（环境工程专业论文）黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势.pdf

黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 t h ec h a n g eo fw a t e ra n ds a n di ny e ii o wr i v e r a n dt h ec o a s tc o r r o s i o nt r e n d ir ld e i t a a b s t r a c t y e l l o wr i v e rd e l mi saf a m o u so n ei nt h ew o r l d w h i c hi se n r i c h e d1 na b u n d a n t m i n e r a l s ，m a r i n ec r e a t u r e sa n dl a n dr e s o u r c e s m e a n t i m e ，b e c a u s eo fi t s s p e c i a l g e o g r a p h i cl o c a t i o n ，i th a s t h ep o t e n t i a lo f e x p l o r a t i o na n d d e v e l o p m e n t i nt h ep a s tt e ny e a r s ，m a n yi n s t i t u t i o n sh a dd o n er e s e a r c ha b o u tt h ep r e d i c t i o n o fc o a s tc o r r o s i o na n d a g g r a d a t i o n sa n d m a d es o m ea c h i e v e m e n t s b u t ，t h e r ei ss h o r t o f i n t e g r a t e da n a l y s i so f m u l t i - f a c t o r s a n dd e f e c t i o n sa b o u tf i m d a m e n t a lr e s e a r c h t h ei n c r e a s i n g l yc o r r o s i o nm a k e st h e e x p l o r a t i o n o fo i lf i e l dd i f f i c u l t t h e p r o g r e s so fm a k i n g l a n dt o w a r ds e ai sd e l a y e db yt h ed i r e c tr e s u l to ft h ec h a n g ea b o u t w a t e ra n ds a n d b e s i d e s ，t h es h o r to ff r e s hw a t e rd e t e r i o r a t e st h ee n v i r o n m e n to f y e l l o wr i v e rd e l t aa n dd i s t u r b st h eo r d e ro fl i f ea n dw o r k i ta l s oa f f e c t st h ee c o l o g y e n v i r o n m e m t h i sp a p e rg i v e sp r o p o s a lo ft h er e a s o n a b l ed i s t r i b u t i o na n du s eo ft h ew a t e ra n d s a n dr e s o u r c e s i ti s i m p o r t a n t t os t a b i l i z et h e e s t u a r y , a m e l i o r a t e t h e e c o l o g y e n v i r o n m e n ta n dr e d u c et h ei m p a c tt ot h el o w e rr i v e rw a y i ti st h ei n t e g r a t e dm e t h o dt oc o n s i d e rs t a b i l i z i n gt h er o u t eo f y e l l o wr i v e ri n t o s e a t h ep r o b l e mo fc o r r o s i o na n da g g r a d a t i o n sc a nb ed e a l tw i t hb ym e a s u r eo f c o m b