1.7.2 关于河湖演变机理的探讨
黄河夺淮期间,高泥沙含量的洪水对淮河流域河湖的影响主要从两条路径发生作用:①在徐州以上黄河夺淮主要流经泗水、汴水河道,时有黄泛洪水全河或部分夺中游涡、颍等支流,汇入淮河干流进入洪泽湖。这一路径的影响程度与决口地点有关,越接近黄河主流,影响越大,表现出淮北区黄河淤积层厚度由北而南递减。湖泊的消失和新生同样反映出黄河的这一作用。②自归仁堤清口段倒灌入湖,这是洪泽湖形成和演变的主要成因。黄河倒灌洪泽湖的进程与黄河河道的淤积密切相关。明万历末年至清顺治时,黄河倒灌还是偶然事件,只发生在黄河丰水年的汛期。随着黄河河道淤积的发展,康熙、乾隆时倒灌逐渐频繁,乾隆末年至嘉庆时几乎年年倒灌,倒灌速率随时间呈逐渐加快的趋势。然而,至道光时倒灌次数陡然减少,甚至不再发生。原因在于,黄河河道的普遍淤积最终使黄淮在清口分离,黄河和淮河的大改道几乎同时发生。以淤高的黄河为界,淮河的支流沂沭泗河被分割成独立的流域。
黄河巨量泥沙随洪水源源不断地进入洪泽湖,湖区地形相应发生改变,最终湖底被充填成平底。洪泽湖淤积的发展和湖底地形的演变,不断影响淮河中游干流和支流。淮河浮山至龟山段河谷首当其冲,成为淮河干流中游和湖区地形演变的节点。浮山峡口是淮河中游河谷基岩束窄段,河床受束深切。峡谷以下至龟山段受两岸地形约束,呈向洪泽湖逐渐展宽的喇叭口,淮河至此流速减缓。河湖相交段的水动力和边界条件有利于江心洲发育和河道分汊。江心洲的发育反过来又推动了三角洲向湖中的推进,并改变了淮河入湖后的水动力条件,使淮河入湖后的主流发生向右的偏转,经老子山直抵洪泽湖的最低处礼坝,最终导致淮河全河改道,以及洪泽湖河道化。这一过程中,水利工程的兴建和运用强化和推动了河湖演变的进程。对洪泽湖区域演变的内在因素(湖盆地形、地质条件)和外在动力(黄河影响和工程运用等),归纳如下:
(1)黄河泥沙入侵与水利工程运用的影响。黄河洪水进入洪泽湖的通道主要有4条:黄河改道初期,经淮河支流入淮河干流,再进入洪泽湖。自南宋建炎二年至明弘治末年(1128—1505年),黄河泛流主要经由汴河、颍河、涡河、濉河、泗水等入淮,这一阶段汴河被黄河泥沙淤废。经过明永乐以后的治理和黄河大堤的修筑,黄河逐渐稳定到原泗水河道,经砀山、徐州、睢宁、桃源,至清口汇淮入海。黄河在这条河道上经常自毛城铺、王家山、峰山等处减水坝闸分流入湖,或向南决口,经归仁堤减坝进入安河后再入洪泽湖。这条流路从明中期一直延续到清咸丰五年(1955年)黄河改道北徙前。清代黄河更多的是从桃源向南决口,破归仁堤后入湖;还有一条通道就是由清口倒灌入湖,这一通道从明末持续至清嘉庆时。黄河经由淮河支流的洪水泥沙沿程沉积,散布各支流及淮干,使淮河中游及淮河以北各支流淤高,对洪泽湖泥沙的贡献则相对较少。黄河自桃源、清口倒灌的路径是入湖泥沙的主要来源。依靠高家堰的运用来束水攻沙,延缓了淤积的进程。但是,清口黄淮合流段,泥沙淤积仍然远大于冲刷,至乾隆后期洪泽湖北高南低的地形形成,淮河难出清口,越来越多地经运河入宝应、高邮诸湖。嘉庆、道光时,淤积加速,黄淮最终分离。
(2)泥沙淤积与湖区形态的相关性。历史时期黄河入淮导致现代洪泽湖呈现出湖容积低,湖泊河道化,河道多汊等特点。就洪泽湖全湖而言,因受黄流内灌,泥沙散淤湖中,整个湖盆的变化相当显著。根据高家堰志桩的记载,17世纪时洪泽湖最高水位为12.88m,与现代13.0m的控制水位接近。若以记载的高家堰志桩存水一丈二尺五寸为当时湖水深度的平均值,则平均水深为4m,现代洪泽湖在13.0m高水位时平均水深为2.4m,则湖盆300年来平均抬高1.6m。估计多年的平均淤积速率在1cm/年左右。湖盆垂直淤积厚度,平均在3m以上。原湖深3.5m左右的为1~1.3m,据20世纪40年代的调查,洪泽湖汛期面积约为2400km2,而常水时面积约1200km2,如果忽略1938—1947年短暂淤积的影响,常水时湖中和沿湖的淤滩占总面积的50%。1938—1947年一次由支流入湖的黄泛,在洪泽湖中产生的最大淤滩高为1.2m,面积达200km2,造成的湖区平均淤积为0.6m,新增淤积总量约3.6亿m3。[112]洪泽湖中部原是淮河故道,淮河两岸滩地在高程10.5m以下已完全被泥沙填平,湖盆最低处高程也在8.5m左右。现代洪泽湖中心区位于东南部,湖区西北东南向倾斜,这与洪泽湖形成前的地貌已完全不同。洪泽湖的东岸高家堰大堤内滨湖滩地的成长由北而南。这是在400多年间,清口运用、黄河倒灌、高家堰南端高良涧等减水坝和减水河泄洪的共同作用下形成的。
