黄河下游河道形态变化及应对策略

黄河下游河道形态变化及应对策略作者：张金良刘继祥万占伟鲁俊来源：《人民黄河》2018年第07期编者按：黄河下游是我国黄淮海平原的生态安全屏障，也是举世闻名的“地上悬河”，河道内的滩区承载了约190万人的生产生活。

不利的河道形态、滩区经济发展与治河的矛盾以及人水无法和谐共生等问题，导致黄河下游防洪形势严峻、滩区安全建设任务艰巨、沿黄城市生态空间缺乏，使得下游滩区治理问题成为治黄工作的重点和难点。

尽管黄河下游滩区问题复杂难治，但治黄工作者一直在积极探索和不懈尝试，竭力谋求顺应新时期发展要求的治理模式。

黄河勘测规划设计有限公司张金良教授级高级工程师结合多年来对治黄工作的认识和把握，考虑新时期治水理念和下游沿黄经济社会发展新要求，于2017年6月提出了黄河下游滩区“洪水分级设防，泥沙分区落淤，滩槽水沙自由交换”的生态再造与治理新模式（见《黄河下游滩区再造与生态治理》一文，发表于本刊2017年第6期），引发社会广泛关注；其后，张金良带领研究团队完成了该模式的方案规划和效果评估，以期为“一点一线一滩”治黄工作重点提供科学理论支撑。

“黄河下游滩区生态再造与治理研究”系列文章是张金良团队对黄河下游滩区生态再造与治理理论的提炼和总结，阐述了黄河下游滩区生态再造与治理的理论依据、规划方案及效果，本刊将从2018年第7期起以连载方式陆续刊出，以飨读者，敬请关注。

摘要：在对黄河下游河道形态演变过程以及“一级悬河”“二级悬河”成因进行分析的基础上，针对宽河固堤、窄河固堤、防护堤等治理思路，认为泥沙处理是黄河下游治理的关键所在，下游滩区仍需长期发挥滞洪、沉沙作用，窄河固堤、防护堤等方案将会加剧“二级悬河”的不利态势，不利于黄河长治久安。

为实现滩区“洪水分级设防，泥沙分区落淤，滩槽水沙自由交换”，保障黄河下游长期防洪安全，构建黄河下游沿黄城市生态空间，推动滩区群众快速脱贫致富，实现治河与惠民双赢，在充分吸纳黄河下游河道治理成果的基础上，经论证提出了黄河下游生态治理新思路，即对滩区进行功能区划，分为生态移民安置区、高效农业区以及资源开发利用区等，利用泥沙放淤、挖河疏浚等手段，将由黄河大堤向主槽的滩地依次分区改造为“高滩”“二滩”和“嫩滩”，各类滩地设定不同的设防标准。

关键词：生态再造：宽河固堤；生产堤；“二级悬河”；河道形态；滩区；黄河下游中图分类号：TV853；TV882.1文献标志码：A doi； 10.3969/j.issn.1000-1379.2018.07.0011 黄河下游河道形态演变过程黄河是中华民族的母亲河，哺育了灿烂辉煌的华夏文明，黄河又是世界上最为复杂难治的河流，以“善淤、善决、善徙”闻名于世，历史上黄河下游频繁的洪水灾害给沿岸人民带来了深重的灾难。

据统計，从公元前602年至1938年的2540 a间，下游河道决口达1590次，重大改道5次，有“三年两决口，百年一改道”之说，决溢纵横面积约25万km²，涉及冀、鲁、豫、皖、苏五省。

黄河下游现行河道是1855年黄河在铜瓦厢决口改道后夺大清河人渤海而形成的。

黄河干流河道在河南省孟津县白鹤由山区进入平原，于山东省垦利县注入渤海，全长878km。

由于黄河水少沙多、水沙关系不协调，因此进入下游的泥沙大量淤积，河床逐年抬高，现状河床一般高出背河地面4～6 m，局部河段在10m以上，比两岸平原高出很多，是举世闻名的“地上悬河”，也成为淮河水系和海河水系的天然分水岭。

