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奔流入海的黄河,你了解多少?
 
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2021-11-04
 

  编者按:10月22日,习近平总书记在深入推动黄河流域高质量发展和生态保护座谈会上强调,要加快构建抵御自然灾害防线,立足防大汛、抗大灾,补好灾害预警监测短板,补好防灾基础设施短板,始终把保障人民群众生命财产安全放在第一位。

  黄河宁,天下平。黄河被公认为最难治理的大河之一,水沙关系不协调是黄河复杂难治的根源所在,由于大量泥沙淤积,下游河床高于两岸平原形成“地上河”,水来了怎么调度?沙来了放在哪里?黄河防洪工程体系如何布局?本期聚焦黄河流域抵御水旱灾害的坚强防线,敬请关注。

  奔流到海不复回的黄河,上中下游如何划分?

  答:黄河流域位于东经96度~190度,北纬32度~42度之间。西起巴颜喀拉山,东临渤海,北抵阴山,南至秦岭,流域面积75.2平方千米。黄河流域地势大体上可以分为三个阶梯,自西向东逐级下降。最高一级是流域西部的青藏高原,一般海拔2500米~4500米。第二阶梯以太行山为东界,包括黄土高原、宁蒙河套平原以及秦岭、伏牛、熊耳等山系,海拔1000米~2000米。第三阶梯自太行山以东至滨海,海拔1000米以下,由黄河下游冲积平原和鲁中、南低山丘陵组成。

  黄河发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列渠,流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙、陕西、山西、河南、山东九省(自治区),在山东垦利县注入渤海,干流全长5464千米。自河源至内蒙古的托克托为上游,托克托至河南的桃花峪花园口附近为中游,桃花峪至入海口为下游。

  善淤、善决、善徙,什么造成黄河的“暴脾气”?

  答:一是径流时空变化大、变率高。丰水年与枯水年的年径流量相差较多,各地区的年径流变化大。黄河水量虽小(其年均径流量仅为长江的二十分之一),但季节和年际变化很大。黄河下游洪水主要来自中游的干支流地区,这些地区雨量季节分布极不均匀,大部分集中在7—10月,夏秋汛期的雨量可占全年的60%~70%。

  二是暴雨多,来势猛。黄河流域的暴雨,直接受大气环流的影响。每年七八月暴雨次数最多,强度也大。黄河下游较大洪水都发生在七八月。

  三是含沙量高且水沙异源。黄河的含沙量在世界各河流中位居第一,而且具有水沙异源的突出特点,即在兰州以上的上游地区和三门峡以下的下游地区属于水多沙少,而黄河三门峡以上的中游地区则是沙多水少。黄河泥沙主要来源于中游的黄土高原,黄河挟带的泥沙,其中四分之三输送入海,其余堆积在河床上,日积月累,河床越积越高,悬河大堤越变越险。与此同时,由于河水含沙量高,形成了特殊的产流、汇流、产沙和输沙规律,并造成河槽冲淤游荡,河床剧烈演变,水位变化异常,给防洪带来极大困难。

  黄河的凌汛、桃汛、伏汛、秋汛,各有何不同?

  答:黄河洪水按其成因可分为冰凌洪水和暴雨洪水两大类。

  冰凌洪水是由河道内冰凌消融卡冰壅水引起,它只发生在局部河段,其发生时间是冬末春初。冰凌洪水,于每年2月左右发生在黄河下游即花园口到河口段,称为“凌汛”,于3月发生在黄河上游的兰州到河口镇河段,传播到黄河下游,称为“桃汛”(因凌峰到达黄河下游期间一般正是桃花开放的季节)。 

  暴雨洪水是由暴雨产生,全流域皆可出现,其出现时间是夏秋两季。暴雨洪水发生在七八月称为“伏汛”(此时正是我国农历所谓的“伏天”),发生在九十月称为“秋汛”。 

  为什么一提黄河洪水,就要提到“河龙间”“龙三间”“三花间”?

  答:黄河的暴雨洪水,主要来自中游即河口镇到花园口区间和上游的兰州以上。上游兰州到河口镇区间,虽然流域面积14.53万平方千米(干流河长1342千米),但因暴雨笼罩面积不大,径流系数很小,再加上宁夏、内蒙古灌溉引水,故洪水流量反而有所减小。在黄河下游,只有一条较大支流大汶河汇入,对黄河洪水影响不大。 

  黄河中游的暴雨洪水,则来自河口镇到龙门区间(简称“河龙间”)、龙门到三门峡区间(简称“龙三间”)和三门峡到花园口区间(简称“三花间”)这三个地区。 

  从实测资料来看,多数年份兰州以上地区来水组成下游洪水的基流,一般仅1000立方米每秒~2000立方米每秒,少数年份当上游发生大面积、长历时的大暴雨时,兰州以上产生的洪峰常在5000立方米每秒以上,这种洪水向下游传播与中游的小水相遇,也可形成下游的洪峰。 

  根据现有资料分析,黄河下游花园口以上的大洪水和特大洪水,是以黄河中游来水为主造成的,其组成情况大致可分为三种类型。一是以三门峡以上的河口镇至三门峡区间来水为主简称上大型洪水,其特点是洪峰高、洪量大、含沙量也大,对黄河下游防洪威胁严重。二是以三门峡以下的“三花间”来水为主简称下大型洪水,这类洪水涨势猛,峰值高,含沙量小,预见期短,对下游防洪威胁最为严重。三是以三门峡以上的“龙三间”和三门峡以下的“三花间”共同来水造成简称上下较大型洪水,这类洪水特点是洪峰较低、历时较长,对黄河下游防洪有相当威胁。

  “上拦下排、两岸分滞”防洪工程体系如何运转?