i n i n gs e v e r a l r e s e r v o i r st o r e g u l a t e w a t e ra n ds a n dr e s o u r c e s i tn e e d st h e l o n g - t e r mp l a na n db i g i n v e s t m e n tt op r e v e n ta n dr e d u c et h em a r i n ed i s a s t e r s w h a ti st h em o s ti m p o r t a n ti st oc l a d f yt h el a wo fe v o l u t i o no fy e l l o wr i v e r d e l t a b yw a t c h i n ga n dr e s e a r c h k e yw o r d s ：y e ii o wr iv e fd e i t a ：t h ec h a n g eo fw a t e ra n ds a n d ：t h ec o a s t c o rr o s i o nt r e n d ：t h ea m e ii o r a t i o no fe s t u a r y 2 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 1 前言 1 1 选题依据 黄河三角洲是世界著名的三角洲之一，蕴藏着极其丰富的油气、盐卤、淡水、 地热以及海洋生物、土地资源，其中石油、天然气、卤水已探明储量居全国海岸 带之首，土地资源是我国东部沿海土地后备资源最多、农业开发潜力最大的地区 之一，均具有较高的开采和利用价值。三角洲地理位鼍优越，处于环渤海经济圈 和东北亚经济区内，具有一定的综合开发和可持续发展潜力。近l o 年来，黄河 三角洲未来经济发展问题受到各级政府的高度重视。在中国2 l 世纪议程优先 项目计划中，“黄河三角洲地区的资源开发与环境保护”被列为优先发展项目。 该项目的总目标是将黄河三角洲地区建设成为能源、化工及农业可持续发展的开 放型经济区。在山东省“九五”计划及2 0 1 0 年规划纲要中，更明确地提出 了加快实施黄河三角洲开发和“海上山东”建设两大跨世纪工程战略。因此，2 l 世纪的初期将成为黄河三角洲经济、社会快速发展的黄金时期。 自公元1 1 2 8 年黄河夺淮入黄海以来至1 8 5 5 年总进积7 4 k m 。根据各家对河 口三角洲造陆面积的统计资料，以利津站的输沙量作为进入河口三角洲的年沙 量，对各流路相应的淤进面积、蚀退面积及净造陆面积进行统计分析，得到表 卜l 。黄河三角洲多年( 1 8 5 5 1 9 8 5 年9 月) 平均：年淤进面积为3 6 8 k m 2 ，年蚀 退面积为9 。8 k 莳，年净造陆面积为2 3 5 k m 2 ，相应淤进面积的需沙量为o ，2 9 7 亿 t k m 2 ，相当平均淤沙高度为2 2 m 左右，并逐渐形成了现代黄河三角洲，其中， 套尔河与支脉沟间造陆面积达5 2 0 0 k m “。 表卜1黄海河口三角洲造陆面积统计表 总沙 淤进面积蚀退面积挣造陆面积 计算时段流路量( 亿 t ) ( k i n 2 )( k m 2 a )( 亿t ，i ( m 2 )( k m 2 )( v a n ，a 、( k 矗)( k i n 2 简( 亿 u k m 2 1 8 5 5 1 9 8 5 9 ( 1 ) - ( 1 0 ) 1 0 4 83 5 3 03 6 80 2 9 71 2 7 09 。82 2 6 02 3 50 4 6 1 8 5 5 1 9 5 4 ( 1 ) - ( 7 ) 7 0 42 3 4 03 6 8o 3 08 3 08 41 5 l o2 3 60 4 6 6 1 9 5 4 1 9 8 5 9 ( s ) - ( 1 0 ) 3 4 41 1 9 03 7 2o 2 94 4 01 3 87 5 02 3 40 4 6 1 9 5 3 7 - 1 9 6 3 1 2 ( 8 ) 1 2 9 72 9 02 7 80 4 51 3 01 2 ，41 6 01 520 8 l 1 9 6 4 1 1 9 7 6 5 ( 9 ) j 3 4 45 0 04 0 3o 2 71 6 01 3 o3 4 02 7 6 04 0 1 9 7 6 6 1 9 8 5 9 ( 1 0 ) 7 9 94 0 04 2 9o 2 01 5 01 6 62 5 02 6 80 3 2 通过对卫星遥感照片以及黄河口滨外海域水深图的分析，可以看出。2 0 年 来黄河三角洲总的趋势是不断向海延伸，但近年来三角洲造陆速率呈逐步减小的 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 趋势。