9.2.2 黄河流域防洪防凌调控手段

9.2.2 黄河流域防洪防凌调控手段

9.2.2.1 工程措施调控手段

1.堤防工程

黄河下游是黄河防洪的重点河段,堤防工程建设对下游防洪发挥了巨大作用。黄河下游现行两岸堤防,已构成了一个比较完整的堤防系统,设防标准为防御花园口站22000m3/s的洪水。考虑河道槽蓄削峰作用和堤距上宽下窄,下游各站设防流量是渐次削减的,艾山以下河段设防流量为11000m3/s。其中花园口站22000m3/s的洪水重现期在小浪底水库投入运用后约为1000年一遇。另一方面,由于泥沙淤积,导致黄河下游河道排洪能力相应下降,为保持既定的防洪标准,堤防需要相应的加高加固。

上游兰州、包头等重要城市和宁夏、内蒙古自治区的河套平原,以及包兰铁路等是上游河段防洪的重点。

黄河流域面积在1000km2以上的一级支流有76条,其中上游43条,因其流经峡谷山区,自古至今没有堤防;重要的一级支流有30条,流经区域上段支流为黄土高原,下段支流为秦岭和豫西山区,仅汾河、渭河、洛河、沁河等有堤防;下游横贯于华北大平原上,河床高悬,汇入支流甚少,仅有天然文岩渠、金堤河和汶河3条。中游下段的汾、洛河堤防矮小,渭河和沁河下游堤防较为正规。

2.河道整治工程

河道整治是人们为了防治水害、兴修水利而采取的控导水流、稳定河势的措施。黄河的河道整治,目前是以防洪为主要目的的河道整治,重点研究大尺度的河势变化。由于河势变化,大溜顶冲堤身,发生坍塌,抢护不及即造成冲决。为了控导主流、护滩保堤而修建的河道整治工程,是防止冲决的主要手段,因此河道整治工程是防洪工程的重要组成部分。

3.水库工程

中华人民共和国成立以来,先后在黄河上中游干、支流兴建了龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底、陆浑和故县等大型水库。三门峡、小浪底、陆浑和故县水库是黄河下游防洪工程体系的组成部分。龙羊峡和刘家峡水库是黄河上游防洪工程体系中的拦蓄工程,对确保兰州市、盐锅峡和八盘峡电站防洪安全起重要作用,同时调节宁蒙河段凌汛期水量,减轻了宁蒙河段冰凌洪水的灾害。

4.分滞洪工程

(1)东平湖滞洪区。东平湖现有分洪闸5座,原设计分洪能力11360m3/s。由于徐庄、耿山口闸上游引河和闸后淤积严重,在方案计算中只考虑石洼、林辛和十里铺3座分洪闸,3座分洪闸的设计分洪能力约为7500~8500m3/s。由于侧向分洪,容易产生引渠淤积等不利影响,根据1982年实际分洪经验,分洪能力仅约7500m3/s。通向黄河的出湖闸有陈山口、清河门2座,设计总泄水能力为2500m3/s。由于受黄河淤积影响,退水日益困难。按现有条件推算,当湖水位为44.5m,大河流量为5000m3/s时,两闸总计能退水1000m3/s;当大河流量超过7000m3/s时即不能退水。为增加退水能力并寻求新湖一旦分洪出现严重险情的补救措施,新湖区南端新建有司垓退水闸,设计退水能力1000m3/s,当新湖分洪运用,围坝出现大的险情时,可相机向南四湖紧急泄水。

(2)北金堤滞洪区。该滞洪区是下游防御超标准洪水的重要工程措施之一。滞洪区面积2316km2,有效分洪水量20亿m3。涉及豫、鲁2省7个县(市),64个乡2121个自然村约152万人,其中有中原油田职工家属约6万多人。滞洪区有分洪闸、退水闸、北金堤、避洪工程等组成。

9.2.2.2 非工程措施调控手段

防洪非工程措施是通过法律、政策、社会及经济等防护工程以外的其他手段,去适应洪水的特性,掌握洪水的规律,减轻洪水造成的灾害等措施。防洪非工程措施的范围很广,如防洪工程的管理,制定超标准洪水的防御方案,防洪保险,洪灾救济等。

