DOI:10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2004.01.001
第!0卷第! 期年月
黄河水利职业技术学院学报
+>?$!0@>$! 黄河泥沙问题研究综述
姚文艺! " 时明立! " 崔长江#
(!$黄河水利科学研究院,河南郑州
河南开封%&’’’(;#$黄河水利职业技术学院,
%)&’’!)
摘要:黄河的诸多自然灾害均起因于泥沙。几千年的治黄史也是一部治沙史。不少学者和治黄管
理者针对黄河泥沙的侵蚀与输移规律、黄河泥沙治理途径等方面进行了大量的研究和探索,取得了不少认识和治理经验。进入#!世纪,国家所确定的发展与环境相协调的战略目标对黄河治理开发提出了更高的要求,加上黄河所出现的诸如水沙过程变异、河道萎缩等新情况、新问题,使得黄河泥沙问题更为突出,迫切需要对黄河泥沙的许多重大基础问题和治理关键技术进行攻关研究。黄河水
“三条黄河”利委员会实施的工程建设,为黄河泥沙问题研究提供了更为广阔的科研条件平台。黄河泥沙的研究与治理将进入一个新的时期。关键词:侵蚀产沙;泥沙治理;环境泥沙学;黄河中图分类号:*+!%,
文献标识码:-(#’’%)文章编号:!’’./%.01’!/’’’!/’(,’;均为这类泥沙。而这类泥沙几乎全部来自于多
沙粗沙区,因此,集中力量重点治理多沙粗沙区,对解
! 黄河泥沙主要来源区及水沙时空分布
黄河流域自然地理条件差别很大,水沙来源地区
具有重大意义。分布非常不均。上游流域是黄河水量的主要来源区,决黄河下游河床抬高的问题,
黄河水沙不仅异源,而且年际间变化很大,年内“水沙中游流域则是黄河泥沙的主要来源区,存在着
#"(! 分配也非常不均匀。同时,来水丰枯并不完全与来沙异源”的突出特点2! ,。
黄河流经黄土高原,面积达0%万34#,其中水土
多少同步,视暴雨落区的不同,往往会出现丰水多沙、
丰水少沙,平水多沙、平水平沙、平水少沙,黄河中游产沙区非常集中,丰水平沙、流失面积为%&$%万34#。
枯水多沙、枯水平沙的水沙组合情况。黄输沙模数大于!’’’’56734#・89的只有三片,即:河枯水少沙、口镇至延水关之间的支流;无定河的部分支流和清涧河、延水、北洛河及泾河支流马莲河河源区7亦即广义的白宇山河源区9;渭河上游北岸支流葫芦河中下游和散渡河地区。其中有两个区域为粗泥沙7粒径大于一是皇甫川至秃尾河各支流的中下’$’&449来源区:
游地区,二是无定河中下游及白宇山河源区。黄河中游粗泥沙来源区也是多沙区。据近年的进一步界定2! :,黄河多沙粗沙产沙区面积约为)$.0万34#。虽
河水沙来量在年内主要集中在汛期7)
的集中程度又甚于干流。根据!,!,
然该区面积仅占黄河中游流域面积(%$(.万34#的协调而形成的灾害效应。
但其产沙量却占整个中游地区输沙量的)’;,#黄河泥沙输移规律#(;,
粗颗粒泥沙的)); 。多沙粗沙区不仅是水土流失的集中区,同时,由于其中广布有砒砂岩基岩,因此也是最难治理的地区。根据!,0%
收稿日期:#’’(/!’/#(
作者简介:姚文艺7!,&)/9,男,河南西华人,教授级高级工程师,主要从事水力学、河流动力学、土坡侵蚀研究。
黄河泥沙具有极为复杂的运动规律,流域侵蚀产沙、泥沙输移和沉积是一个具有高度关联性的运动过程。#$!
黄河泥沙输移比
泥沙输移比表示流域产沙量与侵蚀量之比,是反映流域产沙过程中流域环境因素综合影响的一个特
!
黄河水利职业技术学院学报!’’&年第%期
征值。黄河泥沙输移比远较长江等江河的为大,黄河流域具有极高的产沙强度。龚时等人" #$根据河口镇至龙门区间黄土丘陵沟壑区的长时段实测资料的平均值研究结果认为,泥沙输移比接近%。景可等人" &$的研究也认为黄土高原绝大部分地区的泥沙输移比接近%。而长江流域的泥沙输移比仅约’(!) " ) $。这就表明在黄土高原进行水土保持,减少土壤侵蚀,对减少进入黄河泥沙会有很大的作用。!(!
