调水调沙以来黄河口淤积延伸及对策分析

1、调水调沙以来黄河口淤积延伸及对策分析由宝宏 郭慧敏 卢书慧(黄河河口研究院 山东东营 中国 邮编 257091)摘要 根据近几年河口冲淤演变分析可知，调水调沙以来河口河道发生冲刷，同流量水位下降。但调水调沙对河口段特别是清6以下河段的冲刷作用不明显，同时还存在着输沙动力不足，口门淤积延伸速度加快，河势变化大等问题。据此，提出了加大挖河疏浚力度；结合调水调沙，开展口门泥沙扰动疏浚和尽快完善河道整治工程等建议。关键词 调水调沙 淤积延伸 黄河口1986年以来，由于黄河流域降雨持续偏少，加之流域工农业迅速发展和人口的不断增长，冬春季节引用水量明显增加，进入下游的水量呈大幅度减少的趋势，且断流现象频繁

2、发生，造成河道主槽严重萎缩，平滩流量明显减少，过洪能力严重不足。1999年黄委实施了水量统一调度，确保了黄河不断流，2002年以来又连续进行了调水调沙，黄河下游河道得到了冲刷，主槽过流能力明显增大，取得了明显的社会、经济和生态效益。1 调水调沙以来进入河口的水沙情况据统计，黄河入海流路改道清水沟以来利津站多年（19762005年）平均径流量为207.59亿m3、输沙量为4.94亿t、含沙量为23.78kg/ m3。近20年（19862005年）利津站年均径流量为142.19亿m3、输沙量为3.25亿t，分别较多年均值偏少31.5%和34.2%。虽然近20年利津站年均径流输沙量基本同比减少，但来

3、沙系数变化较大，由多年系列年平均的0.0361 kg.s/m6增大到19862005年系列的0.0507 kg.s/m6，水沙搭配更不利。日均流量大于2000m3/s的天数也明显减少，由多年系列的29.2d/a减小到19862005年系列的14.7d/a。小浪底水库实施调水调沙试验以来的20022005年，利津站年均径流量为160.05亿m3，年均输沙量为2.18亿t/m6。中水持续时间增长，大于2000m3/s流量的天数年均出现28.8d，接近于长系列情况。调水调沙以来河口利津站的水沙特征见表1。表1 20022006年黄河利津水沙特征表年份径流量（亿m3）输沙量（亿t）平均含沙量（kg/m

4、3）最大流量（m3/s）日均流量2000 m3/s天数备注200241.890.5412.97250092003192.723.7019.192740522004198.812.5812.962940252005206.761.949.24309029年平均160.052.1813.6228.82河口冲淤演变分析2.1河道冲淤变化黄河河口河道冲淤变化受多种因素影响，其中主要是流域来水来沙条件，同时也有河口演变、海洋动力条件以及人类干预活动等因素的影响，各因素之间相互作用便形成河口及以上河道的沿程或溯源冲淤等现象。图1是小浪底水库运用以来利津至清7河道全断面冲淤变化过程。1999年10月小浪底水

5、库下闸蓄水，由图可见，2000年以来河口河段呈为连续冲刷态势。据统计，从20002004年四年间，利津至清7河段共冲刷4437万m3，其中主槽冲刷3788万m3，占全断面的85.3%，亦即河道冲刷大部分发生在主槽，对降低同流量水位和扩大主槽过流能力十分有利。从各河段的冲淤变化看，利津7断面近口段共冲刷2722万m3，冲刷强度为58.9万m3/km， 7断面清7河口段共冲刷1715万m3，冲刷强度为46.7万m3/km，冲刷强度近口段大于河口段，具有沿程冲刷的特点。从逐年各时段的冲淤变化过程看，河口河道具有汛期冲刷，非汛期淤积的冲淤特性。虽然20002001两年汛期洪峰流量不大，最大流量仅950

