标准规范下载简介和部分内容预览:
黄河小北干流泥沙影响及防治对策探讨黄河小北干流(禹门口至潼关段,长约132.5km)是黄河中游泥沙输移与淤积的关键河段。受“悬河”地形、宽浅河道、强侵蚀性来沙及三门峡水库运用影响,该段泥沙问题突出:一是年均输沙量占全河10%以上,但输沙效率低,大量泥沙滞留沉积,导致河床持续抬高、主槽萎缩、行洪能力下降;二是“揭河底”“滚河”等异常冲刷现象频发,危及堤防安全;三是滩区淤积加剧,耕地盐渍化、生态退化,制约区域可持续发展。防治需坚持“上拦下排、两岸分滞、适当地滞”综合治理思路:上游加强黄土高原水土保持,减少入黄泥沙;中游优化三门峡水库调度,实施“蓄清排浑”与调水调沙协同;本河段推进河道整治工程(如控导护岸、缩窄主槽),提升过流能力;推广生态固滩与植被恢复技术,稳定滩岸;同时健全水沙监测预警体系,强化流域协同管理与智慧化调控。唯有统筹工程措施与生态修复、短期应急与长效机制,方能实现小北干流泥沙有序输送与河势稳定,保障黄河安澜与区域高质量发展。(398字)
表2 黄河龙门1950~2001年实测汛期各级流量出现天数统计表
黄河小北干流河段的水量主要来自河口镇以上水多沙少的清水来源区,河口镇多年平均来水量235.7亿m3,多年平均输沙量1.24亿t,水量占龙门站的79.5%,而沙量仅占14%。而泥沙则主要来自河口镇至龙门之间水少沙多、含沙量高的多沙粗沙来源区,该区间多年平均来水量60.6亿m3,输沙量7.64亿t,含沙量为126.1kg/m3,水量占龙门站的20.5%,而沙量占龙门站的86.0%。
1.3水沙量年际年内分布不均
一是水沙量年际间分布不均。龙门水文站最大年沙量为1967年的24.24 亿t(按水文年,下同),为最小年沙量1.96亿t(2000年)的12.4倍;最大年水量为552.1亿m3(1967年),为最小年水量131.2亿m3(2002年)的4.2倍。二是水沙量年内分布不均,主要集中于汛期。龙门水文站多年平均汛期水量为167.0亿m3,占全年水量的56.7%。多年平均汛期沙量为7.72亿t,占全年沙量的87.6%。
1987年7月以来,水沙量年内分配发生了新的变化,水沙条件更为不利。该河段汛期水沙量分别较1986年以前减少了13.5%和7.2%,且减水幅度大于减沙幅度。1950年7月~1987年6月,来沙系数为0.010, 1987年7月~1997年6月为0.012,1990年7月~1997年6月为0.014,来沙系数逐时期增大,水沙条件更为不利。
黄河流域的黄土高原面积为64万平方公里,就有45.4万平方公里的水土流失区,而产沙集中在中游的黄土丘陵沟壑区,其间黄河两岸粒径组成有明显的分带性,从西北到东南中值粒径从0.045mm以上,逐渐减小到0.015mm以下。据对三门峡库区及下游河道主槽淤积物的粒径分析,73%为大于0.05毫米的粗颗粒泥沙。这些泥沙主要来自7.86万平方公里,仅占黄土高原地区面积12.3%,侵蚀模数大于5000t/km2.a,且粗沙模数大于1300t/km2·a的多沙粗沙区,产沙量高达11.82亿吨,占黄河流域总输沙量的74%,粗泥沙量达3.19亿吨,占粗泥沙量的77%,主要分布于两个地区:一是干流头道拐~吴堡区间的两岸支流,主要有皇甫川(出口站皇甫)、孤山川(高石崖)、窟野河(温家川)、秃尾河(高家川)等,其中值粒径多在0.030mm以上;二是吴堡以下无定河(白家川)、北洛河(刘家河以上)及泾河(马莲河、蒲河)上游地区,以及晋西北的忻县地区,主要涉及黄土丘陵沟壑区、黄土高塬沟壑区。其中粒径大于0.1毫米,且粗泥沙输沙模数为1400吨每平方公里以上的区域为粗泥沙集中来源区,总面积1.88万平方公里。占多沙粗沙区面积23.9%,产生的泥沙却高达4.08亿吨,占多沙粗沙区产沙的34.55%;产生的粗沙(粒径大于0.05毫米)为1.52亿吨,占多沙粗沙区的47.6%;产生粒径大于0.1毫米的粗沙为0.61亿吨,占多沙粗沙区的68.5%。主要涉及黄河中游右岸皇甫川、清水川、孤山川、窟野河、秃尾河、佳芦河、无定河、清涧河、延河等9条主要支流,该区域地貌形态复杂多样,具有沟壑密度大、坡度陡、切割深的特点,形成了黄土高原强烈产沙的地貌形态组合。
2.2泥沙组成及变化特点
