楊 震 高 坤 王小冬
(山東黃河勘測設(shè)計(jì)研究院,山東 濟(jì)南 250013)
黃河的多泥沙特性造就了黃河下游獨(dú)特的河道形態(tài),使黃河下游成為舉世聞名的“地上懸河”。進(jìn)入20世紀(jì)80年代中后期以來,由于黃河處于相對(duì)枯水期,同時(shí)沿程工農(nóng)業(yè)用水大量增加,黃河下游徑流量明顯減少,大洪水發(fā)生機(jī)率減小,洪水漫灘造成灘地淤積減少,小流量過程大大增加,改變了天然情況下的橫向淤積分布,從根本上改變了河道的橫向淤積部位,使灘槽高差變小,形成了“槽高灘低、堤根洼”、大堤附近灘面明顯低于平灘水位,甚至部分河段大堤附近灘面高程低于主槽深泓點(diǎn)高程的二級(jí)懸河不利局面。加之近年來隨著水資源利用程度的提高,工農(nóng)業(yè)用水增加,進(jìn)入黃河下游的水量明顯減少,河流輸沙能力下降,泥沙更多的淤積在主槽中,使得黃河下游二級(jí)懸河形勢愈加嚴(yán)重,串溝奪流、順堤行洪甚至發(fā)生滾河的不利形勢更加嚴(yán)峻,對(duì)防洪構(gòu)成的壓力越來越大,可能造成的危害已不容忽視。
小浪底水庫投入運(yùn)用以來,黃河下游河道淤積情況有所減輕,但總體來看,目前的河床與20世紀(jì)50年代相比普遍抬高了2m~4m,河床高出背河地面4m~6m,局部河段高出10m以上,二級(jí)懸河對(duì)防洪產(chǎn)生的威脅并未得到控制。一旦發(fā)生較大洪水,由于河道橫比降遠(yuǎn)大于縱比降,灘區(qū)過流比增大,增加了主流頂沖堤防、產(chǎn)生順堤行洪、控導(dǎo)工程失去控導(dǎo)主流作用,甚至發(fā)生“滾河”的可能性,將直接威脅黃河防洪安全,威脅灘區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。為了減緩黃河下游二級(jí)懸河不斷加劇的趨勢,減輕下游堤防的防洪負(fù)擔(dān)和河道整治難度,加快啟動(dòng)和推進(jìn)黃河下游二級(jí)懸河的治理工程已刻不容緩。
黃河下游的水沙條件與河床邊界條件的變化造就了黃河下游二級(jí)懸河的不利形態(tài)的形成,這種不利形態(tài)使得黃河下游的防洪形勢更加嚴(yán)峻。
第一,使堤防發(fā)生沖決和潰決的可能性增加。
第二,進(jìn)一步增加了河道整治難度。黃河下游河道整治工程對(duì)控制河勢、穩(wěn)定河槽,減輕橫河、斜河沖決堤防的護(hù)灘保堤方面起到了積極作用。但是由于存在“駝峰”現(xiàn)象,增大了河道整治的難度。1986年以來,下游河槽持續(xù)淤積抬高,斷面萎縮,平灘流量大幅減小,在遇過去同樣的平灘流量情況下,現(xiàn)今已漫過主槽,河道整治工程穩(wěn)定河勢的作用明顯削弱。
第三,增大了灘區(qū)群眾財(cái)產(chǎn)損失黃河下游二級(jí)懸河的灘地橫比降大,極易發(fā)生“小水大災(zāi)”現(xiàn)象。在長期小水行河條件下,主槽萎縮,加之嫩灘耕種、糙率增加,遇量級(jí)較小洪水便發(fā)生漫灘,且水位表現(xiàn)往往偏高,洪水淹沒損失增加。
淤臨沉沙是利用黃河大堤臨河面低洼地帶順堤方向修筑條渠沉沙池,將從黃河引來的渾水由泵站提入沉沙池,通過沉沙,沿黃河大堤形成寬闊的帶狀高地的一種施工方式。既有利于黃河防洪,又可妥善處理引黃泥沙,使防洪與興利雙方受益,把泥沙處理與利用有機(jī)結(jié)合起來,將揚(yáng)水沉沙與淤臨固堤凝為一體,達(dá)到避害趨利的目的。將淤沙尾水通過泵站提水至堤外,惠及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活。通過堤河治理,消除橫河、斜河、順堤行洪的威脅,確保防洪安全。
堤河治理寬度,依據(jù)現(xiàn)有低洼地形地貌,盡量滿足消除或減輕順堤行洪的威脅的要求。堤溝河情況較為嚴(yán)重的有離黃河大堤堤腳處300m??筛鶕?jù)具體工程灘唇寬度最終確定。
