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水利工程论文-黄河下游治理的根本问题.doc

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水利工程论文-黄河下游治理的根本问题.doc

水利工程论文黄河下游治理的根本问题摘要河口要稳定,必须远离感潮区,清水入海。最好的选择,河口置于利津。挖沙降河,挖沙造地,置河床为地下河。淤临、淤背、固堤、清水灌溉,防洪大堤可成为高速公路,建设大城市,开发旅游区,认识黄河,宣传黄河。关键词黄河下游治理问题一、黄河口的南迁史1、公元前3000年黄河自天津入海(北纬39°)。2、公元前602年黄河自河北省黄骅入海(北纬38.5°)。3、公元11-1048年黄河自山东利津入海(北纬37.5°)。4、公元1194年黄河自淮阴入海(北纬34°)。5、公元1855年黄河自山东省利津入海(这条流路至今仍稳定)。二、黄河口南迁的基本因素海陆相互作用1、流速的关系。河口在洪水期间携带大量泥沙倾泄入海,海岸的沿岸潮流速度与黄河口泄流速度相差很大,观测者称黄河入海流为射流,射流会引起潮流附近有两个旋涡,南侧旋涡顺时针,表现很强,中心轴在(37°30′N,119°15′E),平均半径15km。北侧旋涡较弱,逆时针旋转。(1992年资料)当地渔民称为南烂泥、北烂泥,北烂泥是渔船避风浪的好地方。旋涡区是流体低压区,大量的泥沙向旋涡区汇聚,洪水过后形成河口大量淤积,因而流路向海延伸,向南迁移。2、淡水与咸水间有峰面作用(Frontaction)。河口射流经过河口附近两个旋涡后,继续向海延伸,淡水逐渐成为咸水的过程(含盐度10‰20‰),由于峰面的外测是海水,内侧是淡水,在峰面底下,同一水平面上,海水的静压力大于淡水的静压力,因此淡水中的泥沙,不能向峰面外侧的海水移动,所以黄河口的泥沙绝大部分沉降于峰面以内,直到峰面内的淡水含盐度达到15‰26‰后淡水中的粗沙沉于海底,细沙成为悬浮体,飘浮于水面,如云状的黄色水团,随海水漂移到水深25m以后,色泽也逐渐消失。3、东北风浪与落潮流都携带大量的泥沙向河口南侧推移,黄河口是一个弱潮河口,感潮距离约10km20km,泥沙堆积在河口,堆积高度高于海平面1m2m,长期堵塞河口,称河口的拦门沙,越来越大,必然堵塞河口流路,为了防止洪水泛滥,河口两岸也要筑大堤保安全。现在黄河三角洲的河口段,西河口的大堤高于堤背地面8m,利津大堤高于堤背地面14m。大堤加高后,洪水位也随之增高,迫使黄河下游溯源淤积,黄河下游淤积造成悬河,游荡性的河道。4、科氏力的作用(Coriolisforce),当河水流入海时,科氏力总使水流产生一种顺时针加速度,从河流横断面上看,这种力,冲了南岸,淤了北岸,对黄河入海流路,总是向南偏转移,这也是河口向南迁移的一种自然外力。总结黄河口流路不稳的四种因素,使河口流路延长,河口拦门沙使河口堵塞,河口水位抬高,两岸筑大堤防洪水,水位溯源上涨,泥沙溯源淤积,悬河随之而生。由于黄河自小浪底以下是急流,孟津到东坝头河床坡度2.3/10000,长228km,东坝头到前左是缓流,河床坡降小于1/10000,长576km,可以看出急流与缓流之间,必然是游荡性河道,即后浪推前浪的必然结果,因此,黄河自东坝头到陶城铺一段河床宽(大堤堤距)5km20km,产生斜向河、横向河、湾流、多节点的流。这些现象都是游荡性与多泥沙堆积而成的。造成这种现象的必然原因是,黄河下游水力坡降不足的关系。要解决这一问题,必须降低河口高程,缩短下游河道流路的长度。清朝时期(1880年)河口在利津铁门关,船桅如林,舟楫如梭,船只在河岸以下,人们要看北洋军的轮船,必须俯首而视。黄河降于地下,河患可以免除。三、挖沙造地,降低河口高程,缩短河道流路,降河床于地下在黄河三角洲上挖沙降河,挖沙造地,可以把黄河下游降为地下河,把三角洲改为良田,形成名副其实的地下油洲,地上绿洲。这种做法叫做资源重新配置或资源置换。黄河口流路横贯黄河三角洲,自利津水文站到河口入海处长约120km,每年在河口流路上淤沙3亿吨,在黄河下游河段上淤沙约4亿吨,因此河口流路上东营市段,挖沙降河起到了稳定河口流路的作用(1988、1996、1998年都挖河口一次,起到良好作用),河口被泥沙堵塞黄河下游河床每年淤积泥沙厚度10cm20cm,大堤每年升高10cm15cm,新中国成立以来每10年筑大堤一次,每次筑高1.5米,现在已完成了第四次筑大堤了。