黄河"地上悬河"问题研究回顾

第27卷第5期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.27,No.5　　2005年5月　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　YELLOW　RIMay,2005　　VER　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

【综　合】

黄河“地上悬河”问题研究回顾

钱乐祥

1,2

,王万同,李　爽

22

(1.广州大学地理科学学院,广东广州510405;2.河南大学环境与规划学院,河南开封475001)

摘　要:黄河“地上悬河”问题一直是学术界关注的热点。关于黄河“地上悬河”问题的研究,我国科学家通过地质学、地理学、水利学、数学力学、计算机等多学科联合攻关,从运动稳定性和非线性动力学系统科学原理出发,分析了黄河“地上悬河”成因、决口和断流演化等机制与规律,并且形成了模式化认识。根据近50年来国内主要学术刊物上发表的有关论文,从“地上悬河”的成因、“地上悬河”的稳定性、“地上悬河”引发的灾害以及“地上悬河”的治理等4个方面,对“地上悬河”问题研究进展进行了简要的文献评述。另外,为了能系统地反映关于“地上悬河”,还对历史时期黄河下游的发展状况作了简要介绍。

关　键　词:地上悬河;断流;水文泥沙;环境地质;水资源;中图分类号:TV882.1　　　文献标识码:A　　　文章编号:()06　　黄河“地上悬河”“地上悬河”河流或河段。,由于下游地形开阔低缓,0.74‰降为0.12‰,水少沙多,属典型的淤积型河道。目前,黄河下游河床已明显高于两岸地面,开封段河道高于开封市地面8m,局部地段达

10m;济南河段高于济南市地面6m。泥沙淤积已使黄河下游

间,出于保证运河的漕运畅通和每年江南数百万石(1石=100

L)粮食安全运抵京师北京的需要,必须稳定黄河河床,使运河

[2]

在徐州以南得以“引黄济运”,徐州以北不受黄河决口、改道

的冲击和破坏,徐州以南黄水入运河不致淤浅,阻碍漕运。于是,逐渐形成了一种将治黄治运联系起来的方针。这种观点完全改变了以往治黄治运不相联系的传统,在当时应该说是比较进步的。

要达到这样一种围绕治运而治黄的目的,采取的措施必须达到两个要求:既要黄河不危害运河,又要利用黄河之水补充运河。其所采用的方法就是:第一步要在黄河两岸坚筑堤防,固定黄河河床;第二步要利用黄河之水力冲刷河床的积沙,使之不淤垫河床。但实际运用中,由于黄河下游的河道平缓,并不能完全解决攻沙的问题,所以黄河河床还是不断地在逐年增高,使两岸的河堤也在逐年增高。经过从明代晚期到清代晚期

300余年的积累,世界著名的“地上悬河”也就形成了。

成为世界上著名的“地上悬河”,“悬河”的形成加大了黄河决堤、断流的危险。

学术界对黄河“地上悬河”问题进行了多角度的研究。通过地质、地理、水利、数学力学、计算机等多学科联合攻关,从运动稳定性和非线性动力学系统科学原理出发,分析了“悬河”成因、决口和断流演化等机制与规律,形成了模式化认识,为黄河治理提供了科学依据。为了便于读者从总体上了解黄河“地上悬河”问题研究的进展状况,现根据近50年来国内主要学术刊物上发表的有关论文,从“地上悬河”的成因、“地上悬河”的稳定性、“地上悬河”引发的灾害以及“地上悬河”的治理等4个方面,对“地上悬河”问题研究进展进行简要的文献评述。为了能系统地反映关于“地上悬河”问题的研究,对历史时期黄河下游的发展状况作简要介绍。

明代晚期这种“固定河床,束水攻沙”方针的提出并开始实行之时,并不是没有人提出过反对的意见,如当时担任过总理河道的杨一魁便指出束水攻沙有加强“地上悬河”的潜在危险。他认为“善治水者,以疏不以障,年来堤上加堤,水高凌空,不啻过颡,滨河城郭,决水可灌”。与他同时的王立胜也指出:“自徐

(州)而下,河县日高,而为堤以束之,堤与徐(州)城等。堤增

1　“地上悬河”的成因问题

1.1　历史成因分析

在漫长的岁月中,黄河下游改道频繁,入海之处或北或东或南,持续时间长短不一,但以北流入渤海为主。1128年,在战乱之中为了阻止金兵南下,宋开封守将杜充掘开黄河以阻金兵[1],成为黄河长期南泛夺淮入海的开始。1128年以后至元末明初,黄河并没有稳定的河床,只是分成多股的黄流,泛滥于豫中到鲁西南的广泛平原之上。至明代后期的隆庆、万历年

