王開榮,于守兵,茹玉英,王萬戰(zhàn)
(黃河水利科學(xué)研究院,450003,鄭州)
基于不同的河口治理戰(zhàn)略,產(chǎn)生了不同的黃河入海流路運(yùn)用模式及其運(yùn)行方案。概括起來,黃河入海流路的運(yùn)用模式可分為獨(dú)流入海和多流入海兩大類。
所謂獨(dú)流入海模式是指在現(xiàn)行清水溝流路達(dá)到改道控制條件后,再按相關(guān)規(guī)劃安排改走其他備用流路(如刁口河流路等)。該模式的主要特點(diǎn)是黃河一直呈獨(dú)流入海的態(tài)勢。
實(shí)施獨(dú)流入海模式的主要根據(jù)是:淤積—延伸—擺動(dòng)—改道是黃河河口在一定水沙條件下的自然規(guī)律,流路改道是河口入海流路自尋最小阻力捷徑的結(jié)果,任何有關(guān)河口流路安排的設(shè)想和建議都必須遵循這一自然規(guī)律。在未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi),黃河河口仍然是多泥沙河口,河口淤積延伸乃至最終的擺動(dòng)改道不可能避免。通過有計(jì)劃安排流路的擺動(dòng)、改道,輪流使用三角洲地區(qū)的若干條流路以充分利用黃河三角洲海域堆沙,擴(kuò)大堆沙范圍,對于延緩水位升高速度,減少黃河河口淤積延伸對黃河下游河道產(chǎn)生的溯源淤積影響,保障黃河下游河道的防洪安全的作用是顯著的。新中國成立前后的幾次改道以自然演變?yōu)橹?,社?huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失均很??;但在現(xiàn)階段三角洲上石油普遍開發(fā)、兩側(cè)排水骨干河道已大規(guī)模疏挖、交通等基礎(chǔ)設(shè)施逐步完善的情況下,若任其入海流路隨意隨機(jī)改道,而不是統(tǒng)籌兼顧、綜合規(guī)劃、權(quán)衡利弊以確定堆沙范圍和有計(jì)劃地安排流路,必將極大地影響到河口三角洲地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行和可持續(xù)發(fā)展。
獨(dú)流入海模式的運(yùn)行方案是:輔以必要的工程措施,盡量發(fā)揮流路的行河潛力,相對穩(wěn)定現(xiàn)行清水溝入海流路。在清水溝流路達(dá)到改道控制條件后改道刁口河流路,在刁口河流路達(dá)到行河年限后,再相機(jī)使用馬新河流路、十八戶流路乃至神仙溝流路作為黃河的入海流路。
多流入海模式的具體體現(xiàn)是:在河口地區(qū)修建一定規(guī)模的水沙調(diào)控樞紐工程,并設(shè)置兩條或兩條以上的入海流路或入海水沙通道,以期能夠?qū)M(jìn)入河口地區(qū)的水沙資源乃至洪水進(jìn)行調(diào)配。該模式的主要特點(diǎn)是:以現(xiàn)行清水溝流路作為主干流路,黃河在三角洲地區(qū)呈多流入海的格局。
該行河模式的根據(jù)是:充分利用黃河三角洲沿岸更大范圍的海域堆沙,把更多的甚至全部黃河來沙帶到深海,利用工程措施來控制河長發(fā)展并延緩海岸線的推進(jìn)速度,使黃河河口海岸處于動(dòng)態(tài)平衡,減緩河口河道淤積,減輕防洪壓力,從而達(dá)到流路長期使用的目的。還可使更多的海域不斷得到淡水和泥沙補(bǔ)給,抑制海岸線的蝕退,有利于保護(hù)三角洲的生態(tài)環(huán)境,尤其有利于刁口河等預(yù)備流路內(nèi)自然保護(hù)區(qū)的良性維持。
(1)小水分流通道方案
該方案在20世紀(jì)80年代中期提出,初衷是通過大小水分流的方法,穩(wěn)定黃河口在清水溝及其以南40~50年。運(yùn)行方式是將黃河小水期的水流通過另辟分流河道或其他措施送入渤海。分流方式包括無壩分流、有壩分流和泵站分流三種,在經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后建議采用泵站分流方案。泵站分流方案又包括了十八戶分流方案(泵站分流不結(jié)合用沙方案)和西河口分流方案(泵站分流結(jié)合用沙方案)。
(2)高位分洪通道方案
該方案最終形成于21世紀(jì)初,具體運(yùn)行方式是“一主一輔,雙流定河,高位分洪,導(dǎo)堤入?!薄R袁F(xiàn)行清水溝流路為主流路,在其入??诮ㄔO(shè)雙導(dǎo)流堤伸至3m水深,雙導(dǎo)堤內(nèi)行洪3 000 m3/s,并修建順向丁壩,使雙導(dǎo)堤中間形成復(fù)式河床。刁口河流路為輔助流路,在西河口斷面附近建設(shè)可分洪3 000 m3/s的分洪閘。同時(shí)建立疏浚船隊(duì),及時(shí)疏浚西河口以下可能出現(xiàn)的局部淤積,保證雙導(dǎo)堤內(nèi)河勢穩(wěn)定。