挖沙造地,每年自河口挖沙3亿m3,堆积到哪里在20世纪80年代胜利油田已经成功地在黄河三角洲上建成了平原大水库,把黄河口的水与沙,利用水泵送到平原大水库中,泥沙在水库中沉降可以造田,清水可以用于工业、城市、灌溉、水产养殖。假定每年自河口取水100亿m3,挖沙4亿m3(含沙量50kg/m3),造地20万亩,需电4亿度。河口流路稳定。每年挖沙5亿m3,取水130亿m3,造田25万亩,需电5亿度(注轴流泵,每度电抽水26m3,含沙量50kg/m3,挖沙1.3吨/度电(1m3/度电)。4亿度电,抽水106亿m3,挖沙4亿m3,每亩地抬高3m需要2000m3泥沙)。黄河三角洲面积1.8万km2,可开发土地2000万亩(东营市与滨州市)海拔平均高程3m(黄海基准面),抬高到6m,即为良田,需要泥沙400亿m3。每年挖沙3亿m3,百年之后黄河下游可以免去防洪之苦,黄河三角洲可以成为地下油洲,地上绿洲,加大挖沙力度,每年挖沙5亿m3,40年内黄河下游部分河段可以降为地下河,这项工作需各方面取得共识。同时也是一种企业经营1、免去每年防洪的困扰及投入,改悬河为地下河,改盐碱地为良田2、黄河下游及三角洲的生态效益,很难用经济效益去衡量,这种生产过程叫资源置换。挖沙工程置河口于利津(汉、清时期的河口)自利津到现在的河口长约120km,挖宽1km,挖深5m,(黄海基准面)有利于1、避开感潮段,清水入海,避免河口的南烂泥、北烂泥的产生,即避开拦门沙的产生2、吸收黄河河床的潜流(Submergeflow)河床长1000km,高于地面58m,内蓄水量100亿150亿m3,以潜流的方式入海3、有利于水泵站或水泵船的运作4、降低河口高程,缩短流路有利于下游河段泄洪,冲刷河床(挖沙降河,应用流体机械水泵,不宜用土建机械挖土机、拖拉机、汽车。挖沙期潮流河口,暂时堵塞,防潮汐倒灌,洪水期炸掉,含沙50kg/m3,水泵取水口应有拦沙设备)。四、淤临淤背,沉沙固堤清水运用,废除印度式的灌溉渠首,开发防洪大堤为沿河高速公路1、淤临淤背是东汉(公元69年)王景治河的延续,在防洪大堤以外约1km筑一小堤,大堤与小堤之间形成一狭长渠槽,自沿黄河大堤的灌溉闸门,自流引水到渠槽或者水泵抽水送到渠槽。浊水的泥沙在渠槽沉积固堤,清水自灌溉渠系的渠道送到灌溉区,直接灌溉,或输水补源,可以长距离输水。2、防洪大堤不变,小堤应逐年加高,淤背或淤临的台阶也逐年加高,大堤巩固,继续几十年后,淤背或淤临的台阶高出洪水期大堤的浸润线(Seepageline)防止管涌发生,台阶即可作为高速公路的基础。黄河航运可能希望不大,但大堤两岸,可以成为高速公路,繁荣沿黄经济,是完全可能的。*山东鄄城县利用苏泗庄闸,引黄自流淤背(1990年)很成功,农民最欢迎的是清水灌溉免得清淤。*山东东营市胜利油田(1995年)在西河口以下,淤临34km,水泵船自河槽供水,沉沙淤临,清水利用很成功。*山东菏泽地区河务局规划自闫潭闸引黄淤背,直到东平湖,沿途利用10余个引黄灌溉闸,引浊水沉淤固堤后,清水自灌溉渠系进入农田,剩余进入东平湖,但未实施。沿黄河两岸都有引黄渠首,都可以淤临、淤背,防洪大堤都可以筑成高速公路。几十年后,黄河降于地下,防洪大堤的功能,可能50年、100年利用一次。如果大堤成为高速公路,效益大增。3、印度式灌溉渠首系统应该废除(IndianTypethelrrigationalheadwork)印度式的灌溉渠首包括1、顺岸引水闸2、闸后巨大的沉沙池3、沉沙池后接输水干渠、支渠、斗渠、子渠。在多泥沙河道上,渠首沉沙池,最初几年有效益,几十年后,沉沙池淤满,必须清淤,效益渐减,因而输水渠道系统也要清淤。20世纪80年代,山东省引黄大水漫灌,年需水量约100亿m3,清淤15亿m3,连续10年的灌溉,清淤约10亿15亿m3,渠首堆积沙丘高度约10m左右,干渠两岸堆积沙垄约5m高度,渠首附近的土地沙化、减产,人民不堪其苦,在德州、聊城地区,几个大型引黄渠连成一片,渠首全部沙化,农民经常自名曰我在沙窝村我的家是迷眼村,黄河的沉沙很细(大孔土),随风漂

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