游蕩性河段不同時期河道整治密度及歷程

張楊，陳融旭，潘麗

（黃河水利委員會黃河水利科學研究院，河南 鄭州 450003）

0 引言

黃河治理已取得了一定的成就，促進了整個流域經濟的發展，保障了黃河周邊的安全。黃河下游河道整治始于20世紀60年代，經過長期不懈的整治，達到了減少河道游蕩擺動范圍、防止大堤沖決的預期目的。黃河干支流已建的大量水庫、電站、引水工程以及大面積水土保持措施等，水漫灘概率減小，泥沙淤槽不淤灘，極大地改變了進入黃河下游河道的水沙條件，黃河下游的防洪形勢也有一定的改善。但是，目前黃河下游游蕩性河段河槽仍較為寬淺，河道的輸沙能力仍較低，因此，還需要加強對黃河下游游蕩性河道的整治，達到“提高河道輸沙能力、減少河道淤積、控導主流、穩定河勢”的目的。

1 游蕩型河流整治的必要性

1.1 人工約束強度下游蕩型河流存在的問題

游蕩型河流是天然河流中常見的河型之一，廣泛存在于世界各地。其最突出的特點是河床寬淺、散亂，主流擺動不定，河勢變化劇烈。因此，游蕩性河道整治是一項頗具挑戰性的工作。

人工約束強度的不斷增強也使得黃河下游游蕩性河道形態的調整規律變得更為復雜。一旦河道發生大幅度的調整，不僅影響河流的排洪、輸沙能力，給防洪、引水以及河道整治工程的安全運行及防守帶來諸多困難，也會對沿河兩岸岸邊土地的規劃利用和居民的正常生活產生重大影響，嚴重時亦可威脅到灘區群眾生命財產的安全，使得人水矛盾更加尖銳。尤其是近年來，隨著越來越多水庫的建成，這些問題顯得更加突出。如小浪底水庫運行后，黃河下游仍存在多處畸形河彎，造成河岸發生橫向坍塌，危及防洪安全甚至造成決口，致使多處灘區百姓的房屋、良田掉入河中，經濟蒙受巨大損失，見圖1（a）。又如2013年河南省鄭州市附近的黃河下游花園口河段河道發生較大范圍的調整，河道調整使原本應在鄭州白廟水廠花園口取水點位置處的主流向北移了2 km，致使水廠的取水泵站無法正常引水，直接導致鄭州市半城降壓供水，嚴重影響城區居民的正常生產生活，引發了社會的強烈關注，見圖1（b）。另外，三峽水庫蓄水后，長江局部河段中枯水河床也發生調整，分汊放寬段大量洲灘的生成導致中游多處出現嚴重礙航問題；美國密西西比河各支流水庫下游的河道、埃及阿斯旺大壩以下的尼洛河河道、丹江口大壩下游的漢江河道調整等也引發許多問題。

圖1 河道調整對防洪、引水、航運等影響圖

人工約束強度的增強使得游蕩性河道形態調整規律變得更為復雜，然而目前對于其調整機理與過程的認識主要還是以經驗統計為主，調整過程的物理解釋與調整結果的準確預測亟待在理論研究上有所突破（王光謙、胡春宏，2006；韓其為，2008）。為此，深入開展不同人工約束強度下游蕩性河道形態調整機制研究，是經濟社會發展迫切需要解決的科學技術問題。

1.2 加強游蕩性河道治理的必要性

其中，黃河下游孟津至高村河段為最典型的游蕩性河段，全長299 km，沙洲密布，沖淤變化迅速，一直以來都是黃河下游治理的重點和難點（如圖2）。新中國成立之前，歷屆政府斥巨資開展河道治理，仍改變不了“背著石頭攆河”“三年兩決口、百年一改道”的被動局面，給中華民族帶來了深重的災難。人民治黃特別是20世紀90年代以來，國家加大了游蕩性河道整治力度，縮小了河道擺動范圍，但河勢仍沒有得到有效控制，特別是目前嚴重的“二級懸河”問題，使得人與河流的關系更加復雜，相互之間的矛盾也更加突出。

圖2 黃河下游游蕩性河道圖

伴隨著社會經濟的迅速發展，人們對水資源的需求不斷增加，為開發水能資源，黃河上開始不斷修建大壩。大壩的連續修建使得進入黃河下游的水沙條件發生了重大變化（胡春宏等，2007）：一方面流量過程調平、徑流量減少、汛期和非汛期水量比例改變、洪水頻次和洪峰流量降低；另一方面水流塑造河床的能力大幅降低，造床流量明顯減小，致使下游河道主河槽嚴重淤積萎縮，平灘流量顯著減小（胡春宏等，2006），黃河的演變響應出現一系列的新情況和新問題。

同時，為了確保防洪安全，人民治黃以來，黃河下游尤其是游蕩性河段，以兼顧大洪水排洪輸沙和中小洪水河勢穩定控制為雙重目的修建了大量的河道整治工程，使得游蕩性河道受到越來越強的人工約束，成為控制條件下的游蕩性河道（韓其為，2013），如圖3所示。

圖3 人工約束條件下的黃河下游河道圖

2 游蕩性河段不同時期河道整治工程密度的確定

2.1 1958年以前游蕩性河段河道整治工程

1948年以前白鶴至高村游蕩性河段有險工15處，護灘工程3處。由于黃河下游河勢變化等原因，1948—1958年增加險工和部分護灘工程共5處。1958年制定了黃河下游各樞紐間自由河段的河道整治規劃，在兩年多的時間內修建壩垛近百道。