从表卜2 可以看出 表卜2黄n - - f 自洲1 8 5 5 - 19 9 8 年淤进、蚀退情况k m 2 年挣淤蚀堪，输沙重，年均输沙径流量年均径流米沙系数 时段淤进蚀退净淤进 进淤进亿量亿t亿1 1 1 3量亿i 1 3 3 蚝s m 6 ， 1 8 5 50 “1 9 5 30 72 3 4 00 08 3 0 0 01 5 1 00 0 2 36 0o3 57 0 4 0 01 10 03 2 8 9 65 1 400 1 3 1 1 9 5 3 ，0 7 1 9 6 3 1 22 8 6 0 04 2 2 4 4 0 02 44 0o ，1 51 1 8 。6 71 1 8 74 7 2 04 7 2 0 0 1 6 8 1 9 6 40 1 1 9 7 60 55 0 00 01 6 6 0 03 3 40 0 2 78 303 31 3 3 9 61 11 6 5 0 2 84 1 900 2 0 0 1 9 7 60 6 1 9 8 6 0 64 3 6 1 35 9 6 53 7 64 83 7 6 00 1 48 26 282 63 3 5 0 3 3 50 0 2 3 2 1 9 8 60 6 - 1 9 9 2 0 92 8 05 01 5 18 91 2 8 6 12 l4 4 05 42 7 4 045 71 1 1 51 8 600 4 3 7 1 9 9 20 9 1 9 9 60 62 0 0 2 31 4 8 3 65 1 8 71 30 0 0 7 42 l - 8 254 67 4 81 8 700 4 9 2 1 9 9 6 0 6 一1 9 9 61 02 3 9 52 0 72 1 8 82 18 90 0 94 1 841 81 2 9 1 2 900 2 6 9 1 9 9 61 0 1 9 9 7 1 007 21 1 1 6- 1 04 4- 1 04 41 5 ，5 0o3 103 13 9 3 900 6 4 8 1 9 9 71 0 - 1 9 9 81 01 35 42 s 61 0 9 81 09 8 0 1 937 537 51 0 11 0 10 1 】6 1 ( 1 ) 1 9 7 6 1 9 9 6 年三角洲呈淤进状态，但平均年净淤进面积呈逐渐减少的 趋势。2 0 年黄河三角洲共淤迸5 5 6 9 7 k m 2 ，年均造陆面积为2 7 8 5 k m 2 ，其中 1 9 7 6 1 9 8 6 年年均造陆面积达3 7 6 5 k m 2 ，而1 9 9 2 1 9 9 6 年年均造陆面积仅1 3k m 2 。 1 9 9 6 年6 月黄河从清8 汉河流路入海，至1 9 9 8 年1 0 月，三角洲同样呈现 出整体向海淤进，但造陆速率有减小的趋势。1 9 9 6 年6 月至1 9 9 6 年1 0 月三角 洲造陆面积达2 1 8 9k m 2 ，而1 9 9 7 年1 0 月至1 9 9 8 年1 0 月造陆面积仅1 0 9 8k m 2 。 ( 2 ) 1 9 7 6 1 9 9 6 年三角洲在快速淤进的同时伴随着强烈的蚀退，蚀退面积 与淤进面积之比逐渐增大。1 9 7 6 - 1 9 8 6 年蚀退与淤进比为0 1 4 ，1 9 9 2 1 9 9 6 年则 上升到0 ，7 4 。 1 9 9 6 年6 月至1 9 9 8 年1 0 月短短2 年，三角洲同样表现出以上特征。1 9 9 6 年6 月至1 9 9 6 年1 0 月蚀退与淤进比为o 0 9 ，而1 9 9 7 年1 0 月至1 9 9 8 年1 0 月 则上升到0 1 9 。 ( 3 ) 1 9 9 8 1 卜1 9 9 9 1 0 ，共来水6 6 o l 亿i l l 3 ，来沙1 8 5 亿t ，仅分别占清 水沟流路时期( 1 9 7 6 6 - 1 9 9 7 1 2 平均年水量2 4 2 亿m 3 ，平均年沙量6 0 6 亿t ) 的2 7 $ n3 0 ，与1 9 9 8 年来水来沙( 卜1 1 月来水t 0 2 5 亿莳，来沙3 6 8 亿t ) 相比，也仅占一半左右，1 9 9 9 年黄河属枯水少沙年，口门方向由1 9 9 8 年5 0 。转 向4 5 。方位入海，造陆仅有3 k m 2 ，而广大区域则发生了蚀退”。 综观1 9 9 6 年清8 出汉后，海域部分前期淤积后期冲刷，冲淤抵消后总体是 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 淤积的，淤积的部位在口门附近，远离口门的深水区和沙嘴根部的浅水区表现为 侵蚀。清8 出汉后，当年淤积造陆面积为2 6 4 k m 2 ，以后由于来水来沙少，口门 有蚀有淤，基本保持了动态平衡。口门两侧3 年闯不仅没有淤积造陆，反而蚀退 了4 3 9 k i n 2 ，这对稳定延长流路的使用年限有利，但对造陆采油不利。过去黄河 三角洲海岸有淤有蚀，但以淤为主。现在则是有淤有蚀，但以蚀为主。所以，应 当引起高度重视。3 。 清水沟流路河口以南的海区潮流较弱，海岸比较稳定：以北海域则表现的潮 流较强，近岸流速大特别是东北角两海湾口附近，有m 2 分潮“无潮点“强辐散 流场，风大浪高，海岸侵蚀十分严重。