河益高,根本大可虑也。”还有人指出“固堤束水,未收剧沙之利,而反致冲决”,或指出“先因黄河迁徙无常,设遥缕堤束水归　收稿日期:10

　基金项目:河南省重点学科项目“黄河流域人地系统及典型区可持续发展研究”。

　作者简介:钱乐祥(),男,四川成都人

,教授,主要从事资源环境与GIS应用研究。

・2・

槽。及水过沙停,河县日高,徐部以下,居民尽在水底”。

人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年

　

因找不出更好的方法来治黄保运,故明知不可为而为之,实行了几百年,其结果是“地上悬河”越悬越高。

2　“地上悬河”的稳定性问题

2.1　关于“地上悬河”的演化

自然界任何现象均有其发展演化过程,作为河流特殊现象的“悬河”也有自己独特的发展演化过程。根据河流水面、河床床面与两岸地面高程的关系,支流补给与否,流域面积的变化以及河流是否断流等因素,“悬河”的演化过程可以划分为5个阶段:

(l)幼年期“悬河”。河床低于两岸地面高程,河流水面仅

1.2　现代“地上悬河”的发展

在接受明清时代遗留的黄河存在的现实条件下,就现代“地上悬河”成因问题上,魏常兴、刘海龄、黄鼎成、张毅祥等认为[3]:上中游携带来丰富的泥沙是“悬河”形成的物质基础;下游开阔低平的地形为“悬河”的形成提供了必需的空间;人类筑堤修坝,使“悬河”的形成成为可能。

(1)黄河中游黄土高原的泥沙使黄河成为世界上输沙量最

大的河流,黄河陕县水文站实测多年平均含沙量为375kg/m。黄河的泥沙在下游河道因不能全部输运入海,便在河道中沉积下来,致使河床不断淤高。20世纪以来,黄河下游河床每年淤高3～5cm,近期为10cm左右

[4]

3

在雨季或洪水期高于两岸地面,有支流补给,流域面积较大,又

[6]

叫季节性“悬河”或洪水期“悬河”。目前的长江中下游河

段,河流水面在洪水期明显高于两岸地面,已属于幼年期“悬河”。

(2)青年期“悬河”。河床面仍低于两岸地面,河流水面长

。

黄河中游地区黄土质地疏松,以粉沙粒级为主,此粒度恰恰位于侵蚀敏感粒级区。黄土高原多为半干旱气候区或由半湿润向半干旱过渡的区域,夏秋季节暴雨比较集中,地表植被状况较差,使得黄河中游地区成为我国也是世界上著名的侵蚀强度高值区。同时,在黄土地区极易出现高含沙水流,而高含沙水流具有很强的侵蚀搬运能力,高,而且使流域泥沙输移比也很大。性质,从西北向东南,,,。这表明,,乃至于河道的冲淤特性,都有着十分密切的关系。正是从黄土分布区产生的大量粒径在0.05mm以上的粗泥沙才是黄河下游河道淤积的主要原因

[5,6]

年高于两岸地面,支流补给逐渐减少并趋于封闭,流域面积逐渐减小。

(3)“,而且河床面长年高于两岸

,,。

。由于支流封闭补给停止,仅有干流上

,使河床不断淤积抬高,河床面显著高于两岸地面,,河水向两岸渗透。加上气候原因以及工农业用水量增加,形成“悬河”在枯水期季节性断流。

(5)衰亡期“悬河”。当气候长期干燥、上游来水减少时,

而河水向两岸渗透及工农业用水量增加,将会造成“悬河”下游长年断流,“悬河”就进入了衰亡期。如果干旱加剧,断流河段逐渐向上游延伸,“悬河”将会消亡。原河流将成为内陆河,甚至还会消亡。

当气候进入丰水期、中上游雨水丰沛时,将会加剧中上游地区的侵蚀、冲刷,河流输沙量、含沙量将随着增加,下游“悬河”淤积加重,河床进一步抬高,迫使人类进一步加高堤坝,进行“河堤赛高”,最终发生水冲堤溃,河流改道。或者人类自己被迫为河流改道,“悬河”消亡。

分析河床演化发展的历史,不难看出黄河下游河道已步入老年期。采取不断加高、加固黄河大堤的治水方法,虽暂可解决燃眉之急,但终非长治久安之计。一条高悬在华北平原之上的桀骜不驯的大河,倘若发生百年一遇或数百年一遇的洪水,后果不堪设想。