(3)水沙調(diào)控通道方案
該方案是在高位分洪通道方案的基礎(chǔ)上提出的,采取的工程措施是:在西河口分洪閘的下游河道上,再建一個(gè)橡膠壩,與分洪閘組成一個(gè)水利樞紐。具體運(yùn)行方式是:當(dāng)利津站流量小于3 000 m3/s時(shí),將分洪閘提起,同時(shí)將橡膠壩充脹,水流全部經(jīng)刁口河分洪道注入渤海;當(dāng)利津站流量大于3 000 m3/s時(shí),將分洪閘關(guān)閉,同時(shí)將橡膠壩泄塌,恢復(fù)原河道斷面,大洪水經(jīng)清水溝流路注入萊州灣。
(4)輪流使用流路方案
該方案實(shí)施的前提是刁口河流路必須具備與現(xiàn)行清水溝流路相當(dāng)?shù)男购檩斏衬芰?。?dāng)一條流路行水時(shí),另一條流路可以在相對無水或靜水條件下進(jìn)行河道整理或疏浚。該方案可大大改善施工條件,節(jié)省投資,同時(shí)又為再次行水打下基礎(chǔ)。
綜上所述,多流入海模式的核心是現(xiàn)行清水溝流路的長期穩(wěn)定。有關(guān)學(xué)者曾提出清水溝流路長期穩(wěn)定的根據(jù)有三:第一是歷史根據(jù),自1855年黃河改由山東入海以來,入海流路在以墾利縣寧海為頂點(diǎn),北到套爾河,南到支脈河口的范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)10次,其中在從利津的東北方向延長線上、刁口河流路和清水溝流路之間不到45°夾角中行水6次,占整個(gè)行水時(shí)間的73.68%,清楚反映出河口發(fā)展的總趨勢是逐步穩(wěn)定在現(xiàn)行流路海域;第二是實(shí)踐根據(jù),采取“截支強(qiáng)干、工程導(dǎo)流、疏浚破門、巧用潮汐、定向入?!钡木C合措施治理河口,效果明顯;第三是理論根據(jù),使黃河在海洋動(dòng)力強(qiáng)的海域入海,并且采取正確的工程措施(筑雙導(dǎo)堤),進(jìn)一步強(qiáng)化海洋動(dòng)力,把風(fēng)暴激流這一超強(qiáng)的海洋動(dòng)力轉(zhuǎn)化為沖刷黃河口泥沙的動(dòng)力,保持河口暢順,同時(shí)規(guī)劃一主一輔兩條流路,則兩個(gè)河口的海洋動(dòng)力完全可以把河口的泥沙帶走,保持河口暢順和長期穩(wěn)定。
從宏觀角度衡量,獨(dú)流入海和多流入海兩類模式對黃河三角洲地區(qū)生產(chǎn)力布局的最終影響區(qū)域是相同的,均涉及現(xiàn)行清水溝流路和刁口河備用流路的相關(guān)區(qū)域,但其影響的時(shí)效性存在明顯差異。
多流入海模式的實(shí)現(xiàn)首先是要啟用刁口河備用流路。刁口河流路是1964年1月—1976年5月期間的黃河入海流路,至今已有35年沒有行河,由于人類活動(dòng)、自然老化及管理不善,河道地形發(fā)生了較大變化,泄洪排沙功能極度萎縮,水力計(jì)算結(jié)果表明,其河道過洪能力最小為416 m3/s,主河槽過洪能力最小僅為30 m3/s。自1976年以來,勝利油田先后在刁口河流路內(nèi)興建了油氣生產(chǎn)設(shè)施、電力設(shè)施、通信設(shè)施及生活保障設(shè)施;油田部門和地方政府修建了羅鎮(zhèn)—孤島、樁西—埕東和東港一級專用公路等主干線。目前刁口河流路范圍內(nèi)已開墾耕地近 0.53萬 hm2、林地0.33萬hm2,畜牧種植用地0.66萬hm2,鹽業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)用地0.26萬hm2;河道內(nèi)共有農(nóng)業(yè)、農(nóng)場人口6 751人。現(xiàn)階段刁口河備用流路一旦啟用,將對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)力布局產(chǎn)生影響。