多来多淤多排" *$
冲积河流的输沙能力一般可用输沙率与流量关系表示。黄河干流输沙率与流量呈现出明显的相关
现的概率减小,从而造成下游河槽严重淤积。!()
窄深河槽具有较大的输沙能力
实测资料表明,艾山以下窄深河槽输沙能力较大。如艾山站实测的几场洪水最大含沙量达到!’’4521#时均可顺利通过河道而不发生淤积。而游
荡性河段由于断面宽浅,水流散乱,输沙能力较低。因此,为提高河道输沙能力,改造游荡性河道的河槽形态,把中水河槽整治成稳定的规顺河槽十分必要。!(*
黄河高含沙量洪水的特殊规律
黄河经常出现高含沙量洪水。在一定的边界条
“揭河件下,高含沙量洪水会造成小北干流和渭河的
冲刷,对降低河床高程有一定的作用。与此相反关系,同时,也与上站的水流含沙量有关。这就表明,底”
“浆河”“多来多淤多排”在一定的边界、水沙条件下,还会出现现黄河下游河道具有的输沙特点。据的,实测资料分析,黄河下游经过一次洪水,河床即可发生剧烈的变形。当上游来沙量偏大时,河床发生淤积,使床沙组成趋于细化,提高了河道输沙能力。当来沙偏小时,河床发生冲刷使床沙粗化,河道的输沙能力降低。即黄河下游河道的输沙能力还与前期冲淤量有关。显然,在一定的河床边界条件下,为了加
“大水大河流的输沙能力,只有流量与含沙量相适应,带大沙”才能取得最好的输沙效果。这正是多泥沙河
象,即在含沙量特别高的水流中,当水流能量不足以继续带动所挟带泥沙前进时,一河泥浆会骤然停止下来,造成河床的严重淤积。高含沙洪水演进速度慢,会出现洪峰变形、下站洪峰流量大于上站洪峰流量的现象。
#黄河泥沙治理途径
经过长期的探索和实践,现已初步形成了“拦、
排、放、调、挖”综合处理和利用泥沙的途径。其中,
流进行水沙综合调节,提高水流输沙能力,减少河道“拦”就是拦减入黄泥沙,主要靠中上游地区的水土保
淤积,使河道朝有利方向发展的科学依据。持和干支流控制性骨干工程,尽可能减轻土壤侵蚀,!(#大
粗泥沙来源区洪水演进对下游河道淤积影响很
“排”综合利用水沙资源。就是通过清淤除障、河防工程建设和河口治理,将拦不住的泥沙通过河道排送入
“放”主要是指在下游两岸地区处理和利用一部海。
分泥沙。可利用这些泥沙放淤改土,淤高背河地面,
“地逐步改变黄河下游悬河的面貌,使之成为相对的“调”就是利用干流水库合理调节水沙过程,下河”。
据%+)!, %+*’年三门峡水库修建前和建库后
%+*+, %+-.年的%’#次洪水资料统计分析,其中有%#次洪水主要来自粗颗粒泥沙来源区,其淤积量占
这类洪水往往是由强大%’#次洪水淤积总量的*’/。
的暴雨形成的,洪峰高、洪量较小,在洪水运行过程
使之适应河道的输沙特性,能够长期发挥减轻河道淤
中,受槽蓄作用而坦化,至下游河道,洪峰流量减小,积和减少排沙用水的作用。“挖”就是挖河疏浚及射大部分泥沙淤积在主槽内,对河道泄洪极为不利。流清淤,通过挖河,既可降低河床高程,又可用挖出的!(&
洪水演进过程中存在有滩槽水沙交换现象在大洪水过程中,水沙运行中会产生滩槽横向交换。当水沙由主槽流入滩地时,由于滩地水浅流缓,泥沙大量落淤;当水沙由滩地汇入主槽时,对主槽水
泥沙加固大堤,提高大堤的防洪能力。#(%
千方百计减少入黄泥沙
水土保持和修建淤地坝、拦泥库等水利水保工
程,是防治黄土高原水土流失、减少入黄泥沙的重要流起稀释作用,增加主槽冲刷。这样就导致黄河下游“上拦”措施。目前,水土流失初步治理面积累计达到洪水期经常出现淤滩刷槽的特殊现象。黄河下游洪%-(%#万41! ,其中建成治沟骨干工程%’--座,淤地水期滩槽水沙交换对河道冲淤影响很大,如%+)’,
黄河下游主槽淤积) 亿0,滩地淤积!&(+亿%+*’年,
其中*次洪峰流量%’’’’1#23以上洪水,使主槽冲0,
刷%*() 亿0,滩地淤积!&(+亿0。大部分主槽的淤积发生在流量小于!’’’1#23的时段,或者发生在含沙量较高的中小洪水时段。黄河下游来水%+.*年以来,来沙连续偏枯,下游河道经常断流,滩槽交换洪水出!
