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111048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（3730N，11915E），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1020），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1526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（IndianType：thelrrigationalheadwork）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