2.2 1960-1974年游蕩性河段河道整治工程

1960年至1973年，隨著三門峽水庫投入使用，進入黃河下游的洪水大部分得到控制。由于河道整治工程少，塌灘嚴重，河勢惡化；工程出險多、防守十分被動。為此，在重點整治高村至陶城鋪河段的同時，高村以上也不斷修建控導、護灘工程，共修建各種壩垛444道。1974年是修建控導工程數量最多的年份，共修建了13處控導工程。1974年以后，受國家投資的限制，修建工程開始減少。

2.3 20世紀90年代以后游蕩性河段河道整治工程

20世紀90年代以后，隨著國家對河道整治工作的重視，投資明顯增加，尤其是進入21世紀后，國家更是不斷加大投資力度，明顯加快了河道整治的步伐。

為進一步細化游蕩性河段河道整治工程建設周期的劃分，項目組收集到了黃河下游游蕩性河道共計72組整治工程修建及改建的具體過程，將收集到的數據匯總統計并按照年份進行梳理后，繪制出自1950年以來，每年該河段河道整治工程建設密度的變化曲線，如圖4所示。

圖4 黃河下游游蕩性河段1950年以來工程密度逐年變化曲線圖

從圖中可以看出，該河段的工程密度整體呈逐年增大的趨勢，結合圖中變化曲線的拐點以及黃河下游河道整治工程建設實際情況，工程建設大致可分為4個時期，時間節點分別為1950年，1980年，2005年以及2014年。其中1980-2005年為河道整治工程的密集建設期，工程密度增加了近一倍，達到了80%以上。2005年以后，由于河道所受的人工約束已經較強，河道整治工作多為已有工程的改建和擴建，截至2014年，其工程密度已經接近95%，工程總長度達到286.94 km，各時期工程密度見表1所示。

表1 黃河下游游蕩性河段不同時期工程密度表

3 黃河下游游蕩性河道整治歷程

黃河下游游蕩性河段縱比降陡，流速快，水流破壞能力強，河床泥沙顆粒粗，含粘量小，抗沖能力低，塌灘迅速，對堤防威脅大。河勢演變的任意性強、范圍大、速度快、河勢變化無常。游蕩性河段是情況最為復雜，最難進行河道整治的河段。游蕩性河段能否進行河道整治、能否控制河勢，在20世紀60-70年代一直存在爭議。

3.1 20世紀50-70年代游蕩性河道整治歷程

20世紀50年代在防洪方面集中力量加高加固堤防，無力涉及河道整治。三門峽水庫1960年投入運用，先采用“蓄水攔沙”運用方式，清水下泄；后改為“蓄清排渾”運用方式，汛期排沙，非汛期蓄水，下游河道在一年之內的沖淤變化直接受其影響。

20世紀60-70年代水量豐，來水來沙變幅大，水庫調節后，下游河道的沖淤變化直接受其影響，此河段首當其沖。游蕩性河段，兩岸堤距大，灘地寬闊，橫比降陡，土質多沙，在水流作用下，坍塌迅速。河勢游蕩多變，不僅直接危及堤防安全，而且造成灘地大量坍塌，村莊落河，直接危及灘區群眾的生命財產安全。因此，游蕩性河段急需進行河道整治，縮小游蕩范圍，逐步控制河勢。

在游蕩性河段，20世紀60-70年代，灘區修建了部分控導工程。其中東壩頭至高村河段與過渡性河段相接，河床組成與過渡性河段接近，相對易于整治，先限制了游蕩范圍，經不斷續建工程，已初步控制了河勢；東壩頭以上的游蕩性河段修建的控導工程少。

3.2 20世紀80年代以后游蕩性河道整治歷程

20世紀80年代以后黃河下游河道整治的重點為游蕩性河段。多次制訂、修改河道整治規劃，不斷積累、研究河勢演變資料，通過室內分析、實體模型試驗修訂治導線，指導河道整治工程建設。

游蕩性河段堤距大，按照以彎導流的原則，與險工相配合在灘地上的適當部位修建控導工程；在大部分河段，大河至兩岸均達數公里，就在兩岸灘地上選擇適當部位修建控導工程，以達縮小游蕩范圍、控制河勢的目的。

3.3 20世紀90年代以后游蕩性河道整治歷程

20世紀90年代以后加快了河道整治步伐，尤其是進入21世紀后，國家投資力度增加。東壩頭至高村河段的河道整治工程進一步完善；東壩頭以上河段的河道整治工程得到了快速發展。按照治導線，隨著金溝控導工程開始建設，布點任務全部完成；對已建的河道整治工程進行了續建，并對一些布局不合理的工程進行了調整、改造。在河道整治工程作用下，不利河勢逐步向好的方向轉化，有利河勢相對穩定。

4 結語

人民治黃以來，黃河下游河道游蕩性河段整治經歷了不同的工程建設周期，伴隨著越來越多河道整治工程的修建，黃河下游防洪形勢有較大改善。20世紀90年代以后，隨著國家對河道整治工作的重視，投資明顯增加，又由于河道輸沙能力不足、下游部分河段河勢惡化等問題，仍需要加強對黃河下游游蕩性河段的治理，通過河道整治，提高河道挾沙能力和穩定河勢，游蕩性河段河勢游蕩范圍得到有效控制，水流得到了改善，提高了防洪安全。