坝%’万座,塘坝、涝池、水窑等小型蓄水保土工程兴修基本农田.+’’万亩,营造林草%(*.#’’多万处,
亿亩。现有治理措施不仅取得了明显的经济效益,而且,也在一定程度上遏制了水土流失和土地荒漠化的发展。!’世纪-’年代以来,水利水保措施年均减少入黄泥沙#亿0左右。小浪底水库投入运用后,利用其-)() 亿1#的淤沙库容拦蓄泥沙,可使下游河道
姚文艺,等:黄河泥沙问题研究综述
随着拦沙措施体系的不断完善,其"#年不淤积抬高。
拦沙效果将会更加明显。!$"
加强河道整治,增大泄洪输沙能力
鉴于黄河上中游水土保持的复杂性、长期性和艰巨性,在黄河泥沙来量尚不能根本减少的情况下,通过河道整治,规顺河势,将游荡性河道逐渐改造成稳将拦不住的泥沙利用现行河道尽可能地输送入海,力求河道少淤甚至不淤,是目前黄河泥沙处理对策中最具生命力的一项措施。至%&&&年,黄河下游已修建各类险工"#’处,坝、垛和护岸(")&道,工程长约控导护滩工程"#*处,坝垛!’&!道,工程长!&*+,;
滚河防护工程&*处,防护坝!#%道,并修建!*(+,;
控导主流、增大河道输沙能力起到了很大作用。!$!
引黄放淤,加固堤防
引黄放淤是黄河泥沙处理的一个重要途径。在黄河下游两岸开展了引黄放淤改土、处理%&(*年,
利用黄河泥沙的实践。其后,在"#世纪’#年代初,又实施了黄河中下游的放淤工程,尤其是黄河下游的放淤固堤工程。截止到%&&&年底,已淤临、淤背的堤防淤宽平工!#. )#,,险工及老口门长度达!*($%-+,,
段%##. "##,。险工及薄弱堤段淤高*. -, ,一般堤段为%. ", ,共淤方量达%$(’亿, ! 。人工淤滩、引黄“放”黄河下灌溉也属的范畴。据统计,%&’)年以来,游引洪淤滩放淤量约%$’#亿, ! ,%&)#. %&&#年,引黄淤灌年均引沙量约%$’%亿/。
“调水调沙”与!$*“蓄清排浑”
“拦”调、挖”的综合措施。其中,是为了减少进入河道
“排、的沙量,应贯穿于黄河泥沙处理的始终,而放、调、挖”则是力图减少河道内的淤积量,减缓或控制河床淤积升高。根据治黄需要和经济、社会的发展要求,不同时期的治理措施应有侧重,统筹考虑,不断调
“拦、整,以充分发挥排、放、调、挖”体系的最大整体效
2" 3加大黄土高原治理力度,集中力量加速治理多沙粗沙来源区,开发利用当地洪水泥沙资源,控制水土流失。这既是发展当地经济的必由之路,又是治黄的根本措施。
2! 3黄河下游游荡性河道可整治为控制性的弯曲性河段,再结合疏浚挖沙等项措施,则能长期保持
2*3根据黄河水沙新的变化趋势,调水调沙的有效实施应建立在黄河干流调控体系的基础之上,实行多库联调,合理拦沙,相机排沙,多年调节。
2) 3河口河段的河道变迁、流路的延伸等对下游河道的冲淤演变具有反馈影响,应加强河口治理,畅通泥沙入海流路。
定、窄深的泄洪通道,充分挖掘河道自身的排沙能力,应。
了各类堤防""&#$-)+,。这些整治工程对规顺河势、排洪输沙能力,使河床不再淤积。
) 黄河泥沙研究展望
为了解决经济、社会发展对黄河自然资源无节制
的开发利用所带来的诸如洪水威胁加重、水资源供需矛盾突出、生态环境恶化等流域系统的失稳效应问“从传统水利向现代水利、题,为了践行可持续发展水利转变”的治水新思路,达到我国"%世纪议程所确定的实现发展与环境相协调的战略目标,黄河泥沙研究
将面临更多的课题。与此同时,对黄河泥沙研究的要
治黄工作者通过对三门峡水库运用的全面总结,求也会愈来愈高。黄委会提出的建设“三条黄河”的
“蓄清排浑”创造性地探索出了的运用方式,大大减缓重大举措,更为黄河泥沙研究提供了广阔的科技条件
平台。黄河泥沙研究的领域和方向都将不断得以展延。可以预想,同泥沙学科的发展趋势一样,黄河泥沙研究的范围,已不可能囿于单一的河流泥沙的自然技术问题,与其他自然环境、社会及经济科学交叉已经成为黄河治理开发和管理事业发展的迫切需要,同
了三门峡水库的库区淤积,并在此基础上,进一步提
“调水调沙”出了、进行水沙综合调节、保持有效库容的水库泥沙处理途径。小浪底水库的建成,为黄河干
“调水调沙”流水库实施奠定了重要的物质基础。!$)
挖河固堤,减缓河道淤积
挖河疏浚、淤背固堤,减少河道淤积和加高大堤,时,也是社会发展的需要。这种重大的学科交汇,将
是解决黄河下游洪水和泥沙问题的一项战略性措会建立起环境泥沙学、生态泥沙学等新的学科分支,施。
%&&’年,在山东河口河段朱家屋子至(断面实
加施了挖河固堤启动工程,完成开挖河道长度%%+,,固大堤长度%#+,。启动工程的实践表明,在一定时
并不断得以发展。由此,多部门联合攻关、多种研究手段相结合亦将成为黄河泥沙研究技术途径的重要特征。
当前,黄河治理开发和管理正面临着黄河自"#
间、一定河段内,通过挖河可以取得一定的减淤效果,世纪-#年代中期以来所出现的水沙变异、河道萎缩、并可取得明显地加固大堤效益0’1。河道断流及河流功能衰竭等诸多新情况新问题,黄河
*黄河泥沙治理的主要经验
泥沙研究必须对许多新的重大的基础问题和关键技
“拦、2%3黄河泥沙处理的途径必须采取排、放、术问题开展攻关。这主要包括以下2下转第%#页3
!