9.2.2.3 黄河防洪治理途径与展望

黄河最明显的特点是泥沙多。黄河的水害,不仅是洪水造成的,也是河道不断淤积和主流游荡所引起的。不尽快控制洪水,就解决不了燃眉之急,不解决泥沙淤积就不能长治久安,防洪减淤必须统筹兼顾。治理黄河水害,不仅要有效控制洪水,还要妥善处理泥沙,与其他江河治理开发问题相比,黄河具有特殊的复杂性。解决黄河洪水、泥沙问题,必须做长期打算。

1.黄河下游防洪的主要问题

下游河道形势不容乐观。近年来,由于来水偏枯,工农业用水增多,以及上游龙羊峡水库汛期蓄水等方面的因素影响,河槽尤其是主槽淤积严重,河道排洪能力明显降低。平滩流量只有2000~4000m3/s,致使洪水漫滩机遇增多,河道宽浅散乱,“二级悬河”的不利状况更加严重,出现“横河”、“斜河”、“滚河”的可能性增大,加重了水患威胁,形势极为严峻。小浪底水库建成后,其拦沙减淤作用可以使下游河道相当于20年不淤积抬高,但是20年后,下游河道仍会继续淤积抬高。

洪水威胁依然存在。小浪底水库投入运用后,可以控制库区以上特大洪水,大大减轻下游防洪负担,但是对于小花间来水,小浪底水库却无法控制,如以小花间来水为主的1982年典型1000年一遇洪水,经4水库联合调蓄后,花园口的洪峰流量仍达22000m3/s,下游洪水威胁依然很严峻。由于下游河势游荡变化的局面不可能很快改变,河防工程还不够强固,中常洪水可能决堤成灾的危险依然存在。

2.黄河下游治理方向及措施

近几十年来,为了探求解决黄河下游防洪减淤的问题,很多专家学者提出过多种方案和设想,这些大大加深了对治黄问题的认识。经过长期的治黄实践和综合研究,人们逐步认识到:黄土高原的水土保持是减少入黄泥沙的根本措施,也是一项长期而艰巨的任务,在较长的时间内黄河仍将是一条多泥沙河流,下游的防洪减淤问题必须做长期打算;各种治理途径和措施对下游减淤都有一定的作用,但无论哪一种单一的途径和措施,都不能毕其功于一役,达到根治的目的。

黄河下游治理应是治水治沙并重,采用“拦、调、排、放、挖”等措施,标本兼治、近远结合,可以妥善解决泥沙问题;采取“上拦下排、两岸分滞”的方针,可以有效地控制洪水。将两者有机地结合起来,逐渐形成一个防洪减淤的工程体系,可以实现黄河的长治久安。

根据黄河流域的国民经济和社会发展的要求,考虑目前治理的实际情况,治理黄河关键要抓住3个环节:中上游水土保持,修建水库,疏浚河道和加固堤防。按照这一思想,黄河下游防洪减淤的主要措施如下。

(1)继续开展水土保持,大力加强多沙粗沙来源区的治理。黄河泥沙的80%来自15.6万km2的黄土丘陵沟壑区和黄河高塬沟壑区,它也是粗泥沙的主要来源区。重点加强这一地区的治理是减少入黄泥沙和减轻下游河道淤积的关键。这一地区在开展水土保持综合治理的同时,大力兴建淤地坝和治沟骨干工程,逐步形成拦泥淤地和蓄水兴利的坝系工程,既能形成水肥条件好、抗旱能力强的粮食生产基地,又能快速长期有效地减少入黄泥沙。这是治黄的基础设施之一,也是防洪减淤工程体系的重要组成部分。

(2)继续兴建干流骨干工程。为了进一步控制洪水和泥沙,保持下游河道减缓淤积的有利局面,进一步开发利用水资源,并为水土保持综合治理争取时间,在黄河中游干流河段安排布置有碛口、古贤、小浪底3座控制性工程,总库容412亿m3,可利用死库容拦沙401亿t。根据目前的研究,在小浪底水库建成后,尽快兴建古贤水库,并配合其他措施,可使下游河道在50年左右的时间内不显著淤积抬高。随着碛口水库的相继建成,基本上形成中游干流洪水泥沙调控体系,可使下游河道在更长的时间内保持稳定和安全。