同時(shí),多流入海模式需要在現(xiàn)行清水溝流路持續(xù)或間斷行河的同時(shí),再建設(shè)和運(yùn)行管理另外一條入海分洪通道或具有較完備堤防的流路,使得兩條流路(通道)相關(guān)范圍內(nèi)的人口、耕地、油井、引黃灌溉、交通、旅游等生產(chǎn)生活設(shè)施在現(xiàn)階段即受到干擾影響甚至洪凌威脅。不過,從長遠(yuǎn)的角度而言,該模式不再涉及未來入海流路的變動(dòng)問題,因此,多流入海模式對河口三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)力布局的影響是暫時(shí)的,況且當(dāng)前黃河三角洲地區(qū)高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展正處于起步階段,生產(chǎn)力布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展尚處于較低水平,其對河口三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)力布局的影響強(qiáng)度也相對較低。
在獨(dú)流入海模式下,根據(jù)《黃河河口綜合治理規(guī)劃》的有關(guān)成果,在未來30~50年內(nèi),現(xiàn)行清水溝流路將處于相對穩(wěn)定的狀態(tài),刁口河備用流路暫不啟用,在有計(jì)劃改道刁口河流路之前,入海流路不會(huì)對相關(guān)區(qū)域的生產(chǎn)力布局產(chǎn)生影響。但可以預(yù)見,數(shù)十年后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平可能遠(yuǎn)高于現(xiàn)階段水平,一旦清水溝流路達(dá)到改道標(biāo)準(zhǔn)而啟用刁口河備用流路,其對生產(chǎn)力布局的影響要比多流入海模式更大。
需要特別指出的是,獨(dú)流入海模式未來對河口三角洲地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)力布局的影響大小與刁口河備用流路的保護(hù)和維護(hù)程度密切相關(guān),為更大限度地避免不利影響,必須切實(shí)做好刁口河備用流路泄洪排沙功能的保護(hù)和維護(hù)工作。要明確刁口河備用流路的運(yùn)用區(qū)域范圍,在此范圍內(nèi)修建任何建筑物以及有關(guān)設(shè)施,建設(shè)單位必須依照《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》的規(guī)定,將工程建設(shè)方案報(bào)送黃河水利委員會(huì)河道主管機(jī)關(guān)審查同意后,方可按照基本建設(shè)程序履行審批手續(xù)。否則,一旦在刁口河備用流路運(yùn)用區(qū)域范圍內(nèi)形成一定規(guī)模的生產(chǎn)力,未來刁口河備用流路的啟用將受到極大制約,陷入極大被動(dòng)。
(1)控制河口岸線淤積延伸
在一定時(shí)期內(nèi),多流入海模式可同時(shí)利用渤海灣和萊州灣兩個(gè)海域堆沙,而且在客觀上還形成了同時(shí)利用渤海灣和萊州灣兩個(gè)區(qū)域的海洋動(dòng)力向外海輸沙的態(tài)勢。與獨(dú)流入海模式相比,多流入海模式擴(kuò)大了堆沙范圍且相對加大了泥沙外輸能力,故其控制河口岸線淤積延伸的作用更為明顯。盡管如此,在可預(yù)見的時(shí)期內(nèi),兩種入海模式所利用堆沙海域的范圍最終是相同的。不同之處則有兩個(gè)方面:一是在利用時(shí)機(jī)和利用時(shí)間上有所區(qū)別,二是泥沙輸往外海的比例有所差異。從已有的研究成果來看,多流入海模式輸往外海泥沙的比例要大于獨(dú)流入海模式。
(2)減緩河口尾閭河段水位的上升幅度和趨勢
在今后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi),黃河仍是一條多泥沙河流,不管是獨(dú)流入海還是多流入海,其河口徑流和海洋動(dòng)力條件都不具備將河口來沙全部輸往外海的能力。因此,黃河入海河口尾閭河段乃至口門岸線的淤積均不可避免。目前,針對多流入海模式及其不同運(yùn)用方案下的河口河段水位變化問題,尚無系統(tǒng)研究和明確結(jié)論;但在獨(dú)流入海模式下,河口河段水位最終要受制于入海流路的尾閭河長。能否有效控制河口岸線淤積延伸,同樣是衡量兩類模式對于減緩河口尾閭河段水位上升幅度作用的重要依據(jù)。
(3)對河口河段防洪防凌安全的影響
多流入海模式一般情況下需要在河口河段修建包括攔河閘或分洪閘在內(nèi)的樞紐工程,樞紐工程的存在,既形成了河口河道內(nèi)正常行洪的一個(gè)局部阻力節(jié)點(diǎn),起到程度不一的壅水作用,又相當(dāng)于建立了一個(gè)新的局部侵蝕基準(zhǔn)面。在強(qiáng)烈堆積和凌汛險(xiǎn)情頻發(fā)的河口河段,新的局部阻力節(jié)點(diǎn)和侵蝕基準(zhǔn)面的存在,對所在河段以及黃河下游河段的沖淤演變都將產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。此外,在河口河段修建分洪閘,雖然減少了分洪閘以下的洪水流量,在短期內(nèi)對降低分洪閘以下河段的洪水位有利,但分流后水流挾沙能力降低,河道會(huì)增淤或少?zèng)_,進(jìn)而對分流點(diǎn)以上河道產(chǎn)生反饋影響。從長遠(yuǎn)看,建閘對河口河段的防洪乃至防凌安全將產(chǎn)生不利影響。