。

(2)黄河自桃花峪流入华北平原,华北平原西部边界为太

行山深断裂(活动断裂),桃花峪以上受太行山深断裂抬升的影响,河道纵比降达0.94‰,河道属于侵蚀型;桃花峪以下黄河位于华北平原上,河道纵比降平均为0.12‰,属于淤积型河道

[7]

。

如果淤积发生在谷地或断堑内,大规模的淤积会造成谷地或断堑的充填,而不会形成“悬河”;只有淤积发生在低平开阔地区,才有可能形成“悬河”。华北平原地势低平开阔,为黄河下游“悬河”的形成提供了必需的空间。

(3)从地质构造来讲,黄河下游位于华北的新生代大型坳

陷内。黄河从中游携带的大量泥沙在下游发生大规模的淤积,华北平原低平开阔的地势为广袤的黄河下游冲积平原的形成提供了广阔的空间。如果没有人为干预,黄河在下游平原地区的自然演化将是河床淤积抬高、河水泛滥、河流改道,形成网状、辫状或爪状水系。人类为了保护自己的家园免遭洪水的袭击,在黄河两岸修堤筑坝,控制河水。河床淤积抬高迫使人们进一步加高堤坝,堤坝的加高又为河床淤积抬高创造了条件。因而可以说,人为的干预形成了“地上悬河”。

古时黄河干流和支流河道一般仅大堤高悬,河床普遍低于堤外平地,故时而为航行之需而清淤,时而因决溢之害而废弃。与当今的“悬河”河床高出地面5～10m或更高,尚无法遏制其快速淤高相比,河情险情有很大差别。所以,形成现今黄河“地上悬河”的原因是“七分自然,三分人为”。

2.2　环境地质的稳定性

罗国煜、储同庆、阎长虹等[4]认为,“悬河”河道的稳定性取决于区域地质背景下,地壳、地基与坝堤3个系统的结构特征以及诸动力因子(水、人类活动和地质作用);河床的稳定性则取决于造床流量为主的水流作用力和河床泥沙的抗力。通过建立险段量化判断指标和设定阈值,罗国煜、储同庆、阎长虹等判断出黄河4个堤岸段为稳定性不良堤岸段:可能发生冲决险情一级险段是鹅湾—渠村;二级险段是大宾—鹅湾、郑州铁路桥—辛寨、渠村—彭楼集[4]。

影响黄河下游河道带稳定性的环境地质因素十分复杂。在流域多沙和人工堤防束范的决定因素下,新构造运动的差异性、活动断裂、地震、土体工程地质性质,河道带地貌结构、河流

　第5期　　　　　　　　　　　　　　　　钱乐祥等:黄河“地上悬河”

问题研究回顾动力地质作用、人为地质工程体性质等是其主要控制因素[8]。

(1)新构造运动主要表现在该区晚第三纪以来的差异性升

・3・

普遍淤积,其最大危害是使河道排泄能力降低,河床抬高,出现高滩漫水,大堤偎水、渗水乃至发生决溢。冲淤作用引起的河势变化,表现为河道的主槽、滩地在地表发生摆动。

(5)黄河下游河道带地貌,按其成因和对“悬河”所处的功

降运动的沉降幅度上。黄河下游河道位于鲁中山地前缘和鲁西台隆与开封坳陷、济阳坳陷分界处附近,其位置受聊城—兰考断裂、齐河—广饶断裂的控制。济阳坳陷中生代以来一直处于缓慢下沉状态,沉降幅度大,晚第三纪以来沉积厚度为2000

m左右;鲁中山地、鲁西台隆则处于缓慢上升或稳定剥蚀状态,

能,可分为现代河道地貌、人工堆积地貌、历史决溢泛滥堆积地貌3个系统。微地貌形态有河床、河漫滩、人工堤防、人工矶、决口扇形地、背河洼地、滞洪洼地等。其中河床、河漫滩的发育程度和两岸大堤堤距对河道稳定性的影响最大。

(6)土体工程地质性质是影响河道堤基稳定性的主要因素

沉降幅度相对较小。据有关研究资料

[9]

,黄河下游河道带地面

沉降量(1951～1986年)一般为l.5～3mm/a,其中郑州—鄄城段为4～5mm/a,高青—河口段为3～5mm/a。这种差异性升降使得黄河历史上的决口、泛滥、改道等大都向北变迁。黄河下游河道形成6000多年来,黄淮海平原北部行河5300余年,而南部仅行河600多年,北部行河遗留的决口扇、古河道高地大都分布在黄河北岸,也可作为证据。