黄河水利职业技术学院学报$""&年第! 期
真研究开发水利人才、吸引水利人才的优惠政策和激励机制,做到爱才、惜才、用才、容才、纳才,把水利人才的积极性调动好、运用好、发挥好。
术的支持,另一方面给予政策、资金上的支持。
(%)“数字工程管理”是一个复杂的系统工程,其实施牵涉方方面面,内容繁多,而且又是一个新课题,其建设与管理经验较少,可借鉴的工程实例不多。为确保这一系统工程的成功实施。可首先选择一些有代表性的堤段进行试点工程建设,积累经验,再行推广。目前已选定河南中牟县河务局所辖临黄堤&"’""" ()! ’""" 堤段、杨桥闸和山东东平湖管理局所辖东平湖围坝**’%""(++’&""堤段作为试点工程。已安排试点单位按有关规范、规定进行试点工程
“数安全监测方案设计,争取$(%年内实现部分项目字工程管理”功能,实现工程管理现代化。
(&)“数字工程管理”建设的重点和难点是防洪工程实时安全监测系统和防洪工程安全评估系统建
#结论与建议
(! )总的指导思想是以社会主义市场经济理论为
指导,与时俱进,在广泛调研的基础上,系统总结和分析黄河工程管理单位存在的问题和原因,所提对策应正确处理好创新与继承的关系、社会效益与经济效益的关系、改革与稳定的关系,以及总体推进和分步实施的关系,为黄河工程管理现代化建设决策服务。基本工作思路是:在试点工程管理建设过程中,成熟一个项目推广一个。
($)“数字工需要得到上级主管部门支持。建设“数字黄河”程管理”乃至工程,没有上级主管部门的应请求上级部门一方面在组织上给予指导和人力、技参考文献:
, ! -
有力支持是不行的。为了行业工程管理现代化建设,设。
“数字黄河”李国英. 建设工程, /-. $""$黄河年鉴, 0-. 郑州:黄河水利出版社,$""$.&".
, 责任编校杨道富-
1上接第%页2重大课题:(! )流域治理措施减沙机理、措施优化配置及其对河流系统的影响;($)小浪底水库运用方式及黄河水沙配置调控理论与措施;(%)维持黄河河流生命的需水量及其调控技术研究;
(&)游荡性河道整治理论与措施;
() )干流大型水利水电工程对下游河床演变与生态环境的影响效应;参考文献:
, ! -, $-, %-, &-, ) -, #-, *-
(#)利用洪水资源及泥沙资源的技术与途径;(*)黄河河口综合治理途径;
(+)黄河水沙运动模拟理论与技术。主要包括黄河水沙演进及河床演变的数值模拟、实体模拟等方面
“黄土高原实体模型”“黄河河的理论与技术。其中、口实体模型”的模拟理论与技术研究将是挑战性很强的课题;
(3)高含沙水流的量测技术与方法,包括原型野外定位观测及实体模型室内测控的技术与方法。
徐建华,牛玉国. 水利水保工程对黄河中游多沙粗沙区径流泥沙影响研究, 4-. 郑州5黄河水利出版社,$""".姚文艺,王卫东. 黄河泥沙来源研究评述, 6-. 人民黄河,!33*71#2:!#(!*.龚景
时,熊贵枢. 黄河泥沙来源和地区分布, 6-. 人民黄河7!3*371#2:*(+.
可7等. 黄河中游粗沙区的范围、数量及其基岩产沙研究, 6-. 科学通报7!3+#71!$2:#(*.
中国水利学会泥沙专业委员会. 泥沙手册, 4-. 北京:中国环境科学出版社,!33$.