黃河口入海流路的不同安排模式,直接導(dǎo)致了入海水沙資源在時(shí)空分布特征方面的差異。實(shí)踐表明,黃河水沙資源是形成和維持黃河河口濕地的主導(dǎo)因素及河口濕地生態(tài)系統(tǒng)順向演替的根本動(dòng)力,黃河入海水沙資源的減少也是造成河口濕地動(dòng)態(tài)變化的重要因素之一。1976年5月改道清水溝流路以來,刁口河流路停止行河后無水沙資源供給,使得黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)北部濕地蝕退問題十分嚴(yán)重,大面積的天然濕地退化為鹽堿地或光板地。再加上人類開墾、油田生產(chǎn)、道路建設(shè)等人為因素的影響,使得濕地的景觀破碎化加重,濕地質(zhì)量與功能下降,濕地連通性降低,生物多樣性衰減,三角洲生態(tài)系統(tǒng)面臨嚴(yán)重失衡的威脅。
2010年6月24日,黃河三角洲生態(tài)調(diào)水暨刁口河流路恢復(fù)過水試驗(yàn)啟動(dòng),這是進(jìn)入21世紀(jì)以來黃河首次出現(xiàn)人工控制下的多流入海格局。評估結(jié)果表明,試驗(yàn)顯現(xiàn)出較為顯著的生態(tài)效果,三角洲刁口河尾閭濕地補(bǔ)水對退化濕地起到了修復(fù)作用。主要表現(xiàn)為遏制了刁口河退化濕地區(qū)域地下咸水入侵的發(fā)展態(tài)勢;土壤鹽漬化快速發(fā)展趨勢得到控制;初步遏制了刁口河區(qū)域植被逆向演替的趨勢,受損的敏感生境和濕地植被結(jié)構(gòu)得到修復(fù),蘆葦沼澤與蘆葦草甸等水生鳥類棲息的主要植被生境初步形成;鳥類棲息地植被的變化使?jié)竦厣趁黠@改善。
總之,多流入海模式可向南北兩岸區(qū)域提供淡水和泥沙補(bǔ)給,從而抑制北部海岸線的蝕退,有利于保護(hù)三角洲的生態(tài)環(huán)境,尤其有利于刁口河口門自然保護(hù)區(qū)的良性維持。從改善和維持河口三角洲地區(qū)生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展的效應(yīng)來看,多流入海模式要優(yōu)于獨(dú)流入海模式。
2009年11月23日,國務(wù)院正式批復(fù)了《黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃》,黃河三角洲地區(qū)的發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略,成為國家區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。規(guī)劃同時(shí)要求:“加大黃河口治理力度,完善分洪、退洪設(shè)施,提高防洪減災(zāi)和利用洪水能力。穩(wěn)定現(xiàn)有入海流路,留足備用流路”。為河口未來的治理明確了方向,也為今后河口的治理開發(fā)提出了更高的要求。
黃河河口的安瀾與穩(wěn)定是建設(shè)和發(fā)展黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)的根本保障,黃河河口的水資源問題是建設(shè)和發(fā)展黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),黃河河口的有序和統(tǒng)一管理是建設(shè)和發(fā)展黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)的重要前提??傊S河入海流路的運(yùn)用模式事關(guān)黃河治理開發(fā)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大局,在認(rèn)真研究、系統(tǒng)籌劃的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡快制定符合黃河口實(shí)際的科學(xué)合理的黃河入海流路運(yùn)用模式及方案。
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