埕岛、桩西、五号桩和长堤油田的海堤护 坡都经受着强烈的冲蚀。离现行河口口门越远，由于沿岸泥沙输移量渐少，因此 冲刷也越趋严重“。 7 0 年代以来，由于天然降水减少，人为耗水增加，以及淡水资源的不合理 开发利用，黄河自1 9 7 2 1 9 9 8 年2 6 年间，有2 0 年发生过断流，且在断流时间和 断流长度上逐年增加。7 0 年代黄河断流长度为2 4 2 k m ，8 0 年代为2 5 6 k m ，到9 0 年代增加到4 3 0 k m 。断流时间最长和断流长度最大的年份是1 9 9 7 年，这一年利 津站断流时间长达2 2 6 天，断流1 3 次。按距口门2 5 k m 处的丁字路水文站过水天 数算，1 9 9 7 年断流天数达3 3 3 天，一年中仅有不到两个月的时间有黄河水入海。 黄河断流对河口三角洲的直接后果是入海径流量( 淡水量) 及泥沙输运量急 剧减少，使河口三角洲水沙供求的天然平衡关系遭到严重地破坏。黄河入海径流 量与输沙量锐减，又导致河口海域资源和环境遭到严重破坏，以至使黄河三角洲 这块世界最大的新生滨海湿地资源逐步缩小，湿地海洋风暴潮危害的缓冲器功能 也随之退化，海水入侵加剧。 这一切已严重地恶化了黄河现代三角洲的发育功能和三角洲经济开发环境， 成为国家主管部门如科技部、黄委会以及各科研院所和油田关注的重大科技问 题。本论文旨在通过前人资料和卓越的工作成果，试论因黄河入海水沙变化和所 处的海动力环境对这块新生的三角洲国土资源带来的侵蚀后退结果，以及我们应 面对的一些措施和对策。 1 2 国内外研究现状 国内外有关河口的水沙变化和三角洲的冲淤态势研究，大部分面临的是淤积 问题。但是，随着人类活动和改造自然力度的增大，导致自然环境的连锁变化， 使得原来以淤积为主的三角洲海岸，逐渐演变成侵蚀海岸，成为各有关国家和世 界范围的重大课题。荷兰海岸侵蚀标志桩的监测已有百年以上的记录；英国于 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 1 9 0 6 年成立了专门的皇家委员会负责海岸侵蚀的治理工作，并己于1 9 4 6 年制定 了海岸保护法”1 ；美国自2 0 世纪6 0 年代起开始注重海岸侵蚀问题，根据佛 吉尼亚大学的海岸侵蚀信息系统资料，美国有2 4 4 的海岸属于严重侵蚀海岸， 其中墨西哥湾沿岸的海岸侵蚀速率达1 8 m a ，由此预测了东海岸的海岸侵蚀警 戒线“1 ，并以人工补沙工程防护海岸的侵蚀”3 。日本也是海岸侵蚀非常严重的国 家，有1 6 1 0 4 k m 的海岸侵蚀严重，需要采取工程措施加以保护的占日本海岸 线总长度的4 7 ”1 ；澳大利亚在百年来的岸线变化报告中认为，在过去的i 0 0 年间世界各国海岸带普遍存在海岸侵蚀问题。1 ；1 9 8 4 年国际地理学会海岸环境委 员会提交的一份报告中指出，全世界沙质海岸线有7 0 处于侵蚀后退状态，平均 蚀退速率达1 0 c m a ，其中2 0 的海岸蚀退速率超过l m a “。根据当前已有资料 估计，我国约有7 0 以上的沙质和粉砂淤泥质海岸已受到侵蚀，且其侵蚀范围和 强度有日益加重的趋势o “”1 。根据各国面临的严重问题，美、英、日、荷等国科 学家在上世纪7 0 年代末和8 0 年代初就针对河流动力与海岸动力的相互作用，有 过比较系统的研究。近年来全球科学家联合开展了海岸带陆海相互作用( l o i c z ) 研究，提出了海岸带环境中长期变化的预测方法，并采用多频和多波束声学探测 系统进行海床变化的研究。 我国河口海岸研究始于上世纪5 0 年代中期，相继开展了长江口、钱塘江口、 黄河三角洲、珠江三角洲、废黄河口等岸段的海岸发育演化、滩涂资源综合调查 研究。到8 0 9 0 年代，我国河口海岸研究已开始高度重视人类活动对环境变化与 资源保护、开发利用的影响，对典型岸段的海岸冲淤变化监测和预测取得了长足 的进展。例如国家自然科学基金重大项目成果“黄河干流水沙变化与河床演变” 对三角洲河口段尾闾变化的研究“”；“八五”国家重点科技攻关项目“黄河治理 与水资源开发利用”系列专著中“黄河口演变规律及整治”的出版”“；同济大学 李从先等对滦河三角洲和长江三角洲沉积体系及其苏北浅滩发育模式的研究“5 。 ”1 ，青岛海洋大学杨作升主持的中美黄河口沉积动力学合作及其后的最大浑浊带 研究“7 ”1 ；中国地质调查局青岛海洋地质研究所8 0 年代与荷兰合作，对黄河三 角洲的演化和瓣状结构分布取得了研究成果“；陈吉余，沈焕庭主编的“中国河 口主要沉积动力过程一最大浑浊带论文集”的出版1 ；常瑞芳从海洋动力学角度 对黄河三角洲北部埕岛油田海域进行的冲淤变化模型研究。