(2)黄河下游河道带走向受控于活动断裂。黄海河道在河

之一。黄河河道0～30m深度内的土层成分主要为第四系冲积、冲洪积物,是由黏土、粉质黏土、粉土、粉细沙、淤泥质类软土组成的多层结构型土体。粉土松散、饱和,中低压缩性,平均承载力为150kPa;粉质黏土呈可塑状态,平均承载力140

kPa;粉细砂饱和,密实—松散,承载力为150～200kPa;淤泥类

土含水量大(一般为35%～60%),压缩性高,平均承载力小于

100kPa,埋藏浅。l～2m,土层处于饱和状

南兰考突然由EW流向折转为NE40°流向,主要是受聊城—兰考断裂和黄河断裂的控制;进入山东后,受NNE向巨野断裂的影响,其流向由NE折转为NNE;再往下游因受齐河—广饶断裂的制约,流向又发生二次折拐变化(见图1)。黄河下游地区断裂构造多呈NNE、NE向展布,活动断裂穿过的地方,为集中。例如,黄河南侧的东明附近,—断裂从那里通过,m河段,地质环境质量较差

。

态,、承载力低的淤泥类土或液,、裂缝和冒沙喷水,从),先后经历过1958、1976、1982年三

,未出现决溢险情,对稳定河道与防洪起了重大作用。但目前该防洪大堤已局部存在土质不均,堤身单薄,结构疏松,裂缝渐显,临背差值大及串、堤河发育等问题,因此容易发生大堤偎水渗漏、管涌、不均匀沉陷、滑塌等险情。

2.3　水资源的稳定性

长期以来人们一直认为,黄河下游在东汉以后至唐,曾出现过800余年的安定。如王尚义先生统计:东晋十六国南北朝时期(公元316～589年)的273年间,黄河仅溢过3次,无决口和改道。有的学者还因《后汉书》至《唐书》历代史书没有“河渠书”或“沟洫志”,“本纪”中没有或很少水患的记载,断定黄河出现过一个长期安流的局面。

赵淑贞、任伯平指出,东汉末年至唐初的470多年间,黄河流域处于分裂割据、战争动乱的黑暗状态中,因而不可能给后世留下有关水患全面准确的信息,所以不能轻易作出“长期安流”的结论。

图1　黄河下游河道走向、活动断裂及改道位置

(3)地震是诱发黄河决溢改道的重要因素之一。山东境内

与历史时期不同,现代黄河下游水量的不稳定性表现在水量的减少,即出现河道的断流。

对黄河断流的原因已有众多学者予以研究。黄河出现经常性断流始于20世纪70年代,1972～1996年的25年间,黄河下游共有19年断流,平均5年中有4年断流。1972～1999年,黄河断流的频数、历时和断流的长度均不断增加。90年代以前断流一般出现在河口地区,90年代以后上延到济南附近,1997年上延至河南开封以上,断流河段长度超过700km,占黄河下游河段全长的90%以上。90年代以前,断流最早出现在4月中旬,且集中在5～7月,其中断流时间最长的1981年为36天。

90年代以来,断流最早出现在2月中旬,一年之内断流最长时

的黄河河道及其周边地区,历史上曾发生过5～7级地震40余次,其中以菏泽(1937年7级,1948年5.5级,1983年5.9级)、渤海湾(1969年7级)和唐山(1976年7.8级)地震对黄河河道带稳定性的影响最大,地震后两岸大堤均不同程度地产生扭曲变形、裂缝及堤脚喷水冒沙、管涌等,大堤附近还发生房屋倒塌情况。据有关报道,1937年菏泽发生烈度为Ⅸ度的强烈地震,地震后附近的黄河大堤发生明显的裂缝,东明、鄄城等地的黄河大堤也出现喷水冒沙现象。据国家地震局估测带稳定性的影响值得关注。

(4)黄河在输水输沙过程中产生的冲刷、淤积、渗流以及由

[10]

,未来50

年内华北地区的地震烈度将增加Ⅰ度,因此,地震对黄河河道

段达半年。1995～1997年年断流的天数均超过100天,1997年达226天[11]。从黄河断流发展的趋势来看,如不尽快采取必要措施,黄河下游年年断流已成定态,黄河变成内陆河已不再

