黄河下游河道治理战略研究

从有历史记载以来,黄河治理就备受关注,就治河而言,从未停止过宽河与窄河的争论。宽河方略以现有黄河大堤为堤线,以逐步废除生产堤全滩区运用方案作为代表方案;窄河方略堤线考虑河道整治工程治导线、有关滩槽划分界限成果、河道内现状工程分布等因素,陶城铺以上宽河段平均堤距4 km左右、陶城铺以下河段基本维持现状堤线布置。通过对宽河方略、窄河方略下不同方案的设置条件、运用方式等进行研究,从对下游防洪、河道冲淤的影响、治理效果及经济指标、治理风险等多方面对两种方略进行比较,认为宽河方略可以更好地发挥宽滩区的滞洪沉沙作用,利于洪水的管理和调度,可为下游河道治理和滩区群众生产发展共赢创造条件,应作为黄河下游河道治理的推荐方案。     

黄河下游滩区行洪和沉沙功能演变分析

黄河下游滩区的行洪和沉沙作用未来究竟有多大,是滩区治理战略方向确定的关键依据。利用实测资料,系统分析了黄河下游实测洪水泥沙变化、滩区不同时期行洪和泥沙淤积变化。结果表明:受洪水量级大幅减小、河道整治工程相对完善以及滩区生产堤建设等综合因素影响,1986年以来滩区行洪和沉沙功能与历史时期相比已显著减弱。采用数学模型对比分析了下游河道"现状格局"和"彻底废除生产堤"两个方案滩区的沉沙作用,结果表明:在潼关年均来沙3亿t条件下,未来50 a内滩区基本不发挥沉沙作用;来沙6亿t条件下,未来50 a内滩区发挥一定的沉沙作用;从滩区泥沙淤积比例这个关键指标看,"废除生产堤"方案仅比"现状格局"方案高2%。提出了重新对滩区行洪和沉沙功能进行战略定位的建议。     

黄河下游未来治理方案浅议

针对当前黄河下游河道滩区概况及存在的一些新情况和新问题,提出了"两步走"的黄河下游河道治理方略。近期拟采取"滩区防护堤+格堤"的治理方案;当进入黄河下游河道的水流泥沙条件满足窄河条件时,远期实施"窄河固堤"方案。建议黄河下游堤防的防御标准从固定的22 000 m~3/s流量改变为防御1 000年一遇频率洪水。黄河下游堤防规划与建设实行远近结合,一次规划,分步实施;对黄河下游滩区分类分层次管理;消除北金堤滞洪区。     

黄河生产堤分布特征及其对河道冲淤的影响

采用实测资料分析和理论探讨相结合的方法,研究了黄河生产堤分布特征及其对黄河下游河道冲淤的影响。研究结果表明:生产堤是黄河下游滩区群众自发修建的,由于历史原因和沿岸居民认识水平的不同,现状生产堤不论两岸间距,还是断面尺寸和施工质量都呈现出较大差异。生产堤阻断了黄河下游河道滩槽水沙交换,对加大河槽淤积有一定的辅助作用,但不是决定性的;生产堤对河道淤积的部位和形态有重要影响;生产堤对河道冲刷没有明显的不利影响。全部废除生产堤,危及滩区防洪安全,很不科学,目前逐步废除生产堤是黄河下游滩区治理的上策。     

滩区自然-经济-社会协同的可持续发展模式

黄河下游滩区既是行洪、滞洪、沉沙场所,又是滩区民众生产生活的家园。多年来滩区行洪输沙的自然功能,与社会经济发展的社会服务功能协同发展问题一直是黄河下游滩区治理关注的焦点。本文在分析黄河下游宽滩区滞洪沉沙和社会经济发展的基础上,以自然-经济-社会协调发展为目标,构建适用于黄河滩区的系统动力学模型,针对黄河下游滩区最近10年间的社会经济数据进行仿真模拟研究。基于不同来水状态下的治理方案,分析不同量级洪水对滩区经济社会系统发展产生的影响,发现构建8000 m~3/s防护堤方案对于稳定提高滩区农业收入水平具有重要作用,并提出新形势下滩区可持续发展的优化治理模式。     