“：王琦等根据黄河三 角洲前缘坡度较陡，认为底坡将在重力沿分力作用下产生滑动，造成滑坡、液化 塌陷或液化流动o ”；李广雪等利用地理信息技术对埕岛油f h 海域进行过冲淤模式 研究，并把水下岸坡的软地层出露解释为刺穿作用引起0 3 圳；王颖等根据历史资 料和现代观测数据，对比了现代黄河三角洲和苏北废黄河口海岸蚀退状况和速率 ”；程义吉在多年黄河口观测治理研究基础上，对黄河清水沟流路和清8 出汊工 程前后黄河口门向海淤进、其它岸段向岸蚀退的状况作了研究o ；国家海洋局 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 第一海洋研究所在现代黄河三角洲的岸滩冲淤变化和剖面塑造方面也做出了一 定成果。7 “。目前，黄河水利委员会已立意投巨资进行“数字黄河”和“模型 黄河”工程建设。“”1 ，这对黄河三角洲的冲淤变化和海岸蚀退研究将是一种创 意和促进。 关于黄河三角洲海岸冲淤趋势预测的相关研究，2 0 世纪8 0 年代中期至9 0 年代末，国家海洋局第一海洋研究所、青岛海洋大学、中国科学院海洋研究所、 中园地质调查局海洋地质研究所等单位，根据胜利油田港口建设、油气开发所 需要的岸堤建设，以工程合同或研究课题方式在局部岸段进行过岸滩和水下岸 坡冲淤变化、三角洲近岸的遥感遥测、黄河尾间摆动和三角洲演变、海底底坡 不稳定性等研究，作过一定的海岸冲淤变化趋势预测。在此期间，上述单位根 据不同的合作研究计划，也曾分别与日本、韩国、荷兰、美国就山东海岸地貌 ( 含黄河三角洲) ( 日) 、黄海沉积动力学合作研究追踪黄海物源而至黄河( 韩) 、 现代黄河三角洲陆区演变研究( 荷) 、三角洲海底不稳定性( 美) 等开展合作研 究。9 0 年代末，黄河断流发生最严重时，国家海洋局第一海洋研究所执行了国 家计委关于“黄河断流对三角洲海上油气开发环境的影响及对策研究”项目。 胜利石油管理局也针对海岸蚀退问题委托有关单位进行监测。1 9 9 6 年黄河清8 出汉工程成功后，黄委会加强了河口区的年度海上测量密度。上述科研、生产 观测活动，获得了一大批重要的观测资料和研究成果。但皆因区域资料分散、 基准面不统一、水准基点混乱、工作不连续、科学问题摸糊、信息系统不建全 而难以对整个三角洲演变与黄河尾阊水沙变化关系研究作出更加符合实际的科 学论断。目前总的是从单一因素影响研究的多，进行多因素综合分析的少，基 础研究方面尚有较大差距，特别是从精细模型化动力机制和平衡剖面塑造角度 系统总结众多实地观测资料深入研究的较为缺乏。现代黄河三角渊的发育和演 化过程是海洋动力、河流动力与河流来沙共同作用下重新再分配的结果。在这 里河流动力的作用是局部的、小范围的，并且，随着黄河入海水沙的逐年减少， 其作用将远不及上个世纪9 0 年代以前的规模；而海动力的作用将越来越突出地 表现出大范围的持久力。 黄河三角洲因突出于渤海的三角洲地貌形态和黄河下游近年来的水沙减少， 在海动力流、浪、潮特别是风暴潮的作用下，整个三角洲都表现了日益加剧的海 岸侵蚀，对油田的滩海工程和海上平台、管缆设施造成了严重威胁”2 ”1 2 。”。 2 黄河水沙变化及其历史根源 2 1 黄河的演变与改道 2 i 1 黄河流域概貌 黄河是我国第二大河，发源于青海省巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，自西 向东流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省区， 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 在山东省垦利县注入渤海，全长5 4 6 4 k m ，总落差4 8 3 0 m ，流域面积7 5 2 万k m 2 。 流域地势西高东低，自西向东大致可分三级阶梯，即青海高原；内蒙古高原和黄 土高原：华北平原。 现今黄河流经的地区，大约在5 亿年前还是一片水域，后来由于地壳变动， 山地隆起，盆地拗陷，形成一系列湖盆洼地。至第四纪早、中更新世，还留有共 和、银j i i 、河套、汾渭( 三门峡) 和华北等湖盆。在这些湖盆中，除华北湖盆曾 与海洋相连外，其余均为内陆型，各自形成独立的集水系统。后经历次地质构造 变动，各湖盆河流的溯源侵蚀延伸，先后使各湖盆互相连通，湖水排出，湖泊萎 缩消亡，形成目前黄河山地( 高原) 水流侵蚀的盆地泥沙沉积相连接的特点。纵 剖面趋于夷平( 图2 - 1 所示) 。 黄河河道的特点，干流弯曲多变，支流众多，分布不均又不对称。由河源至 内蒙托克托县河口镇为上游，流程3 4 7 2 k m 。黄河上游流经青藏高原和黄土高原 的北部，表现为基岩构成的高山峡谷和宽谷或河湖盆地相间的地貌景观。整个上 游地区，降水比较丰富，气温低，蒸发弱，是黄河的产水区。而产泥沙却比较少， 河1 ：3 镇附近的黄河水还是比较清的。根据河口镇水文站多年资料统计，年均径流 量为2 5 0 x i 0 i l l ，为利津站的5 8 5 ：年均输沙量为1 4 1 0 8 t ，年均含沙量为 5 7 k g m 3 ，分别为利津站的1 3 4 和2 3 3 。 黄河由托克托县河口镇急转南下，出龙门在潼关汇渭河，折向东流过三门峡 至孟津为中游，流程1 1 2 2 k m 。