6、m3/s，但来水也较清，含沙量仅5kg/m3左右，且于2001年非汛期在义和至朱家屋子河段实施挖沙349.6万m3。2002年以来又连续实施了调水调沙试验，中水持续时间长，含沙量较低，水沙条件十分有利，利津以下河道连续发生冲刷。 图1 2000年至2004年利津至清7河道全断面冲淤量变化过程2.2断面形态变化横断面形态是反映河道稳定和泄洪能力的重要指标，河道的冲淤演变通过横断面形态的调整来反映。图2、图3是河口段渔洼和清6断面2000年以来的横断面套绘图，表2是根据断面资料统计的主槽形态变化。由图可见，近几年两断面主槽相对比较稳定，横向摆动幅度不大。渔洼断面位于由弯曲性河道向河口过渡的河段内，

7、清6断面位于河口段内，两断面形态的变化却不尽一致。1996年清8改汊以后，19971999年这三年，水沙条件极为不利，汛期最大洪峰流量3200m3/s，汛期平均流量仅408 m3/s，且1997年利津断流长达226d，1998年断流142d，汛期和非汛期河道主槽均发生淤积，至2000年汛前，两断面主槽宽度为497594m，深度2.662.82m，过水面积为14041578m2，宽深比=7.99.2；2000年以后，河口河道发生了持续冲刷，渔洼断面主槽明显扩宽，深度变化不大，过水面积明显增大；而清6断面主槽却略有缩窄，深度变浅，过水面积也相应减少，到2005年汛前，渔洼断面主槽宽度增大到655m

8、，深度略减少到2.76m，过水面积增大到1807m2，宽深比=9.3；清6断面主槽宽度减少到586m，深度减少到2.2m，过水面积减少到1297m2，宽深比=11.0。表2 渔洼、清6断面主槽形态变化断面名称时序渔洼清6主槽宽度（m）平滩水深（m）主槽宽度（m）平滩水深（m）2000.054972.827.95942.669.22001.056602.4710.46012.4310.12002.056602.898.96012.3210.62003.056602.5110.26012.0611.92004.046603.068.46012.559.62005.046552.769.35862.

9、2011.0 图2 渔洼断面实测大断面套绘图图3 清6断面实测大断面套绘图2.3同流量水位变化调水调沙以来洛口以下河段各站水位总体呈逐年下降趋势（见表3）。从2002年汛前2006年汛前，各站水位普遍下降了0.60.96m，且水位降幅沿程减小，明显反映了河道冲刷具有沿程的特征。河口段水位的下降除了与调水调沙有关外，也与由于挖河改变河道边界条件所引起的冲刷有关。2002年5月份义和朱家屋子河段的挖河刚刚完成，汛期紧接着又实施了调水调沙试验， 2002年2003年，泺口以下各站水位呈现两头降、中间升的趋势，明显河口段水位下降与挖河有关，2004年4月开始又在纪冯义和河段进行了第三次挖河，且从6月份

10、中旬开始又进行了调水调沙试验，至2005年，除刘家园水位下降了0.50m，降幅稍大外，其他各站下降了0.250.45m，从水位的降幅来看，河口段略大于上游段，也说明挖河对降低同流量水位有作用。表3 泺口以下各站汛前3000m3/s流量级水位(m) 站名时间泺口刘家园清河镇利津一号坝西河口2002-2003-0.05-0.04-0.080.03-0.02-0.122003-2004-0.230.08-0.08-0.20-0.08-0.162004-2005-0.27-0.50-0.45-0.25-0.45-0.322005-2006-0.35-0.40-0.35-0.30-0.150.02002

11、-2006-0.9-0.86-0.96-0.72-0.7-0.62.4口门淤积变化通过2000年6月和2004年7月两时段海域水下地形资料套绘对比分析可知（见图4），2000年2004年海域发生的淤积主要发生在口门前侧，沙嘴向海中大约淤进了5km，淤积最大处超过10m水深，侵蚀主要发生在口门南侧，侵蚀厚度最大为2m。其余大部分地区侵淤基本上保持平衡。观测范围面积为626.6km2，其中发生淤积的范围面积为471.5km2，占总面积的75.2%、发生侵蚀的范围面积为155.1km2，占总面积的24.8%，发生淤积的范围是发生侵蚀范围的3倍。从2000年2004年观测范围内的淤积量为5.060亿m