清口本是淮河自中游进入下游的起点,黄河夺淮成为黄淮运合流的起点。在高家堰堤建成前已经发生淤积,明嘉靖时开引河3里,淮河由引河出清口。康熙四十年有7条引河,河长7里,乾隆时增至30里,至道光时仅存天然河、张福河。洪泽湖东部地形以张福河口附近的顺和集为节点,向北至码头,地面高程16m左右;向南至三河口,地面高程10.0~10.2m。洪泽湖形成后,清口成为高家堰枢纽调度洪水,实施“蓄清刷黄”的重要口门。黄河倒灌洪泽湖,致使清口湖滩南扩,泥沙淤积由西北向东南推进,滩地首先沿湖的北部和西部发展,并成为现今该湖滩地发育的基础。黄河倒灌是洪泽湖淤积的主要原因,在地形上形成距清口越近,淤积越厚的平面和垂直淤积形态。乾隆以前湖高于清口2.3~3.3m,嘉庆以后清口逐渐淤垫。
16世纪末,淮河入湖河口在盱眙—泗州城处,河口宽1~5km。同治、光绪时,淮河入湖河口段宽60km,长75km。[113]根据1920年的调查,至迟在1850年时,淮河入湖三角洲顶点已经上溯至浮山口附近。
洪泽湖形成前,淮河经由盱眙、泗州间河谷进入白水塘。这一区域呈南高北低,西高于东,湖高于河的地形特点。淮河与淮扬运河之间必须通过工程措施(运河或闸、坝等工程措施)来平衡两者的水位差。(https://www.daowen.com)
明万历七年(1579年)潘季驯在黄河溯源淤积临近清口时,为维持运河与黄河交汇段的水道畅通,制定“蓄清刷黄”的方略,筑高家堰,并封堵了淮河向东泄水道,企图以淮河清水冲刷黄河河道,洪泽湖由此形成。万历二十四年(1596年)杨一魁建高家堰南武家墩、周家桥和高良涧减水闸坝,洪泽湖调节功能进一步完善。洪泽湖的运用受明祖陵防洪安全的制约,其间最高水位8~9m(泗州附近)。
清康熙十六年(1677年)靳辅加高高家堰,湖区向西向南扩展。这一时期淮河入湖后,主流呈S状,经由洪泽湖自清口黄淮合流入海,汛期小股湖流在高家堰中段形成环流,部分经由泄水坝东入宝应、高邮湖。两股湖流在清口和高家堰前形成淤滩。
随着清口淤积,横贯全湖的湖流主流减弱。嘉庆时清口淤滩快速发育,湖流演变为辐射状吞吐流。在高家堰武家墩、周家桥和高良涧辐射状吞吐流逐渐汇合南偏后,高家堰前形成带状滨湖滩地,主流折向南端三河出口,淮河全河改道条件成熟。
清咸丰元年(1851年),洪泽湖在三河决口,洪泽湖淤积速度减缓。淮河入湖后形成Ω状湖流,形成湖区自西北向东南滨湖淤积,以及众多湖心洲滩。黄河北徙后,1938—1947年黄河短暂夺淮,在入湖河口形成多个江心洲滩。洪泽湖的溧河洼、安河洼及成子洼的形成,与淮河支流濉河、黄河南泛入湖有关,与明清归仁堤及减水闸的兴建和运用有关。自明万历七年潘季驯筑归仁堤障遏濉黄入湖,到清康熙时建归仁堤各减水坝(闸),将濉河、黄河汛期洪水引入洪泽湖,反映出洪泽湖与黄河高差减少的趋势加快。在清口淤积发展的推动下,洪泽湖区西移,使溧河、濉河入湖前河湾逐渐扩展形成溧河洼、安河洼及成子洼,成为洪泽湖北界。
咸丰元年(1851年)前200多年洪泽湖平均水位以3~5cm/年的速率快速上升,水域范围沿河上溯,由此导致淮河中游基准面上升,使淮河入湖三角洲上溯至浮山口,形成浮山以下大柳巷滩、鲍家滩、寇家滩、冯公滩、赵公滩。1938—1947年黄泛后又有大淤滩、淤滩、顺河滩、淮仁滩等形成,其中位于原湖心的大淤滩面积达200km2,老子山以上河道也有新的洲滩形成。淮河河口入湖三角洲的发育,又使河口向湖中推进,现代淮河入洪泽湖三角洲形成。
综上所述,洪泽湖的演变可以概括为:洪泽湖湖底淤积,形成湖区周边洲滩,以及淮河入湖段即浮山—龟山段江心洲和河道分汊。这一过程导致地貌改变,在浮山以下形成湖高于河的倒比降地形特点,即洪泽湖中部高程10~11m,淮河入湖的河口老子山处高程9~10m,浮山段河底高程5~6m,高差4~5m,形成洪泽湖季节性高达4m左右的水位差,并大范围向中游壅水。