淤填區(qū)設(shè)計(jì)頂高程需依據(jù)灘面平均縱比降,堤河縱比降綜合考慮確定:為便于堤河治理后還耕當(dāng)?shù)厝罕姡毯佑偬罡叨炔荒芴?;但淤填高度太低又不能達(dá)到治理堤河、減緩灘面橫比降的目的。工程淤填頂高程與附近灘唇高程基本相平。
堤河治理的頂部,為了防止風(fēng)沙帶來的環(huán)境影響,且有利于群眾耕作和樹木及農(nóng)作物的生長,填筑0.5m厚粘粒含量不少于5%的砂壤土?;靥顚挾韧毯又卫韺挾?。回填可耕植土來自于淤填區(qū)內(nèi)。
考慮施工方便并節(jié)約工程投資,計(jì)劃首先將工程區(qū)可耕植土推出,暫時(shí)堆放于黃河大堤臨河側(cè)及圍堤處,待淤填完成后,將可耕植土推回覆蓋。
《黃河下游引洪放淤調(diào)研報(bào)告》提出,灘區(qū)放淤方式大體上可分為大洪水自然漫灘落淤、中小洪水引洪放淤、人工擾動(dòng)加沙放淤和機(jī)械放淤四種。
近幾十年的實(shí)踐證明,生產(chǎn)堤減少了洪水漫灘幾率,阻礙了灘槽水沙交換,使泥沙大部分淤積在兩岸生產(chǎn)堤之間,造成河道主槽萎縮,過洪能力降低,“二級(jí)懸河”加劇。因此,應(yīng)廢除生產(chǎn)堤,充分利用洪水期的放淤刷槽作用。在發(fā)生4000~10000m3/s的大洪水時(shí),使洪水漫灘,促進(jìn)灘槽水沙交換,造成淤灘刷槽,提高主槽排洪能力。
在目前下游發(fā)生大洪水機(jī)遇減少的情況下,遇中常洪水,或在小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙塑造洪峰期間,采取必要的人工措施,修建放淤閘、輸沙渠道、圍格堤、退排水等設(shè)施,有計(jì)劃地引洪淤灘,淤填堤河,淤堵串溝,減輕“二級(jí)懸河”危害,改善灘區(qū)生產(chǎn)條件。過去這方面已積累了一些經(jīng)驗(yàn),但也存在淤灘上下游群眾利益的協(xié)調(diào)問題,需要加以研究解決。
一是在引洪放淤口門附近的河道內(nèi),利用高速射流原理,實(shí)施人工擾動(dòng),塑造含沙水流,使入渠水流含沙量達(dá)到渠道設(shè)計(jì)挾沙能力。
二是在引水口附近,利用絞吸式挖泥船,通過其絞刀攪動(dòng)河床泥沙,形成高含沙量的泥漿,利用輸沙管道將攪動(dòng)起的泥沙輸送到輸沙渠中,與輸沙渠水流匯合后,輸送到淤區(qū)。
在主槽過洪能力較小的河段,將從黃河引來的渾水由泵站提入沉沙池,通過沉沙,淤填堤河,淤堵串溝,截?cái)嗦┖樗樀绦泻榈耐ǖ?,減小洪水對(duì)堤防的淘刷。2003年在彭樓至南小堤實(shí)施了“二級(jí)懸河”治理試驗(yàn)工程,通過疏浚河槽、淤填堤河及淤堵串溝,明顯改變了試驗(yàn)河段“槽高、灘低、堤根洼”的不利局面。
結(jié)合工程具體情況,綜合比較分析,最終確定淤填方式。
根據(jù)淤筑情況,要不斷調(diào)整引水口門位置。為使水沙能較順暢的自上而下流淌、落淤,所以要不斷平整淤區(qū)。
為了淤臨工作的順利進(jìn)行,必須修好圍堤,以防止淤區(qū)決口。圍堤高度由放淤設(shè)備的排泥量、泥漿沉淀后的富裕水深、風(fēng)浪超高和圍堤土質(zhì)、沉降量等因素確定。圍格堤均壓實(shí)。
通過淤填堤溝河工程,加大了堤防斷面,同時(shí)進(jìn)行防滲、截滲處理,可以消除淤填工程對(duì)大堤安全的影響。
本治理工程實(shí)施后從根本上解決了該堤段二級(jí)懸河的不斷發(fā)展的嚴(yán)峻形勢,減少洪水漫灘時(shí)順堤行、沖決堤防的可能性,保證了黃河大堤安全性,保障了下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,具有顯著的防洪減災(zāi)效益。
在臨河灘地增加大量耕地,改善了土地種植條件,提高糧食產(chǎn)量,淤填工程形成的尾水,為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活提供了基本生產(chǎn)資料。
以上論點(diǎn)及結(jié)論皆是從工程角度出發(fā)。在工程管理上是否可行均待研究。