中游广大地区是海拔1 0 0 0 - 2 0 0 0 m 的黄土高原。黄 土高原地壳处于上升状态，侵蚀作用强烈；黄土高原堆积厚度近百米到数百米的 黄土和黄土类土，此类沉积物结构松散，遇水容易崩解；加之降水较丰富且集中， 植被稀少，致使水土大量流失。其中水土严重流失面积为2 8 x 1 0 4 k m 2 ，平均每平 方千米每年流失泥沙3 7 0 0 t ，为世界平均值( 1 3 7 t ) 的2 7 倍多。因此，黄河中 游表现为流域面积大、水多、沙多。根据河南花园口水文站1 9 4 9 1 9 8 5 年资料统 计，年均输沙量约为1 6 x 1 0 8 t ，为黄河泥沙的主要来源区“1 。 孟滓至黄河入海口是黄河下游，流程8 7 0 k m ，流域面积很小，仅占全河流域 面积的3 。黄河从孟津出山口，由山区进入平原。由于河床突然展宽，坡度变 缓，流速减小，泥沙，特别是较粗颗粒泥沙易于沉积，形成了大规模的扇形地。 长期以来黄河在下游扇形地漫流，有时与淮河水系汇流注入黄海，有时与海河水 系汇流注入渤海，3 条河流的泥沙( 主要是黄河) 在黄河不断的改道过程中塑造 了华北平原，可以说华北平原是黄河中游来沙的堆积场所。直到人类在黄河两岸 黄河水沙变化和三角洲片滩侵蚀态势 筑堤防洪，才把洪水和泥沙限制在河堤之内，使黄河下游成为基本上无支流汇入 的河道。现在华北平原地壳仍在缓慢下降，河流带来的泥沙也在继续沉积，河床 逐年升高，河口陆地不断向海延伸( 两岸筑堤加快了河床升高和陆地延伸速度) 。 黄河近口段近百年来改道十余次，扇形摆动顶点已从宁海下移至渔洼。经人工改 道，1 9 7 6 年黄河由清水沟入海。1 9 9 6 年5 月黄河尾闾再经人工改道自清水沟流 路清8 汉河附近入海。 综上所述，黄河是中国历史上洪涝灾害最为严重的河流，桀骜不驯，多灾多 难。关于黄河洪水灾害，史不绝书。从先秦以来，黄河白花园口以下，不断决口 改道，河道在天津至江苏省的滨海县之间来回摆动，1 1 9 4 年前入渤海，1 1 9 4 一 8 5 5 年入黄海，1 8 5 5 年以后又入渤海。由此形成了下游河道善淤、善决、善徙的特 征。自周定王五年( 公元前6 0 2 年) 至1 9 3 8 年的2 5 4 0 年间，决口泛滥1 5 9 0 次， 大改道2 6 次，特大改道有7 次( 表2 1 ) 。频繁的决口改道，给两岸人民带来了 深重的灾难。1 9 3 3 年洪水决口1 2 5 0 余处，受灾面积i i 万k m 2 ，灾民达4 0 0 万 人3 。 表2 一l 黄河下游河道主要改道情况。5 改道次序年份决口地点入海地点分流状况改道原园 第一次改道公元前6 0 2 年宿胥( s t 县东北)沧卅i 、黄骅入渤海近海口分流自然 第二次改道公元1 1 年魏郡( 今濮阳西北)由滨县、利津入渤海近海口分流自然、人为 随州商胡埽( 今濮北流由天津入渤海，南流由 第三次改道公元1 0 4 8 年两股分流自然 阳东昌湖集)无棘笃马河入渤海 锕武光禄村故堤 第四次改道公元1 1 9 4 年 ( 今原阳西北张大 由清江口云梯关入海独流自然、人为 夫人寨) 黄河入涡、入 第五次教道公元1 4 9 4 年开封荆隆口由淮河入海颖、入泗分成自然、人为 多股 第六次改道公元1 8 5 5 年铜瓦厢由利津入渤海先分支后台流自然、人为 人为，于1 9 4 7 第七次改道公元1 9 3 8 年郑州花园口由淮河入海分流年堵口，复大清 耐入渤海 黄河水少沙多，善淤善决，改道频繁是千古治河难题。每次决口改道均给下 游人民带来巨大灾难。随着三角洲不断扩大，中下游河床的不断抬高，黄河堤坝 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 亦不断加固增高。目前，山东及河南境内的河床已高出两侧地面4 - l o m ，成为世 界上有名的“悬河”。4 0 0 0 年来，有历史记载的决口共计1 5 9 1 次：1 9 1 2 1 9 3 3 年的2 2 年中，决口竟达9 4 次之多。 据建国前两千余年问的史料记载，黄河决口造成的水灾波及范围北至天津， 南达江苏、安徽，纵横2 5 1 0 4 k m 2 ( 图2 2 ) 。直至1 8 5 5 年，黄河在今河南兰考 附近的铜瓦厢北岸决口夺大清河入渤海至今。可以看出，历史上黄河改道多数流 入渤海，而夺淮注入黄海的次数较少。 根据改道情况可知，每次改道的流路因入海口附近海域条件不同，水沙条件 及行河流路之前地理条件不同，行水年限亦有差异，平均1 0 年左右就要改道一 次。1 9 4 9 年全国解放以来，兴修了大量治黄工程，人民治黄已取得了3 0 余个伏 秋大汛无决口的巨大成绩。随着国民经济的发展，黄河三角洲开发的规模越来越 大，综合治理黄河，确保黄河中下游的安全，稳定黄河入海流路已成当前极其重 大的研究课题。 2 1 2 1 8 5 5 年以后黄河河道变迁情况 1 8 5 5 年黄河自铜瓦厢决口夺大清河入渤海以来，由于大量泥沙的淤积，使 河口不断延伸，河床不断抬高，改道之事经常发生。