赵业安,潘贤娣,樊左英,等. 黄河下游河道冲淤情况及基本规律, /-. 李保如. 黄河水利委员会水利科学研究所科学泥沙. 水土保持2. 郑州:河南科学技术出版社,研究论文集1第一集,!3+3.
洪尚池,姚文艺. 黄河下游窄河段挖河固堤工程的作用分析, 6-. 人民黄河,$"""71*2:$#($*.
, 责任编校杨道富-
!"
DOI:10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2004.01.001
第!0卷第! 期年月
黄河水利职业技术学院学报
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姚文艺! " 时明立! " 崔长江#
(!$黄河水利科学研究院,河南郑州
河南开封%&’’’(;#$黄河水利职业技术学院,
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摘要:黄河的诸多自然灾害均起因于泥沙。几千年的治黄史也是一部治沙史。不少学者和治黄管
理者针对黄河泥沙的侵蚀与输移规律、黄河泥沙治理途径等方面进行了大量的研究和探索,取得了不少认识和治理经验。进入#!世纪,国家所确定的发展与环境相协调的战略目标对黄河治理开发提出了更高的要求,加上黄河所出现的诸如水沙过程变异、河道萎缩等新情况、新问题,使得黄河泥沙问题更为突出,迫切需要对黄河泥沙的许多重大基础问题和治理关键技术进行攻关研究。黄河水
“三条黄河”利委员会实施的工程建设,为黄河泥沙问题研究提供了更为广阔的科研条件平台。黄河泥沙的研究与治理将进入一个新的时期。关键词:侵蚀产沙;泥沙治理;环境泥沙学;黄河中图分类号:*+!%,
文献标识码:-(#’’%)文章编号:!’’./%.01’!/’’’!/’(,’;均为这类泥沙。而这类泥沙几乎全部来自于多
沙粗沙区,因此,集中力量重点治理多沙粗沙区,对解
! 黄河泥沙主要来源区及水沙时空分布
黄河流域自然地理条件差别很大,水沙来源地区
具有重大意义。分布非常不均。上游流域是黄河水量的主要来源区,决黄河下游河床抬高的问题,
黄河水沙不仅异源,而且年际间变化很大,年内“水沙中游流域则是黄河泥沙的主要来源区,存在着
#"(! 分配也非常不均匀。同时,来水丰枯并不完全与来沙异源”的突出特点2! ,。
黄河流经黄土高原,面积达0%万34#,其中水土
多少同步,视暴雨落区的不同,往往会出现丰水多沙、
丰水少沙,平水多沙、平水平沙、平水少沙,黄河中游产沙区非常集中,丰水平沙、流失面积为%&$%万34#。
枯水多沙、枯水平沙的水沙组合情况。黄输沙模数大于!’’’’56734#・89的只有三片,即:河枯水少沙、口镇至延水关之间的支流;无定河的部分支流和清涧河、延水、北洛河及泾河支流马莲河河源区7亦即广义的白宇山河源区9;渭河上游北岸支流葫芦河中下游和散渡河地区。其中有两个区域为粗泥沙7粒径大于一是皇甫川至秃尾河各支流的中下’$’&449来源区:
游地区,二是无定河中下游及白宇山河源区。黄河中游粗泥沙来源区也是多沙区。据近年的进一步界定2! :,黄河多沙粗沙产沙区面积约为)$.0万34#。虽
河水沙来量在年内主要集中在汛期7)
的集中程度又甚于干流。根据!,!,
然该区面积仅占黄河中游流域面积(%$(.万34#的协调而形成的灾害效应。
但其产沙量却占整个中游地区输沙量的)’;,#黄河泥沙输移规律#(;,
粗颗粒泥沙的)); 。多沙粗沙区不仅是水土流失的集中区,同时,由于其中广布有砒砂岩基岩,因此也是最难治理的地区。根据!,0%
收稿日期:#’’(/!’/#(
作者简介:姚文艺7!,&)/9,男,河南西华人,教授级高级工程师,主要从事水力学、河流动力学、土坡侵蚀研究。
黄河泥沙具有极为复杂的运动规律,流域侵蚀产沙、泥沙输移和沉积是一个具有高度关联性的运动过程。#$!
黄河泥沙输移比
泥沙输移比表示流域产沙量与侵蚀量之比,是反映流域产沙过程中流域环境因素综合影响的一个特
!
黄河水利职业技术学院学报!’’&年第%期
征值。黄河泥沙输移比远较长江等江河的为大,黄河流域具有极高的产沙强度。龚时等人" #$根据河口镇至龙门区间黄土丘陵沟壑区的长时段实测资料的平均值研究结果认为,泥沙输移比接近%。景可等人" &$的研究也认为黄土高原绝大部分地区的泥沙输移比接近%。而长江流域的泥沙输移比仅约’(!) " ) $。这就表明在黄土高原进行水土保持,减少土壤侵蚀,对减少进入黄河泥沙会有很大的作用。!(!