  答:黄河上游建成了龙羊峡水库、刘家峡水库,对保障兰州市的防洪安全和减轻宁蒙平原河道的凌汛威胁发挥了重要作用。经过多年治理,宁蒙河段堤防、河道整治工程、坝垛,中游禹门口至三门峡大坝河段各类护岸及控导工程,沁河下游堤防及险工,渭河下游干堤、河道整治工程、坝垛日益完善,其他支流也修建了大量的堤防、护岸工程。这些工程的修建,有效地提高了流域抗御洪水的能力,保障了沿岸人民群众的生命财产安全和经济社会的稳定发展。 

  在中游干支流上建成了万家寨水利枢纽、三门峡水利枢纽、陆浑水库、故县水库和小浪底水利枢纽,同时对黄河下游两岸的临黄大堤先后进行多次加高培厚,进行放淤固堤,开展标准化堤防工程建设,建设大量险工、坝垛、护岸、河道整治工程,开辟了北金堤、东平湖滞洪区、大功分洪区及齐河、垦利展宽区等分滞洪工程,基本形成了以中游干支流水库、下游河防工程、蓄滞洪区工程为主体的“上拦下排、两岸分滞”的防洪工程体系,加强了水文测报、洪水调度、通信、防汛抢险、防洪政策法规等防洪非工程措施和群防体系建设及下游滩区安全建设。依靠这些防洪措施和沿黄广大军民的严密防守,彻底扭转了历史上黄河下游频繁决口改道的局面。 

  经过几十年的不断探索和实践,治黄逐步形成了“拦、排、放、调、挖”处理和利用泥沙的基本思路。在上中游地区建成大量淤地坝,有效减少了入黄泥沙。利用三门峡、小浪底水库的拦沙库容,减少了进入黄河下游的泥沙,有效减缓了河道淤积。2002年以来,连续进行了以小浪底水库为核心的调水调沙,通过小浪底水库拦沙和调水调沙,逐步恢复了河道主槽排洪输沙功能。同时对放淤改造盐碱地和低洼地、挖河固堤等泥沙处理和利用措施进行了积极探索。

小浪底水库调水调沙

  上拦工程:有效拦蓄水沙 防治下游水害

  为了有效地拦蓄洪水,黄河中游干支流先后建有三门峡水利枢纽、陆浑水库、故县水库和小浪底水利枢纽。

  三门峡水利枢纽是黄河中游干流上修建的第一座大型水利枢纽工程,控制流域面积68.84万平方千米,控制了河口镇至龙门区间和龙门至三门峡区间两大洪水来源区的洪水,并对三门峡至花园口区间洪水起到错峰和补偿调蓄的作用。

  陆浑水库位于支流伊河中游,控制流域面积3492平方千米。水库总库容13.2亿立方米,其中防洪库容2.5亿立方米。

  故县水库位于黄河支流洛河中游,控制流域面积5370平方千米。水库总库容11.75亿立方米,其中防洪库容为7亿立方米。

  小浪底水利枢纽位于黄河干流最后一个峡谷的下口,上距三门峡大坝130千米,坝址流域面积69.4万平方千米,控制黄河92%的流域面积、90%的水量和几乎全部的泥沙,具有承上启下的战略地位,是防治黄河下游水害、开发黄河水利的关键工程。

济南黄河标准化堤防

  下排工程:稳固“行洪通道” 减少洪水直冲

  黄河下游除南岸邙山及东平湖至济南区间为低山丘陵外,其余全靠堤防约束洪水。现状下游临黄大堤总长1370千米,其中左岸长746千米,右岸长624千米。为了减少洪水直冲堤防,控导河势,经过多年的河道整治工程建设,已建成大量险工、坝垛、护岸。目前,陶城铺以下弯曲性河道的河势已得到控制;高村至陶城铺由游荡性向弯曲性转变的过渡性河段,河势得到基本控制;高村以上游荡性河段已布设了一部分控导工程,缩小了游荡范围。

东平湖蓄滞洪区

  两岸分滞洪工程:分滞调蓄洪水

  为了防御超标准洪水和减轻凌汛威胁,开辟了北金堤、东平湖滞洪区及齐河、垦利展宽区、大功分洪区,用于分滞超过河道排洪能力的洪水。东平湖是重要蓄滞洪区,北金堤是保留蓄滞洪区。 