大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区安全

在大洪水期行洪滞洪沉沙是黄河下游宽滩区的主要功能之一。近十几年来,随着黄河水沙的变化和小浪底水库的建成运用,对宽滩区运用方式的争论更为激烈,却一直缺乏系统的对比研究。为此,黄科院利用小浪底至陶城铺河道实体模型,采用2013年汛前地形,开展了黄河下游宽滩区是否修建防护堤两种不同运用方式下,大洪水期的洪水演进试验,通过对比分析不同运用方式下的下游河道在冲淤演变、洪水位变化和滩区防洪安全等方面的问题,探讨了大洪水条件下黄河下游河道冲淤及滩区的安全形势,以期为黄河下游河道治理措施的决策提供科学的参考依据。结果表明,宽滩区修建防护堤后,中常高含沙洪水条件下主槽淤积量小于不修防护堤方案,大洪水条件下主槽冲刷量大于不修防护堤方案,说明主槽过流能力和输沙能力均有所增大。但是,修建防护堤后的嫩滩淤积量,两种洪水条件下均呈现出明显大于不修防护堤方案,河道的横断面形态和"二级悬河"形势均有所恶化。同时,由于目前地形条件下夹河滩以上河段主河槽过流能力达到了6 000m3/s,洪水向下游的演进速度和水量明显增加,导致高村以下的洪水位比不修防护堤时显著提升,增大了高村以下河段的防洪压力,滩区的防洪安全受到严重威胁。     

维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案

变化环境下研究提出可以维持黄河下游河道与滩区稳定的泥沙处置方案对黄河下游乃至流域治理具有重要指导作用。通过实测资料分析、数学模型等手段,分析入黄泥沙的时空分布变化,认为三门峡水库建成后的3个水库运用阶段输沙入海是泥沙处置的主导方式,小浪底水库建成后变为以水库拦沙为主导,大型水库是影响泥沙空间分布及河道冲淤的重要因子;黄河年均来沙8亿、6亿、3亿t情景,黄河下游无法实现河道和滩区稳定,拟定了5个泥沙处置方案,通过分析评价得到最优方案,即古贤、桃花峪水库+滩区生态治理方案,建设古贤水库可以基本实现黄河下游50 a河床不淤高,滩区生态治理能够消除“二级悬河”,加上桃花峪水库可显著提高滩区防洪标准,综合评价该方案最优。     

论黄河下游滩区生产堤对防洪的影响

黄河下游修建的生产堤，对保护滩区农业生产曾起到过积极的作用，但由于生产堤的存在，缩窄了河道的过洪断面，削弱了河道滞洪排洪能力，使同流量洪水水位抬高，洪峰流量沿程衰减量变小，洪水传播的时间缩短，严重影响了下游水文报的精度，给防洪决策带来十分不利的影响，因此，必须彻底破除黄河下游滩区存在的生产堤。     

黄河下游宽河道“补短板、强监管”途径探讨——黄河下游宽河道系统治理论证

黄河下游滩区是行洪、滞洪、沉沙和180余万人生活的重要场所,滩区中小洪水威胁、人民群众生活贫困与社会经济快速发展的矛盾受到社会的广泛关注。本文从分析黄河下游宽河道系统治理的短板入手,提出了宽河道治理补短板、强监管的设计方案,以及尽早开展"黄河下游宽河道治理补短板工程建设规划"的建议,以期为黄河下游宽河道系统治理和强监管提供支撑和抓手。     

不同治理模式下黄河下游水沙运行机制研究——“黄河下游滩区生态再造与治理研究”之二

通过建立黄河下游花园口至艾山河段二维水沙模型,采用实测资料分析和模型计算等多种手段研究黄河下游水沙运行机制。黄河下游宽河段以艾山为卡口形成平原水库,当发生漫滩洪水时,水流进入滩区,泥沙大量落淤,而后清水退入主槽,既减轻主槽淤积甚至产生"淤滩刷槽"效果,又减少了艾山以下窄河段的洪峰流量和泥沙淤积,是黄河下游防洪减淤体系的重要组成部分。受滩区人类活动和来水来沙等因素影响,现状河道存在漫滩水流顶冲堤防、顺堤行洪以及滩槽水沙交换不畅等问题,中小洪水期间河道淤积的泥沙90%以上分布在主槽和嫩滩,即使大洪水期间滩区构筑物影响减弱,仍有约50%淤积量分布在嫩滩;滩区防护堤方案缩窄了河道,客观上减少下游河道淤积7%~30%,但是加大了大洪水期间嫩滩淤积量;生态治理方案实施"高滩"淤筑和"二滩"再造,消除了"二级悬河"和滩槽横向倒比降,实现了洪水自然漫滩,减少下游河道淤积20%~50%,嫩滩淤积减少幅度更大,有利于遏制"二级悬河"形成。