多来多淤多排" *$
冲积河流的输沙能力一般可用输沙率与流量关系表示。黄河干流输沙率与流量呈现出明显的相关
现的概率减小,从而造成下游河槽严重淤积。!()
窄深河槽具有较大的输沙能力
实测资料表明,艾山以下窄深河槽输沙能力较大。如艾山站实测的几场洪水最大含沙量达到!’’4521#时均可顺利通过河道而不发生淤积。而游
荡性河段由于断面宽浅,水流散乱,输沙能力较低。因此,为提高河道输沙能力,改造游荡性河道的河槽形态,把中水河槽整治成稳定的规顺河槽十分必要。!(*
黄河高含沙量洪水的特殊规律
黄河经常出现高含沙量洪水。在一定的边界条
“揭河件下,高含沙量洪水会造成小北干流和渭河的
冲刷,对降低河床高程有一定的作用。与此相反关系,同时,也与上站的水流含沙量有关。这就表明,底”
“浆河”“多来多淤多排”在一定的边界、水沙条件下,还会出现现黄河下游河道具有的输沙特点。据的,实测资料分析,黄河下游经过一次洪水,河床即可发生剧烈的变形。当上游来沙量偏大时,河床发生淤积,使床沙组成趋于细化,提高了河道输沙能力。当来沙偏小时,河床发生冲刷使床沙粗化,河道的输沙能力降低。即黄河下游河道的输沙能力还与前期冲淤量有关。显然,在一定的河床边界条件下,为了加
“大水大河流的输沙能力,只有流量与含沙量相适应,带大沙”才能取得最好的输沙效果。这正是多泥沙河
象,即在含沙量特别高的水流中,当水流能量不足以继续带动所挟带泥沙前进时,一河泥浆会骤然停止下来,造成河床的严重淤积。高含沙洪水演进速度慢,会出现洪峰变形、下站洪峰流量大于上站洪峰流量的现象。
#黄河泥沙治理途径
经过长期的探索和实践,现已初步形成了“拦、
排、放、调、挖”综合处理和利用泥沙的途径。其中,
流进行水沙综合调节,提高水流输沙能力,减少河道“拦”就是拦减入黄泥沙,主要靠中上游地区的水土保
淤积,使河道朝有利方向发展的科学依据。持和干支流控制性骨干工程,尽可能减轻土壤侵蚀,!(#大
粗泥沙来源区洪水演进对下游河道淤积影响很
“排”综合利用水沙资源。就是通过清淤除障、河防工程建设和河口治理,将拦不住的泥沙通过河道排送入
“放”主要是指在下游两岸地区处理和利用一部海。
分泥沙。可利用这些泥沙放淤改土,淤高背河地面,
“地逐步改变黄河下游悬河的面貌,使之成为相对的“调”就是利用干流水库合理调节水沙过程,下河”。
据%+)!, %+*’年三门峡水库修建前和建库后
%+*+, %+-.年的%’#次洪水资料统计分析,其中有%#次洪水主要来自粗颗粒泥沙来源区,其淤积量占
这类洪水往往是由强大%’#次洪水淤积总量的*’/。
的暴雨形成的,洪峰高、洪量较小,在洪水运行过程
使之适应河道的输沙特性,能够长期发挥减轻河道淤
中,受槽蓄作用而坦化,至下游河道,洪峰流量减小,积和减少排沙用水的作用。“挖”就是挖河疏浚及射大部分泥沙淤积在主槽内,对河道泄洪极为不利。流清淤,通过挖河,既可降低河床高程,又可用挖出的!(&
洪水演进过程中存在有滩槽水沙交换现象在大洪水过程中,水沙运行中会产生滩槽横向交换。当水沙由主槽流入滩地时,由于滩地水浅流缓,泥沙大量落淤;当水沙由滩地汇入主槽时,对主槽水
泥沙加固大堤,提高大堤的防洪能力。#(%
千方百计减少入黄泥沙
水土保持和修建淤地坝、拦泥库等水利水保工
程,是防治黄土高原水土流失、减少入黄泥沙的重要流起稀释作用,增加主槽冲刷。这样就导致黄河下游“上拦”措施。目前,水土流失初步治理面积累计达到洪水期经常出现淤滩刷槽的特殊现象。黄河下游洪%-(%#万41! ,其中建成治沟骨干工程%’--座,淤地水期滩槽水沙交换对河道冲淤影响很大,如%+)’,
黄河下游主槽淤积) 亿0,滩地淤积!&(+亿%+*’年,
其中*次洪峰流量%’’’’1#23以上洪水,使主槽冲0,
刷%*() 亿0,滩地淤积!&(+亿0。大部分主槽的淤积发生在流量小于!’’’1#23的时段,或者发生在含沙量较高的中小洪水时段。黄河下游来水%+.*年以来,来沙连续偏枯,下游河道经常断流,滩槽交换洪水出!