黄河大洪水一旦向北决口将打乱海河水系，向南决口将打乱淮河水系，且由于黄河的多沙特性，因此洪水泥沙所到之处将使河（湖）渠淤塞、良田沙化，造成巨大的生态灾难。

黄河下游河道已成为黄淮海平原的生态安全屏障，具有重要的战略地位。

黄河下游两岸平原人口密集，城市众多，铁路、公路纵横，能源等工业基地广布，还是全国重要的商品粮基地。

根据黄河下游防洪保护区洪水风险分析成果，仅北岸封丘以上或南岸开封以上堤段发生决口泛滥，淹没影响人口就将分别达到约2600万或2300万，淹没耕地293.3万hm²或246.7万hm²，造成巨大的直接经济损失。

除经济损失外，黄河洪水泥沙灾害还会毁坏公路、铁路以及生产生活基础设施，破坏生态环境，对经济社会可持续发展和生态环境保护造成长期的难以恢复的不良影响。

因此，保证黄河下游河道长期安全稳定行河是确保黄淮海平原生态安全的迫切需要。

2现状下游河道形态及成因2.1“一级悬河”形态及成因黄河下游为强烈堆积性河段，横贯于华北平原之上，目前的黄河下游河道是不同历史时期形成的，孟津县白鹤镇至郑州京广铁路桥为禹王故道；京广铁路桥至兰考县东坝头为明清故道；东坝头以下是1855年黄河在铜瓦厢决口后，水流流向由东南改道东北，穿运河夺大清河以后形成的。

由于黄河水沙异源，水少沙多，水沙关系不协调，因此黄河挟带中游的大量泥沙在下游河道不断淤积，而两岸大堤的存在约束了摆动范围，限定了泥沙淤积空间，导致下游河床不断抬升，使河床滩面高程高出大堤背河地面高程，形成地上悬河，即为“一级悬河”黄河干流白鹤至东坝头河段行河年限较长，“一级悬河”问题较为突出，河道内滩地高出两岸地面4～6m，局部为10m以上；东坝头至陶城铺河段临河滩面高出两岸地面2～3 m，最大为5 m；陶城铺以下河段滩面高出两岸地面2～4 m，最大为7.6m。

2.2“二级悬河”形态及成因在“一级悬河”形成的同时，由于河道内淤积横向分布不均，邻近主槽的嫩滩附近淤积厚度大，远离主槽的滩地淤积厚度小，堤根附近淤积厚度更小，因此滩唇高程、河槽平均河底高程高于两边滩地高程，形成了“槽高、滩低、堤根洼”的“二级悬河”形态。

目前，黄河下游京广铁桥至东坝头长131km河段“二级悬河”轻微发育，东坝头至陶城铺长235km河段是“二级悬河”发育最为严重的河段，滩唇一般高出黄河大堤临河地面3m左右，最大达Sm，滩面横比降约为0.1%，而河道纵比降为0.014%，横比降远远大于纵比降。

“二级悬河”的不利形态一是增大了形成“横河”“斜河”的概率以及滩区发生“滚河”的可能性，容易引起洪水顺堤行洪，增大冲决堤防的危险：二是容易造成堤根区降雨积水难排，内涝会导致农作物减产甚至绝收，土地盐碱化则加重群众土地改良负担。

大量研究表明，来水来沙条件和河床边界条件是形成黄河下游“二级悬河”的重要因素。

汛期进入下游的流量减小，尤其是漫滩大洪水出现概率减小，导致河道淤积主要发生在河槽内，嫩滩附近淤积厚度大，远离河槽的滩地淤积厚度小，河床形态恶化，“二级悬河”发育。

滩区群众修建生产堤限制了洪水漫滩沉沙范围，阻碍了滩槽水沙充分交换，加剧了“二级悬河”的发展。

2.2.1 水沙条件变化是“二级悬河”形成的主要原因1950年7月至1960年6月，黄河来水量较丰，黄河下游漫滩洪水发生次数较多，花园口站洪峰流量大于10000m^3/s的漫滩洪水就有6次。