于冲淤积作用而引起河势变化。黄河下游水流含沙量高,河道

・4・

是神话,而是在10年内就可能出现的事实[12]。

人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年　

加,生产规模日益扩大,人类对自然的破坏越来越严重,上游带来的泥沙也越来越多,致使下游河道不断淤积、抬高,决口、改道的频率也逐渐加快。根据中国水利水电科学研究院对记录在案的黄河决口、改道进行统计,公元前602年至公元1938年的2541年中,黄河决口、改道共1024次,大规模的改道26次,其中重大的改道、迁徙共7次。上述千余次的决口、泛滥,在不同时段的发生频率上具有明显的规律性(见表1)。

表1　历史时期黄河下游决口泛滥统计

历经朝代东周、秦、汉

三国、隋、唐五代、宋、元

明清民国

起讫年份

公元前602～公元220年

公元221～907年公元908～1368年公元1369～1644年公元1645～1911年公元1912～1938年公元前602～公元年

历经决口每次决口

平均年数次数间隔年数

[**************]27

[**************]

37.3627.441.960.880.680.682.48

当代黄河的断流主要发生在降雨径流量短缺年份和黄河水资源的利用率超过50%时,即在枯水季用水高峰时出现断流[13]。赵沛伦[14]对黄河断流成因的解释是:①由于灌溉用水量增大使花园口站以上的来水减少,60年代花园口站径流量的平均值为560亿m,80年代降至400亿m,1990年以后则降至不足300亿m3;②花园口站以下灌溉用水量增加,60年代平均用水量为38亿m3,而在1990～1993年为92亿m3。尤联元等曾对黄河下游断流天数与下游非汛期引水量和花园口来水量进行相关分析,发现花园口站以下非汛期引水量增加对黄河断流的影响大于花园口站来水量减少对黄河断流的影响[15]。

陈静生、何大伟、袁丽华

[16]

3

3

对1960～1985年期间黄河下游

河段连续或累计监测时间大于15年的44个监测站的数据进行整理,发现其中有30个站点(约占70%)河水中各离子含量及离子总量在此段时期内有缓慢但显著的增长趋势[17]。由于河水离子总量增长前后均尚未达到咸水界限,且在离子总量增高的同时各离子间的比例关系无明显变化,故称这样的水质变

[17]

化趋势为“水质浓化趋势”。

25361024

　　(2),河床高于m1400km的堤坝围护行洪,形”景观。1998年,中国科学院和中国工程余位院士和专家,通过对黄河中下游4个省区20余个市(地)、县的实地考察后指出,黄河下游河道长期处于小流量状态,使淤积在河道内泥沙的主要位置由滩地转向主槽。如20世纪50年代70%的泥沙淤积在滩地,而今90%以上的泥沙淤在主河槽内,致使主河槽高于滩地,而滩地又高于堤外两侧地面,使“悬河”、二级“悬河”形势加剧,滩地横比降加大,横河、斜河和顺堤行洪的威胁越来越严重。由此导致了“小水致大灾”、“小流量,高水位,险情多,灾害大”等险情。1996年8月花园口流量仅7860m3/s的中常洪水就出现了比1958年

22300m/s的洪水水位还高0.91m的历史最高水位,造成滩

3

何大伟等[18]通过对黄河下游“断流”河段水量与水质关系的研究,之间有明显的负相关关系,际变化上。另外,3况:;难溶化;其他水质指标含量的变化与径流量变化的关系不明显。经过对部分水质指标与径流量关系进行拟合研究,预测值与实测值吻合很好。

黄河稳定性的降低,尤其是近年来断流现象的频频出现,有研究者认为一是干支流上水库大坝的建设影响[19],二是与枯水期黄河流域农田灌溉用水量的急剧增加有关。

黄河水质“浓化现象”的产生和发展也主要与黄河流域的农田灌溉和灌溉用水量的不断增长有关。由此不难得出结论,黄河断流现象与黄河水质“浓化现象”这两者之间所以有很好的一致性。可以认为:这两种现象是人类同一活动的两个平行的生态后果;揭示两者的同步性,对认识水量与水质问题的关联性以及黄河流域水资源利用与保护管理的宏观决策有十分重要的意义。

区空前水灾,堤防、河道整治工程出现险情5400坝次。1998年花园口1号洪峰4700m3/s的洪水位也比1958年22300

m/s的洪水水位高0.56m。更令人担忧的是,河道水量长期

3

偏少,泥沙不断淤积,使7000m3/s的一般洪水上漫高滩,接近了1855年黄河改道时的情况。因此,一旦遭遇特大洪水,黄河决口改道的灾难将不是危言耸听。

陈新民等通过对黄河下游“悬河”决口灾害的风险评价,认为“悬河”在未来若发生决口,则北决的可能性最大,决口的地点将主要集中在黄河下游中上段的河南省境内。

3　“地上悬河”引发的灾害问题

黄河下游今天面临着决口、改道和断流三大灾害问题。陈志清

[20]