坝%’万座,塘坝、涝池、水窑等小型蓄水保土工程兴修基本农田.+’’万亩,营造林草%(*.#’’多万处,
亿亩。现有治理措施不仅取得了明显的经济效益,而且,也在一定程度上遏制了水土流失和土地荒漠化的发展。!’世纪-’年代以来,水利水保措施年均减少入黄泥沙#亿0左右。小浪底水库投入运用后,利用其-)() 亿1#的淤沙库容拦蓄泥沙,可使下游河道
姚文艺,等:黄河泥沙问题研究综述
随着拦沙措施体系的不断完善,其"#年不淤积抬高。
拦沙效果将会更加明显。!$"
加强河道整治,增大泄洪输沙能力
鉴于黄河上中游水土保持的复杂性、长期性和艰巨性,在黄河泥沙来量尚不能根本减少的情况下,通过河道整治,规顺河势,将游荡性河道逐渐改造成稳将拦不住的泥沙利用现行河道尽可能地输送入海,力求河道少淤甚至不淤,是目前黄河泥沙处理对策中最具生命力的一项措施。至%&&&年,黄河下游已修建各类险工"#’处,坝、垛和护岸(")&道,工程长约控导护滩工程"#*处,坝垛!’&!道,工程长!&*+,;
滚河防护工程&*处,防护坝!#%道,并修建!*(+,;
控导主流、增大河道输沙能力起到了很大作用。!$!
引黄放淤,加固堤防
引黄放淤是黄河泥沙处理的一个重要途径。在黄河下游两岸开展了引黄放淤改土、处理%&(*年,
利用黄河泥沙的实践。其后,在"#世纪’#年代初,又实施了黄河中下游的放淤工程,尤其是黄河下游的放淤固堤工程。截止到%&&&年底,已淤临、淤背的堤防淤宽平工!#. )#,,险工及老口门长度达!*($%-+,,
段%##. "##,。险工及薄弱堤段淤高*. -, ,一般堤段为%. ", ,共淤方量达%$(’亿, ! 。人工淤滩、引黄“放”黄河下灌溉也属的范畴。据统计,%&’)年以来,游引洪淤滩放淤量约%$’#亿, ! ,%&)#. %&&#年,引黄淤灌年均引沙量约%$’%亿/。
“调水调沙”与!$*“蓄清排浑”
“拦”调、挖”的综合措施。其中,是为了减少进入河道
“排、的沙量,应贯穿于黄河泥沙处理的始终,而放、调、挖”则是力图减少河道内的淤积量,减缓或控制河床淤积升高。根据治黄需要和经济、社会的发展要求,不同时期的治理措施应有侧重,统筹考虑,不断调
“拦、整,以充分发挥排、放、调、挖”体系的最大整体效
2" 3加大黄土高原治理力度,集中力量加速治理多沙粗沙来源区,开发利用当地洪水泥沙资源,控制水土流失。这既是发展当地经济的必由之路,又是治黄的根本措施。
2! 3黄河下游游荡性河道可整治为控制性的弯曲性河段,再结合疏浚挖沙等项措施,则能长期保持
2*3根据黄河水沙新的变化趋势,调水调沙的有效实施应建立在黄河干流调控体系的基础之上,实行多库联调,合理拦沙,相机排沙,多年调节。
2) 3河口河段的河道变迁、流路的延伸等对下游河道的冲淤演变具有反馈影响,应加强河口治理,畅通泥沙入海流路。
定、窄深的泄洪通道,充分挖掘河道自身的排沙能力,应。
了各类堤防""&#$-)+,。这些整治工程对规顺河势、排洪输沙能力,使河床不再淤积。
) 黄河泥沙研究展望
为了解决经济、社会发展对黄河自然资源无节制
的开发利用所带来的诸如洪水威胁加重、水资源供需矛盾突出、生态环境恶化等流域系统的失稳效应问“从传统水利向现代水利、题,为了践行可持续发展水利转变”的治水新思路,达到我国"%世纪议程所确定的实现发展与环境相协调的战略目标,黄河泥沙研究
将面临更多的课题。与此同时,对黄河泥沙研究的要
治黄工作者通过对三门峡水库运用的全面总结,求也会愈来愈高。黄委会提出的建设“三条黄河”的
“蓄清排浑”创造性地探索出了的运用方式,大大减缓重大举措,更为黄河泥沙研究提供了广阔的科技条件
平台。黄河泥沙研究的领域和方向都将不断得以展延。可以预想,同泥沙学科的发展趋势一样,黄河泥沙研究的范围,已不可能囿于单一的河流泥沙的自然技术问题,与其他自然环境、社会及经济科学交叉已经成为黄河治理开发和管理事业发展的迫切需要,同
了三门峡水库的库区淤积,并在此基础上,进一步提
“调水调沙”出了、进行水沙综合调节、保持有效库容的水库泥沙处理途径。小浪底水库的建成,为黄河干
“调水调沙”流水库实施奠定了重要的物质基础。!$)
挖河固堤,减缓河道淤积