百余年来尾闾河道有1 0 次 大规模的改道，其扇形摆动先以宁海为顶点摆动5 次，后顶点下移至渔洼( 1 9 3 4 年以后) 摆动5 次，( 见图2 3 ，表2 2 ) ，1 9 7 6 年改道清水沟入海，直至1 9 9 6 年6 月黄河口清8 出汉已行水整整2 0 年。 据统计，自1 8 5 5 年至今，黄河的造陆面积约3 2 3 0 k m 2 ，三角洲岸线年均向海 淤进约1 5 0 m 。其中，1 8 5 5 1 9 3 4 年的近代三角洲造陆面积为1 3 5 0 k m 2 ，蚀于水下 3 5 k m 2 ；1 9 3 7 1 9 7 6 年成陆面积1 5 8 0 k m 2 ，蚀于水下5 5 k m 2 。1 9 7 6 年5 月黄河自清 水沟入海后至1 9 8 4 年造陆约4 0 0 k m 2 ，而钓口河大嘴则蚀于水下大于l o k m “”3 。 2 1 3 黄河口清8 出汉后流路演变状况 出汊工程在清8 断面上游9 5 0 m 处开挖引河1 条，方位角为8 1 5 。，与原河 道夹角2 9 5 。，引河长5 8 8 k m ，底宽1 5 0 m ，挖深1 0 一1 3 m ，纵比降1 50 0 0 。 出汊后河道入海长度缩短1 6 k m 0 3 。1 9 9 6 年出汊后的泥沙填海造陆情况，以黄海 基面o m 高程线作为陆、海分界线来计算淤积造陆面积。1 9 9 6 年1 0 月，出汉后 的新口门l o k m 海岸线宽度范围造陆面积为2 6 4 0 k m 2 ；1 9 9 7 年1 1 月面积减为 2 3 6 3 k m 2 ；1 9 9 8 年1 0 月面积减为2 2 9 0 k m 2 ：1 9 9 9 年1 0 月面积减为2 2 o l k m 2 。 出汉后的3 年，口门前端基本保持动态平衡，而沙嘴两侧的根部则持续蚀退，3 望翌查鲨壅丝塑三塑型生塑堡丝查垫 圈2 - i 黄河藏域简圈山 o 衫 辨 一 ” 剐城 一l 1 1 日i d l 阜髓 一 清高警咄。t 一，。，1 日- | m 一。一盐，己1 i q w 8 车_ 城岬_ - 4 珏一i “i 牛- 豫 一一：。一w 梆t 嚣器菩箍 ! ：苎! 兰苎塑! 孽要堕里垡窭堑里竺 一 苎塑查鲨壅!塑三塑塑堂婆堡塾查l o,-i 沁0 恕乡勰久。n 。 利施_ 淘 艚“掣 主要茎滋蚕蓊 图2 - 3 黄河尾闾河道变迁图2 8 1 l2 茎塑垄鲨壅些塑三塑型生竖堡丝查銎 年共蚀退面积4 3 9 k i n 2 ，蚀退速率为1 4 6 k m 2 a ，推断远离口门的地区蚀退将更加 严重。 表2 - 2 黄河尾闾河道变迁表。4 1 序行水期( 公行水年改道改遒八海位置或 流径区域 亚三角三角洲建造 号元年、月)数( 年)地点原因流径路线 洲中轴顶点时代 1 8 5 5 0 8河南 大清河，经盐窝、陈 黄河三角 i3 4伏汛决口庄、铁门庄、老爷庙 1 8 8 9 0 4铜瓦厢洲东北部 人海 1 8 8 90 4 经博家窝、豆叶坑、 以盐窝一 28韩家垣于凌汛决口自神庙，由毛丝坨入东北部 肖神庙为 近 1 8 9 7 0 6中轴的亚 海 经集贤、左家庄、永 三角洲 1 8 9 7 。0 6 宁 37南北岭子 伏汛决口 安镇、刘家屋于在丝 南部 1 9 0 4 0 7 网l 】入海 代 经青边岭、虎滩嘴、 1 9 9 49 7 q2 2寇家庄伏汛决口 义和庄入徒骇 可、顺 西部 1 9 2 6 0 7 江沟入海 以盐窝一 海 太平镇为 1 9 2 6 0 7芦家垣经王家庄、汀河、九 中轴 53伏报抉口东北部 1 9 2 90 9子坝头龙口由钓口河入海 1 9 2 9 0 9 经章丘屋子、一号以宁海一 6纪家庄人工扒口坝、南旺河由宋春荣南部西双河为 1 9 3 4 0 9 淘入海中轴 渔 现 1 9 3 40 9 初由毛丝索故道，后 东北部以甜水沟 7i o一号坝人工影响 由神仙沟、甜水沟入 1 9 5 3 0 7( 含南部)为中轴 海 1 9 5 3 0 7人工截 81 0 ，5一号坝由神仙沟独流 海东j 已部神仙淘 一1 9 5 40 1弯取直 1 9 6 4 0 l凌汛人 洼 91 2 5罗家屋子由钓口河独流八海东北部钓口河代 一1 9 7 60 5工破堤 1 9 7 5 0 5南部与东 l o1 0西河口人工扒口由清水河独流八海清水沟 1 9 9 6 0 5北部之间 1 9 9 6 0 5由清8 汉河独流 1 15清8 汉河 人工扒口尾闽末端清水沟 至今人海 2 2 上世纪7 0 至9 0 年代末黄河的断流形势 2 2 1 断流形势 根据水文年鉴整编规定，河流在某一断面的日平均流量等于零，称为全日断 流；日平均流量不为零。但一日内某些时段流量等于零，则称为间歇断流。断流 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 天数系指全日断流与间歇断流天数之和。 