3.2　断　流

灾害是自然界或人为造成的一种使人类社会受到重大损失的现象。黄河下游河道连年断流就是一种灾害过程,不仅使下游两岸地区国民经济遭受了重大损失,而且严重影响着国家经济发展的总体布局。另外,断流还引起了一系列的生态环境恶化问题以及使河道泥沙淤积进一步增加,加剧了洪水灾害。因断流导致工业停产减产,农业歉收甚至绝收;滩区土地荒漠化,河口海水入侵,水资源污染程度加重,生态环境恶化等。

近几年,关于黄河下游河道断流问题已有不少研究,总体来看,目前研究具有如下特点:对断流现象定性描述较多,而对断流形成的机理分析不够;从黄河水资源的利用角度研究断流

认为,黄河下游地上河的发展和演变是自然因素和人

类活动综合作用的结果。流域内人口的增加、耕地耕作方式的改变及其对植被造成的破坏都对中游地区侵蚀的加剧、来沙的增加,以及下游地区河道的淤积及决口改道的发生带来不同程度的影响。

3.1　决口与自然改道

(1)历史资料分析。周定王五年(公元前602年),黄河发

生第一次决口,以后水患灾害相继发生,决口改道频率加快。据黄委对有关历史资料统计,1949年以前黄河决口泛滥达

1593次,平均每16年就有一次。随着黄河流域人口的不断增

　第5期　　　　　　　　　　　　　　　　钱乐祥等:黄河“地上悬河”

问题研究回顾原因的较多,而从整个黄河流域地理环境变迁及气候波动的宏观研究较少。或者说,还缺少从黄河流域地表系统水资源、水环境与下游河道断流之间的交互影响、作用的角度去研究断流的成因。断流是流域自然灾害链中的一种重要灾害,是与洪水灾害“极”性不同的一种水文灾害,目前,对断流灾害与其他灾害的类同、区别和联系还缺乏研究。

因此,对断流问题还有很多科学性、生产性的问题亟待解决,如:①断流的自然灾害属性,包括断流所形成的灾害类别、危害程度和范畴、成灾机理以及断流的自然灾害性质。②流域环境变迁与断流灾害的关系。应着重从历史的观点、非线性的系统理论研究断流的形成背景,根据气候、地理、地貌等因素的变化分析断流的自然成因。③自然资源尤其是水资源利用与断流的关系。对此不仅要研究水资源自然变化和人类利用与断流的关系,还要进一步认识诸如水土保持等流域治理开发中人为因素对断流的影响,分析断流的人文成因。④断流发生、发展的规律。⑤断流的生态学、环境学及河流学的问题,这是分析断流与洪水灾害及其他灾害之间关联性的基础性问题。⑥要研究断流灾害评估、预测及防治对策。

由于断流是一个复杂的社会、环境效应问题,因此应通过气象学、水文学、生态学、环境学、经济学、社会学、地貌、河床演变学等多学科综合研究,了解现状,,害,找出对策。

・5・

灾更应该引起对黄河决口的高度警惕———“悬河”悬差大,一旦决口是极难堵的。现有河道累计已行洪140多年,但百年一改道的周期性洪灾规律,决不可因出现断流而忽视。由此看来,“河堤赛高”不能缓解“悬河”威胁且已难以为继。

4.2　改道方案

面对“悬河”的严重威胁,有学者提出在黄河下游进行人工改道的设想。早在2000多年前的汉代,就曾有人提出过黄河下游改道的设想。

霍有光提出了利用黄河原有北岸大堤,在其北再构筑一条大堤,将黄河平行北移令其落地的设想(见图1)。认为黄河北移工程施工简单易行,不存在较大搬迁问题,旧河道不仅可偿还新河道所占土地,还能节约出土地1300km2(拍卖后可补偿工程投资),河床之下则能预先构筑交通涵洞。建议采用室内模拟(仿真)方法,确定新河槽深度、宽度、容量之间的最佳比例关系,充分利用黄河年均断流已超过200天左右的有利时机,全线用推土机由南向北推土,题,。黄河下游河道已进入老年期,,还不如未雨绸缪、防。

、程生平、任润虎[7]撰文,论述了黄河下游。从黄河下游华北沉降盆地的基底构造、河沙淤积、地貌形态特征诸方面论述了黄河下游河道改道的必然性,指出黄河下游自然决堤改道的危险河段在河南省,重点在花园口—高村河段。为了防止黄河河道失控,避免自然决堤改道造成巨大经济损失,提出了黄河下游局部改道(花园口—张庄闸人工造黄河河道)的设想(见图1)。