(3)继续加强下游河防工程建设及河口治理。加高加固堤防、挖河疏浚、河道整治、分(滞)洪区建设和滩区安全建设,是下游河防工程建设的重要内容,这是一项长期的任务,也是下游河防工程体系中的重要组成部分。特别是将挖河疏浚与加固堤防、河道整治、滩区安全建设结合起来,既可以减轻河道淤积,又能逐渐在下游形成两道坚固的防洪屏障,进一步归顺河势,确保防洪安全和排沙通畅,这是一项解决下游防洪减淤问题的重要举措。

黄河下游河道高悬于华北大平原之上,是防洪问题历来十分严重的根本原因,有计划地利用黄河泥沙进行淤背固堤,抬高沿河两岸地面,逐步将黄河下游变成相对“地下河”,是解决下游洪水和泥沙问题的一项战略措施。从长远考虑,只要坚持不懈地推行“挖河淤背”和“沉沙淤背”,可以使黄河下游逐步变成相对“地下河”,彻底改变地上“悬河”造成严重威胁的不利局面。

黄河河口不断淤积延伸,是造成下游河道淤积的一个基本因素。要加强河口治理,有计划地安排入海流路,保持一个较大的堆沙海域,控制河口淤积延伸的速率及由此造成的对下游河道溯源淤积的影响,使河口流路在较长时间内保持相对稳定。

3.黄河上游防洪的主要问题

黄河上游防洪防凌存在的问题主要集中在宁夏、内蒙古平原河段。宁夏、内蒙古平原河道,坡降平缓,滩槽高差较小,部分河段河势摆动频繁,两岸城镇、村庄经常遭受洪水凌汛危害。20世纪80年代中期两岸已修建防洪堤,能防御10~20年一遇洪水,在黄河大溜顶冲地段修建了险工和各种护岸工程。当前堤防存在的主要问题是:有些河段没有达到实际标准,防洪能力偏低;堤身工程质量差,遇大水时常有渗水、滑坡等险情发生;河道险工和控导护岸等河道整治工程数量少、缺乏统一规划,上下游、左右岸互不协调,不能发挥控导河势的作用;穿堤建筑物多、质量差,已成为防洪安全的重大隐患。

4.黄河上游治理方向及措施

为了增强抗御洪水和凌汛的能力,需要继续加高加固堤防,完善堤防体系;加强河道整治,减少两岸坍塌;大力合并穿堤建筑物,消除堤防隐患。宁蒙平原河道各河段情况差异较大,防洪工程建设应有计划、有重点地安排。另外,还应继续兴建水利枢纽工程,解决宁蒙河段的防洪防凌问题。大柳树水库防洪运用后,可以使宁蒙平原河道堤防的防洪标准由目前的10~20年一遇,提高到50年一遇,凌汛期间水库可以有效地控制下泄流量,减轻内蒙古河段的凌汛威胁。

5.黄河下游防洪展望

2030年前后,黄河干流龙羊峡至桃花峪干流河段规划选定的36座枢纽工程将大部分建成,形成以龙羊峡、刘家峡、大柳树、碛口、古贤、三门峡、小浪底7座骨干工程为主体的综合利用工程体系,总库容约1000亿m3,其中长期有效库容约500亿m3,可使黄河洪水泥沙得到控制,基本满足水沙多年调节的需要。

黄土高原严重的水土流失将逐步得到基本控制,2050年前后,黄土高原地区水土流失治理面积将达到总流失面积的70%~80%,林草覆盖面积将达30万km2,占总面积的一半,入黄泥沙每年可减少8亿t,生态环境状况明显改善。

通过水土保持及中游干流水库群拦沙及水沙多年调节,充分利用经过改造后窄深归顺的黄河下游河道主槽较高的输沙能力,输送高含沙洪水入海,对窄河段进行疏浚整治,有可能维持黄河下游河道几百年基本不淤积,确保黄河下游现河道长期安全使用。随着黄河水沙条件的变化,黄河下游将成为一条洪枯流量差别巨大的季节性河流,一般年份流量很小,山东河段将长时间维持小流量入海,丰水年洪水期将输送高含沙量洪水入海,呈现出与现状不同的演变规律。