海口门,所以泥沙逐渐淤堵这些河口。目前海河流域诸河口都在萎缩,总排洪能力已经下降了一半。河口疏浚仅仅是暂时的解决 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 。在河口修建足够长的双导流堤以切断高含沙浑浊带,同时促淤造地可以控制河口淤积萎缩,将渤海湾沿岸浅水高含沙带转变成一片新生陆地。 参考文献 [1]Wang Z.Y.and Llang Z.Y.,Dynamic characteristics of the Yellowr River mouth[T].Earth Surface Process and Landforms,2000,V ol.25,pp.765-7821 [2]Wang Z.Y.,Experimental study on Scour rate and channel bedinertia[T] Toumal of Hydraulic Research,IAHR, 1999,No.1,pp.27-471 [3]Zhang Q.S.,WangZ.Y.,He S.L.and Hu C.H., Yellow Rivermouth harnessing and water resources[M]UNDP Report,No.CPR91P1441 1997. [4]Hu S.X.,Wang Z.Y.and DingP.X.,Shrinkage ofthe estuarinechannels of the Haihe drainage system and its influences onfloodhazard[T] .International loumal of Sediment Research,1999,V o1.14,No.2,pp.65-761 [5]胡世雄.海河流域河口萎缩机理及波浪输运泥沙实验研究[D].中国水利水电科学研究院博士后出站 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ,20001 [6]苏燕,王兆印.密西西比河的治理经验及效果[T].泥沙研究,1997,(1):1―81 [7]海河水利委员会.海河河口的治理和发展规划[1].中国水利部,19991 (特约编辑:陆一芳) 收稿日期:2007-09-10 作者简介:王兆印,清华大学教授,主要从事河流水力学及水动力学研究。
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