规划的黄河下游局部改道的河段,基本上利用黄河冲洪积扇的自然地貌形态,改道河段的河床纵比降坡度是自然形成的,有利于河道的行洪。人工机械化作业沿柳青河、金堤河开挖河道、加培大堤,改道河段的工程地质条件比较简单,技术上是可行的。规划整个改道河段总长仅有260km,比现行葛庄—张庄闸河道缩短40km,可减少改道后的河道维护费用。最重要的是这种局部改道方案,保持张庄闸以下现行黄河河道不变,既可保证山东省利用黄河水,保持河口地区地质生态环境不发生大的变化,又可避免河南段黄河决堤改道造成的巨大经济损失。

曾昭璇、曾宪珊依据历史地貌学观点,从河道变迁规律提出“分导黄河”的整治意见。其主要观点在于:黄河在大平原上,分汊是地形特征所致,不分汊是人工筑堤的结果,这是违反黄河分流的本性的;郑州以东是一个扇形平原,郑州是扇顶,海拔约100m,然后向东、南、北降低,卫、漳、子牙、马颊、徒骇、莹、涡、贾、鲁、惠济等河,都能排洪。同时指出,不能高筑堤防,迫河水流行于单一水道中,而应该分引河渠,灌溉广大华北平原,把每年由黄河上、中游带来的12亿～16亿t泥沙,分配在平原,这些泥沙多为黄土,富含钙、钾,肥力很高。200万hm2插花分布的盐碱地,又可由于引洪淤地,得到改良。位于半干旱区的华北平原,也得河水滋润,不致一方面缺水,一方面又大量河水白流入海。因此,他们认为,“分导黄河”的设想,是能够尽其利的,符合扬长避短、发挥优势、按自然规律办事的。

4　“地上悬河”有关黄河下游治理措施的争议颇多,这里不可能一一涉及,只对其中某些有代表性的治理方案加以讨论。

“悬河”治理在明清以前主要为“排洪排沙”,明清后为“集流排沙”,新中国成立后采用“上拦下排,两岸分滞”方法。20世纪50年代以来已三次培修大堤,取得安流50余年的成果,但河槽升高难题的根本治理对策仍有待总结和研究解决。

总结近半个世纪以来黄河“地上悬河”治理建议与方略,方案有三:①继续沿用“河堤赛高”方案;②改道方案;③稳定现有河道的延寿方案。

4.1　“河堤赛高”方案

有专家主张将黄河下游现有堤防再加高4～6m,使大堤高为12～17m,可以预防40000m3/s的特大洪水,即“河堤赛高”方案。

我们知道,黄河是一条流量变差极大的河流,易淤、易决、易徙是其基本特性。新中国成立50多年来,岁修堤防,虽然基本上没有大害,但是河床日高却不能回避。历史上形成的“悬河”,在新中国成立后也在重演,即在黄河广阔滩地上,又因筑

[21]堤开垦,形成次一级“悬河”。

“河堤赛高”使潜在的决口威胁越来越大。这个全靠两岸

1400km高堤围护行洪的典型地上“悬河”,2500多年来经历

过7次大改道、26次中小改道,决口更难以数计。

很多人还是认为,堤防固然是黄河下游防洪的重要措施,但是只加高堤防并不是好办法,因为堤防建得这么高,一旦出事,危害也更为严重,而且在1400km长的堤防上再往上加4～6m,工程量实在惊人,耗资也过于庞大。1998年长江特大洪

・6・

人　民　黄　河　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2005年　

1990.

[3]　魏常兴,刘海龄,黄鼎成,等.黄河悬河的形成演化研究

[J].水文地质水文工程,2002,(1).

[4]　罗国煜,储同庆,阎长虹,等.黄河下游悬河稳定性环境

李国英在论及黄河下游的改道问题时认为,关于黄河改道问题,应该做一系列的研究。研究应分两个方面:一方面要研究黄河下游究竟需不需要实施人工改道;另一方面要研究黄河下游能否实施人工改道。就前一方面来说,切入点是黄河下游河床今后会不会继续淤积抬高,这就要研究减少黄河下游河道泥沙淤积的各种方案,如黄土高原的水土流失治理、黄河中游干流控制性水库的作用、南水北调的增水冲淤等。就后一方面来说,要对黄河下游两岸经济、社会、环境状况进行研究,以此来分析实施人工改道所付出何种代价。通过这两方面的深入研究,回答黄河下游是否改道这一治黄的基本战略问题。

尽管在治理黄河的历史上,从未采纳过黄河下游实施人工改道的意见,但黄河下游的自然改道还是发生过,而且从公元前602年至公元1938年的2540年中,黄河下游经历了26次大的改道。

笔者以为,科学地瓦解黄河是可能的、有利的。但在技术保证和管理上仍有很多问题,如渠闸的淤积,特大洪峰的防御,灌溉尾水的排放,河槽积沙的排除以及争水、争沙,堤闸管理等问题,仍有待于深入研究解决。

地学研究[J].地质论评,1997,(4).