挖河疏浚、淤背固堤,减少河道淤积和加高大堤,时,也是社会发展的需要。这种重大的学科交汇,将
是解决黄河下游洪水和泥沙问题的一项战略性措会建立起环境泥沙学、生态泥沙学等新的学科分支,施。
%&&’年,在山东河口河段朱家屋子至(断面实
加施了挖河固堤启动工程,完成开挖河道长度%%+,,固大堤长度%#+,。启动工程的实践表明,在一定时
并不断得以发展。由此,多部门联合攻关、多种研究手段相结合亦将成为黄河泥沙研究技术途径的重要特征。
当前,黄河治理开发和管理正面临着黄河自"#
间、一定河段内,通过挖河可以取得一定的减淤效果,世纪-#年代中期以来所出现的水沙变异、河道萎缩、并可取得明显地加固大堤效益0’1。河道断流及河流功能衰竭等诸多新情况新问题,黄河
*黄河泥沙治理的主要经验
泥沙研究必须对许多新的重大的基础问题和关键技
“拦、2%3黄河泥沙处理的途径必须采取排、放、术问题开展攻关。这主要包括以下2下转第%#页3
!
黄河水利职业技术学院学报$""&年第! 期
真研究开发水利人才、吸引水利人才的优惠政策和激励机制,做到爱才、惜才、用才、容才、纳才,把水利人才的积极性调动好、运用好、发挥好。
术的支持,另一方面给予政策、资金上的支持。
(%)“数字工程管理”是一个复杂的系统工程,其实施牵涉方方面面,内容繁多,而且又是一个新课题,其建设与管理经验较少,可借鉴的工程实例不多。为确保这一系统工程的成功实施。可首先选择一些有代表性的堤段进行试点工程建设,积累经验,再行推广。目前已选定河南中牟县河务局所辖临黄堤&"’""" ()! ’""" 堤段、杨桥闸和山东东平湖管理局所辖东平湖围坝**’%""(++’&""堤段作为试点工程。已安排试点单位按有关规范、规定进行试点工程
“数安全监测方案设计,争取$(%年内实现部分项目字工程管理”功能,实现工程管理现代化。
(&)“数字工程管理”建设的重点和难点是防洪工程实时安全监测系统和防洪工程安全评估系统建
#结论与建议
(! )总的指导思想是以社会主义市场经济理论为
指导,与时俱进,在广泛调研的基础上,系统总结和分析黄河工程管理单位存在的问题和原因,所提对策应正确处理好创新与继承的关系、社会效益与经济效益的关系、改革与稳定的关系,以及总体推进和分步实施的关系,为黄河工程管理现代化建设决策服务。基本工作思路是:在试点工程管理建设过程中,成熟一个项目推广一个。
($)“数字工需要得到上级主管部门支持。建设“数字黄河”程管理”乃至工程,没有上级主管部门的应请求上级部门一方面在组织上给予指导和人力、技参考文献:
, ! -
有力支持是不行的。为了行业工程管理现代化建设,设。
“数字黄河”李国英. 建设工程, /-. $""$黄河年鉴, 0-. 郑州:黄河水利出版社,$""$.&".
, 责任编校杨道富-
1上接第%页2重大课题:(! )流域治理措施减沙机理、措施优化配置及其对河流系统的影响;($)小浪底水库运用方式及黄河水沙配置调控理论与措施;(%)维持黄河河流生命的需水量及其调控技术研究;
(&)游荡性河道整治理论与措施;
() )干流大型水利水电工程对下游河床演变与生态环境的影响效应;参考文献:
, ! -, $-, %-, &-, ) -, #-, *-
(#)利用洪水资源及泥沙资源的技术与途径;(*)黄河河口综合治理途径;
(+)黄河水沙运动模拟理论与技术。主要包括黄河水沙演进及河床演变的数值模拟、实体模拟等方面
“黄土高原实体模型”“黄河河的理论与技术。其中、口实体模型”的模拟理论与技术研究将是挑战性很强的课题;
(3)高含沙水流的量测技术与方法,包括原型野外定位观测及实体模型室内测控的技术与方法。
徐建华,牛玉国. 水利水保工程对黄河中游多沙粗沙区径流泥沙影响研究, 4-. 郑州5黄河水利出版社,$""".姚文艺,王卫东. 黄河泥沙来源研究评述, 6-. 人民黄河,!33*71#2:!#(!*.龚景
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, 责任编校杨道富-
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