  东平湖滞洪区位于黄河下游由宽河道转为窄河道的过渡段,是保证窄河段防洪安全的关键工程,承担分滞黄河洪水和调蓄汶河洪水的双重任务。东平湖滞洪区总面积627平方千米,其中老湖区209平方千米,新湖区418平方千米,设计分洪运用水位45米,相应库容33.5亿立方米。北金堤滞洪区位于黄河下游高村至陶城铺宽河道转为窄河道过渡段的左岸,是防御黄河下游超标准洪水的重要工程措施之一。小浪底水库建成运用后,千年一遇洪水黄河下游花园口站设防流量22 600立方米每秒,孙口相应流量18 100立方米每秒,在东平湖分洪运用后,洪峰流量仍超出陶城铺以下窄河段11 000立方米每秒的防御流量时,仍需要北金堤滞洪区分洪。虽然其分洪运用几率很小,但考虑到小浪底水库拦沙库容淤满后,下游河道仍会继续淤积抬高,堤防防洪标准将随之降低,从黄河防洪的长远考虑,北金堤滞洪区作为保留滞洪区临时分洪防御特大洪水。

黄河大郭家控导工程

  河势控导工程:确保下游防洪安全“第一道防线”

  人民治黄以来,国家投入大量人力、物力、财力,在黄河下游修建了3种防洪工程,分别是堤防、险工及河势控导工程。其中,河势控导工程是在主河道两岸修建的河道整治工程,是为稳定河槽、缩小主槽游荡范围、改善河道边界条件及水流流态而修建的防洪工程,是确保黄河下游防洪安全的“第一道防线”。在河势多变的游荡性河段,河面宽阔,水流散乱,沙洲密布,溜势多变,如果没有工程控导河势,极易发生“横河”“斜河”现象。  

  黄河下游是典型的“二级悬河”,河道的横断面形态可以用“槽高、滩低、堤根凹”形容,且滩地具有明显的横比降。特别是过流能力较小的孙口河段,滩地横比降是河道纵比降的3倍甚至更大。洪水一旦漫滩,将给黄河防洪安全带来严重的后果。随着漫滩水量的增加,可能引起河势大范围的游荡摆动,甚至出现“横河”“斜河”,直接顶冲大堤,造成大堤溃决,殃及整个黄淮海平原的安全。  

  过去黄河曾多次因“横河”顶冲造成严重险情,还险些造成黄河大堤决口之灾。如1952年9月,黄河流量仅1000立方米每秒~2000立方米每秒,在郑州保合寨险工前面的滩地上形成“横河”,滩地迅速坍塌后退,险工靠溜生险。当时组织200名专业抢险队员和4000名民工抢护,并有350个车抢运料物,但由于抢护的速度赶不上坍塌的速度,致使堤防冲塌长45米,最严重的堤段堤顶塌宽达6米。经过10个昼夜的全力抢护,方化险为夷。  

  在抗击今年秋汛洪水期间,要求严加防守河势控导工程,确保河势控导工程不跑坝,就是要守好这第一道防线,保障人民群众生命财产安全。 

俯瞰青庄险工

  险工:防止水流淘刷堤防

  “悬河”是黄河的独特称号。而悬河的特点,也成为黄河下游干流堤防及主要支流河口段堤防管理的重点。黄河堤防主要是由堤防和坝垛、护岸所构成。为了防止水流淘刷,在直接临河的堤段上修筑丁坝、垛和护岸工程,称为“险工”。不靠河段的堤段,习惯上称为“平工”。  

  黄河险工有一个形成、演变、发展和完善的过程。历史上的黄河险工大多是以薪柴、土料为主体,用桩绳盘结连系做成的整体防冲建筑物,即埽土。为了提高险工的抗溜能力,20世纪50年代初期对险工进行了石化。其后修建险工及抢险时已很少采用秸土工,并且对已有的丁坝、垛、护岸进行了改建,将秸土混合结构型式改为由土坝体、护坡、护根3部分组成的结构型式。土坝体由壤土筑成。为保护土坝体免遭水流冲刷破坏,在受溜部位上部建有护坡、下部建有护根。为适应利用黄河含沙量大的特点,护坡、护根在新修及抢险时一般多采用柳石结构。柳料年久腐烂后用石料补充,因此在坝垛稳定之后,柳石工就变成了石工。半个世纪以来,险工作为河道整治工程的组成部分,不仅可防止水流冲塌堤防,而且可控导水流,在稳定河势中发挥了重要作用。

淤地坝

  淤地坝:小流域综合治理的有效举措

  淤地坝是指在水土流失地区各级沟道中,以拦泥淤地为目的而修建的坝工建筑物,其拦泥淤成的地叫坝地。筑坝拦泥淤地,对于抬高沟道侵蚀基准面、防治水土流失、滞洪,减少入黄泥沙、改善当地生产生活条件、建设高产稳产的基本农田、促进乡村振兴等方面有着十分重要的意义,是小流域综合治理的一项重要措施。在水土流失严重的地区,由于淤地坝投资少见效快、坝地利用时间长、效益高,深受群众欢迎。

  本篇文字由记者魏晓雯整理 图片均为资料图片

  来源:中国水利报 2021年11月4日

魏晓雯
见习编辑:王瑜
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