该时期滩区阻水建筑少，河槽和滩地之间特别是主槽和嫩滩之间没有明显的分界，洪水漫滩次数较多。

洪水漫滩后，由于滩槽水流阻力不同，而下游河道平面形态宽窄相间，因此滩槽水流泥沙容易产生横向交换，宽河段一般会出现“淤滩刷槽”现象。

该时段下游河道主槽年均淤积量为0.82亿t，滩地年均淤积量为2.79亿t，滩地淤积量大于主槽淤积量，但由于滩地面积大，因此河槽与滩地几乎同步抬升。

1960年9月三门峡水库投人运用，水库运用经历了蓄水拦沙、滞洪排沙和蓄清排浑3个阶段，不同阶段水库运用方式差异较大，对水沙条件的改变也不同，相应地对下游河道冲淤及河床形态演变的影响也不同。

1960年9月至1964年10月为三门峡水库蓄水拦沙期，进入下游水量较丰，年均水量为587.4亿m^3，年均沙量较1950年7月至1960年6月减少12亿t，且汛期日均流量大于4 000m^3/s的天数较1950年7月至1960年6月增加20d左有，水沙条件较为有利，该时期黄河下游河道累计冲刷泥沙23.12亿t，年均冲刷泥沙5.78亿t，到1964年10月下游河道平滩流量恢复至8000m^3/s，下游主槽过流能力强，且受三门峡水库调节削峰影响，下游未发生漫滩洪水，“二级悬河”尚未发育。

1964年11月-1973年10月，三门峡水库采取滞洪排沙运用方式，且1968年刘家峡水库投入运用，黄河下游年均来水量较1950年7月至1960年6月减少62亿m^3，而年来沙量仅减少1.87亿t，汛期日均流量大于2000m^3/s的天数比1950年7月至1960年6月减少15d，水沙关系较1950年7月至1960年6月更为不协调。

该时期三门峡水库虽经初期改建，但泄流规模仍不足，遇大洪水时水库自然滞洪削峰作用仍很大，如1970年7月潼关站洪峰流量为10200m^3/s.经水库调节后出库洪峰流量为5380m^3/s。

水库滞洪削峰改变了自然来水来沙过程，减小了水流漫滩几率，下游经常出现“大水带小沙，小水带大沙”的不利水沙组合。

该时期下游河道快速淤积，年均淤积4.39亿t，其中河槽年均淤积2.94亿t（为1950年7月至1960年6月的3.6倍），占全断面淤积量的67%，造成中水河槽大幅度萎缩，又由于1958年河槽两岸修有生产堤，一般洪水漫滩后，淤积限制在两岸生产堤之内，因此部分河段开始出现“二级悬河”的不利局面。

1973年11月-1986年10月，三门峡水库采取蓄清排浑运用方式，非汛期下泄清水，汛期排泄全年泥沙。

该时期来水来沙条件较为有利，出现了1975-1976年、1981-1985年丰水时段，三门峡水库经两次改建后泄流规模明显增大，1976年和1982年花园口站最大洪峰流量分别为9210、15300m^3/s，洪水期间下游河道发生淤滩刷槽，该时期下游主槽累计冲刷泥沙4.7亿t，滩地累计淤积14.0亿t，全断面淤积泥沙9.3亿t，下游河道槽冲滩淤，平滩流量明显增大，至1986年平滩流量达到6000m^3/s。

该时期滩地横比降虽然有所增大，但还不是很突出。

1986年龙羊峡水库投入运用至小浪底水库下闸蓄水，受降雨和水库调节等人类活动影响，进入黄河下游的年水量和汛期水量均大幅减少，且由于来自上游的低含沙洪水被削减，因此黄河下游中常洪水出现的几率大幅减小，持续时间大幅减少，汛期日均流量大于2000m^3/s 的天数比1950年7月至1960年6月减少50d，大于4000m^3/s的天数减少13.7d，黄河下游河道中水河槽淤积严重，1986年10月-1999年10月黄河下游河道年均淤积2.28亿t，其中河槽年均淤积1.62亿t。

与1950年7月至1960年6月相比，全断面淤积量占来沙量的比例由20%增加到30%，河槽淤积比例由23%增加至72%。

随着黄河下游主槽过流断面持续萎缩，平滩流量明显减少，至1999年汛前河道最小平滩流量已不足3000m^3/s。