黄河流域中游地区主要是暴雨产流产沙,全年泥沙的80%以上来自汛期,根据有关资料统计,1957年至2000年,龙门站平均悬沙粒径小于0.025mm的占45.7%,其中7至10月占45.1%,小于0.05mm的占71.7%,其中7至10月占71.3%,大于0.05mm的占28.3%,其中7至10月占28.3%。潼关站平均悬沙粒径小于0.025mm的占52.4%,其中7至10月占54.2%,小于0.05mm的占79%,其中7至10月占81.3%,大于0.05mm的占21%,其中7至10月占18.7%。1986年以来,其泥沙组成发生了新的变化,主要呈现以下几个特点:一是中游干流汛期来沙量及各分组泥沙量都大量减少。河口镇、龙门、潼关三个站1986年后年均沙量比1968年前分别减少80%、50%、46%(见表3)。二是粗泥沙比例相对减少,细泥沙比例却相对增加。1986年后河口镇细泥沙(d<0.025mm)、中泥沙(0.025mm 表3 黄河中游干流汛期不同时期各分组沙量多年平均值表 3、泥沙的二重性及其影响 泥沙作为一种物质,同其他任何物质一样都有其二重性,既有有利的一面,也有有害的一面,即泥沙的资源性和灾害性。 3.1.1 泥沙的灾害性 根据泥沙致灾的特性,泥沙灾害可以分为直接灾害和间接灾害。由泥沙为致灾因子而形成的灾害称其为泥沙的直接灾害;由泥沙诱发其他载体引发的灾害称其为泥沙的间接灾害。无论是直接灾害,还是间接灾害,其泥沙都是来自土壤侵蚀(广义的土壤侵蚀)。多沙粗沙区的强烈侵蚀的后果表现是多方面的,一方面是中游的地形支离破碎,生态环境日益恶化;另一方面是侵蚀泥沙在小北干流和下游河道堆积,为之后的间接的泥沙灾害奠定物质基础。 泥沙的直接灾害主要是因滑坡、泥石流及崩塌形成的泥沙物质给人类、社会和环境造成的危害(至今仍被世人称之为地质灾害)。我国山丘区分布广,山丘区面积约占国土面积的48%,加之人类活动的影响,每年发生的滑坡数以万计,有泥石流沟一万多条,约有5.5亿人不同程度地受到山洪和泥石流、滑坡灾害的威胁。 泥沙间接灾害主要是因土壤侵蚀形成的泥沙在河道或水库年复一年又一年的淤积使河床抬高,泄洪能力降低,由中常洪水引发的漫堤、溃决的灾害,在干旱半干旱地区地面堆积的风砂在强风暴作用下也能引起风沙灾害。间接泥沙灾害的形成一般应具备以下条件:第一,中上游的强烈的侵蚀产沙;第二,强烈的沟道与河道的泥沙输移;第三,河道泥沙堆积空间受到制约;第四,水沙关系不协调,表现出水少沙多,即来沙系数大。在以上条件的前提下,形成泥沙灾害链。 3.1.2泥沙的资源性 在人类历史以前,由高处侵蚀产生的泥沙大量地堆积在流域的低洼处,为后人塑造了赖以生存的土地资源;如黄河中上游的侵蚀产沙不仅塑造出河套平原、汾渭平原,而且还塑造出约20万km2的华北平原。在西南地区位于河谷中的乡镇,村庄乃至县城都建于由滑坡、崩塌或泥石流堆积的冲洪积扇上,或河流阶地上。这些泥沙堆积地貌区也还是当前的主要基本农地。即使进入人类社会,泥沙也不全都是害,如黄河的泥沙每年仍以23km2的速度在河口三角洲建造陆地,1855年黄河改道以来,使近代三角洲的面积达到2200km2。此外泥沙灾害与泥沙资源也是可以相互转换的,如黄土高原上的一些大型黄土或红土滑坡堵塞沟道,形成聚湫;开始可能造成一些经济损失,但不久形成天然淤地坝,成为旱涝保收的基本农地。 3.2黄河小北干流泥沙影响 黄河小北干流为典型的堆积游荡性河道,由于泥沙问题突出,水少沙多,水沙不协调,对社会、经济、环境和河流健康都造成很大影响,使河道萎缩,河床不断淤积抬高,滩槽高差减小,过洪能力降低,河势游荡加剧,洪水漫滩机率增加,临背差加大,滩地盐碱化严重,生态环境较差玉林市某中学绿化工程施工组织设计,潼关高程居高不下,在高含沙洪水时,还会引发特有的“揭河底”冲刷现象。严重影响防洪、防凌安全。甚至出现小水大险,灾害严重。 3.2.1泥沙对河道冲淤的影响 黄河小北干流河段冲淤变化剧烈,是典型的堆积性河道。据统计,1919年至2000年,黄河龙门站年平均输沙量为8.97亿t,其中汛期7至10月占87.5%,年最大输沙量达24.6亿t(1964年)。黄河潼关站年平均输沙量为11.87亿t,其中汛期7至10月占82.5%,年最大输沙量达27亿t(1959年)。三门峡建库前,该河段的淤积量一般变化在0.5~1.5亿t之间;三门峡水库建库后,1960年9月至2003年10月,该河段共淤积泥沙25.134亿m3,年均淤积约0.59亿m3(见表4),且淤积还在不断发展。三门峡水库建库后的1960年9月~1973年10月,受水库淤积上延的影响,该河段大量淤积,共淤积泥沙18.543亿m3,淤积主要集中在黄淤45~50断面,其淤积量占整个河段淤积量的36.3%;1973年10月~1986年10月,由于三门峡水库合理的运用方式和有利的来水来沙条件,该河段仅淤积泥沙0.093亿m3,冲淤基本平衡;1986年10月至2003年10月,黄河小北干流河段共淤积泥沙6.499亿m3,年平均淤积量为0.38亿m3。淤积主要集中在黄淤59~68断面,其淤积量占整个河段淤积量的48.1%。与1973年以前对比,淤积部位发生了调整,淤积形式也由溯源淤积变为沿程淤积;该时段河道淤积严重有两方面原因:一是1987年以后进入该河段的年平均水沙量锐减,其水沙量较1950~1987年的平均值分别减少89.2亿m3和3.65亿t,来沙系数增大0.002,加剧河道淤积;二是1986年10月以后 ,黄河上游龙羊峡水库投入运用,龙、刘两库联合运用,改变了进入黄河小北干流河段来水的年内分配过程,汛期来水量显著减少,非汛期来水量变化不大,年平均淤积量明显增加。