12、3、侵蚀量为0.480亿m3，两者相抵，淤积量为4.579亿m3图4 20002004年黄河口口门海域冲淤平面图3存在的问题3.1河口段减淤作用不明显河口段河床演变除与利津水沙条件有关外，其冲淤调整受入海流路淤积、延伸、摆动，甚至拦门沙的发育等边界条件的影响相对更为敏感。据统计，从2002年5月2005年4月，利津清6河段冲刷2859.4万m3，而清6以下河段却淤积72万m3。其中2004年调水调沙期间，利津清6河段冲刷703万m3，而清6汊2河段却淤积了300万m3。调水调沙将上游冲刷下来的泥沙强烈堆积在河口，造成河口淤积延伸，从长远看，不可避免对河口河道产生溯源淤积，从而对整个下游河道产生

13、不利反馈影响。再如前面对河道断面形态的分析，清6断面主槽过水面积较调水调沙前反而减小。以上均说明，调水调沙对河口段的减淤作用远不及上游河段明显。3.2输沙动力不足，口门淤积延伸速度加快进入河口地区的泥沙除一部分淤积在三角洲面上外，其余大部分淤积在河口滨海及以外区域。据统计，陆地、滨海及输往外海的泥沙占利津来沙量：神仙沟流路时期的19501960年，分别为26、36和38；刁口河流路时期的1965年6月1976年5月，分别为13.2%、56%和30.8%；清水沟流路时期的1976年5月2000年10月，分别为19.5%、59.9%和20.7%，即有20%以上的泥沙输往12m等深线以外海域。而20

14、00年2004年输往外海的泥沙比例却不足10%，利津来沙绝大多数淤积在口门附近，不仅造成河口流路延伸速度加快，河道比降逐步变缓，从长远看，还会产生溯源淤积。3.3河道整治工程不完善，河势变化大十八户以下靠河的险工控导工程长度仅占河道长度的五分之一左右，控制长度不足，且清4以下为无工程控制区，再加上调水调沙中水持续时间较长，含沙量较低，冲刷能力较强，致使十八户以下河段河势变化较大，部分滩岸坍塌严重。如由于八连工程下首22#坝未按规划布设完成，送溜能力不足，使得十四公里工程对岸红泥嘴坍塌，水流取直后，溜势继续下延，造成21#坝以下约2.0km长的滩地受回流淘刷坍塌，形成较陡的弯道，该弯道的出流方向

15、更偏向下弯清3工程的上段，导致清3工程的溜势明显上提，造成1#坝以上长约600m的滩岸严重坍塌，从而引起丁字路断面河势右摆，造成打水船脱溜，有水取不出。同时，清8附近也呈现出明显的“S”弯，发展趋势极为不利。4建议4.1加大挖河疏浚力度，减少河道淤积对黄河下游的反馈影响河口的不断淤积延伸是造成黄河下游河道比降逐步变缓，产生溯源淤积的主要原因，同时也对黄河泄洪排沙产生不利的影响。通过河口挖沙疏浚，使河口保持通畅，并有效降低相对侵蚀基面，使其在一定的水沙条件下发生较长距离的溯源冲刷，是实现黄河下游河床不抬高的有效措施之一。调水调沙对河口段减淤作用有限，因此，在持续调水调沙的同时，应坚持不懈地进行河口挖河疏浚，特别是7断面以下的河道疏浚，通过改善河道边界条件来增大河槽输水输沙能力，以减轻其受河口淤积延伸反馈影响的程度，确保河口滩区工农业生产和油田的安全。4.2结合调水调沙，开展口门泥沙扰动疏浚拦门沙对河道泄水排沙十分不利。尤其在凌汛时期，流冰经常卡塞河口，造成率先封河，冰水漫滩，直接威胁着河口地区的安全。同时，河口拦门沙的隆起，相当于侵蚀基准面的局部抬升，被阻水流自寻低洼捷径入海，极易造成出汊摆动，然后在新口门附近塑造新的拦门沙，导致河道比降变缓，孕育着又一次较大的改