[5]　

许炯心.中国不同自然带的河流过程[M].北京:科学出

版社,1996.

[6]　罗国煜.论两类环境和两类悬河问题的研究[J].工程

地质学报,2000,8(1).

[7]　方建华,谢俊卿,程生平,等.黄河下游河道改道问题探

讨[J].水文地质工程地质,2000,(1).

[8]　刘桂仪,董上茂.黄河下游山东段河道带稳定性的地质

环境评价[J].山东地质,1998,(3).

[9]　叶青超.影响黄河下游河道决溢的环境因素[J].人民黄

河,1994,(9).

[10]　国家地震局.1∶400[M].北

京:地震出版社,.

[　.[N].光明日报,

([.[J].华北水利

4.3　稳定现有河道的延寿方案

稳定现有河道的延寿方案的基本思路是:

(1)可通过堤坝、(社科版),2002,(1).

[13]　张汝翼,杨旭临.黄河断流的历史回顾与简析[J].人民

模式,据此寻找“悬河”险段,,稳定。

(2),即利用地

黄河,1998,(10).

[14]　赵沛伦.泥沙对黄河水质的影响及黄河的水污染控制

[M].郑州:黄河水利出版社,1998.

[15]　尤联元.河流系统与环境变化[A].现代自然地理[C].

质作用使“悬河”冲淤达到相对平衡,以延长“悬河”寿命。

(3)通过河道带功能开发和经济开发充分挖掘“悬河”区

经济潜力,使“悬河”区脱贫、治理效益提高和治理投资多元化。

通过地质资源、水利资源与土地资源等基本条件和相互关系的综合研究找出因地制宜的发展模式,推动人类活动与“悬河”稳态之间的协调与优化研究,建立人工动态调控模型与软工程应急处理系统,以实现经济与水资源协调和主动防灾,确保“悬河”安全。应对河道地带功能开发、经济开发模式以及经济可持续发展进行预测,为决策提供依据。

稳定现有河道的“延寿方案”,即利用地质作用寻求冲淤平衡的地质工程与水利工程结合的治理方法和既能防决口又能治断流的复合治理方略,为综合研究与决策提供了较为适宜的选择。而黄河下游两岸1400多km的堤防长度以及它们在防洪中的不同地位和作用,要求在对“悬河”进行“延寿”治理的方法和投入上也应该有所区别。为此必须对“悬河”不同河段的出险情况进行有效地甄别,以利于做到有针对性治理。

许多专家、学者主张并大声疾呼在黄土高原大规模地退耕还林、还草,搞好水土保持工作,加强生态环境建设,减少进入黄河的泥沙。中国著名水利专家、两院院士张光斗即反复强调,解决黄河泥沙问题,水土保持是惟一合理的办法。

北京:科学出版社,1999.

[16]　陈静生,何大伟,袁丽华.黄河“断流”对该河段河水中

主要离子化学特征的影响[J].环境化学,2001,(3).

[17]　陈静生,李荷碧,夏星辉,等.近30年来黄河水质变化

趋势及原因分析[J].环境化学,2000,(2).

[18]　何大伟,陈静生,崔树彬.黄河下游“断流”河段水量与

水质的关系.环境化学,2002,(5).

[19]　吴锡浩,蒋复初,雷伟志.关于黄河流域环境地学与国

土整治的思考[J].地质力学学报,1999,(4).

[20]　陈志清.历史时期黄河下游的淤积、决口改道及其与人

类活动的关系[J].地理科学进展,2001,(1).

[21]　赵勇,边鹏,张遂芹.黄河濮阳河段二级悬河状况及治

理措施[J].人民黄河,2002,(12).

【责任编辑　赵宏伟】

封面照片征稿

　　《人民黄河》封面主要刊登黄河流域

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参考文献:

[1]　(元)脱脱.宋史・杜充传(宋史475卷)[M].北京:中华

书局,1985.

[2]　(元)脱脱.宋史・河渠志・黄河[M].北京:中国书店,