黄河从1 8 5 5 年到新中国成立前的近l o o 年间，除1 9 3 8 年国民党在花园口扒 口造成下游改道外，并未发生断流现象。即便在1 8 7 5 1 8 7 8 年连续4 年和 1 9 2 2 1 9 3 2 年连续1 1 年发生的大旱年份，下游河道仍有水流。 新中国成立后，黄河下游河道第一次发生断流是1 9 6 0 年，该年花园口水文 站断流2 5 天。夹河滩站断流1 6 天，高村站断流7 天，利津站以下断流1 4 1 天。 高村站以上断流是因为花园口枢纽大坝建成截流、三门峡水利枢纽下闸蓄水及沿 途引用水所致。利滓站以下断流是因为在该站上游附近的王旺庄引黄闸放水、在 河中筑坝堵水所致。在以后的1 9 6 1 1 9 7 1 年的1 1 年阀，黄河下游未出现过断流 现象m 3 。 黄河经常性断流出现于2 0 世纪7 0 年代初期。1 9 7 2 - 1 9 9 9 年的2 8 年中，黄 河下游共有2 1 年发生断流，特别是1 9 8 7 年以来( 除1 9 9 0 年外) 可说是年年发生 断流( 表2 - 3 ) 。根据利津站的实测资料，1 9 7 2 - 1 9 9 7 年2 6 年中累计断流6 7 次， 1 9 7 2 一1 9 9 9 年2 8 年累计断流1 0 9 1 天。2 0 世纪7 0 年代有6 年发生断流。最多断 流天数为1 9 7 9 年的2 1 天，最大断流长度为1 9 7 4 年3 1 6 k m ；8 0 年代有7 年发生 断流，年最多断流天数为3 6 天( 1 9 8 1 ) ，其最大断流长度为6 6 2 k m ：9 0 年代除 1 9 9 0 年外，年年发生断流，年最多断流天数为2 2 6 天( 1 9 9 7 ) ，最长干涸河道扩 展到开封花园口，长度约7 0 0 k m ( 表2 - 4 ) ，断流形势异常严峻”。 从1 9 9 9 年3 月1 日至7 月1 5 日由于黄河水量实行统一调度，利滓水文站仅 断流7 天，比前四年( 1 9 9 5 1 9 9 8 ) 同期断流天数减少了7 8 天，与来水情况相近 的1 9 9 6 年同期相比减少9 7 天，全年断流天数利津站只有4 2 天。而水沙条件差 不多的】9 9 5 年却断流1 0 4 天。但因总体上水沙严重偏少，6 6 的泥沙在7 月份入 海，差不多11 个月的时间入海泥沙很小，这样该海域地形塑造受黄河影响较往 年偏轻，大部分时间里受海动力作用影响大即黄河入海泥沙对口门地形的塑造 基本在7 月份完成，其它1 0 个多月时间入海铌沙沉积小于海动力搬运的作用而 表现出冲蚀为主，这也是1 9 9 9 年黄河口门海域地形演变的主要特征。 2 0 世纪9 0 年代以前，断流最早发生在4 月中旬，一年中断流月份一般不超 过3 个月。从断流发生月份看，主要集中在5 、6 、7 三个月。而9 0 年代，断流 晟早发生时间提前到2 月份，断流的密集月份扩展到3 - 7 月份，而且有多年整个 6 月份处于断流状态 3 7 1 0 墼塑查鲨壅些塑三垄塑生坚堡竺奎垫 表2 - 3 利津站水沙变化和断流统计“”。“” 水量输沙量断流情 况 年份 ( 1 0 s m 3 )( 1 0 8 t )次数全天( 天)间歇( 天)总天数断流k _ 度( k m ) 1 9 7 2 31 54j 93 l o 1 9 7 4 2i s22 03 1 6 【9 7 5 2l l21 32 7 8 1 9 7 64 4 9 189 8 i6281 6 6 1 9 7 72 4 809 4 9 0 1 9 7 82 5 9 0 1 0 2 04551 0 4 1 9 7 92 7 007 3 3 2 1 922 l2 7 8 1 9 8 01 8 9 03 0 834481 0 4 1 9 8 l3 4 6 01 1 5 0 5 2 61 03 66 6 2 1 9 8 22 9 7054 2 1821 02 7 8 1 9 8 34 9 l01 0 2 0 l3251 0 4 1 9 8 44 4 7093 40 1 9 8 53 8 907s 60 1 9 8 61 5 7 0】6 9 o t 9 8 71 0 8 009 621 431 72 】6 1 9 8 81 9 6 08 4 92325 t5 0 1 9 8 92 4 2059 931 952 , 1 2 7 7 1 9 9 02 6 42 546 90 1 9 9 11 2 2 5 424 921 331 61 3 1 1 9 9 21 3 37 44 7 257 31 08 3 3 0 3 1 9 9 31 8 4 9 742 l54 9l l6 0 2 7 8 1 9 9 42 1 69 770 84 6 687 43 0 8 1 9 9 51 3 67 056 931 1 751 2 2 6 8 3 1 9 9 61 5 5 1 74 3 8 7 1 2 31 31 3 65 7 9 1 9 9 71 9 ，20 3 5 61 02 2 6 7 0 0 】9 9 81 0 l ，136 61 4 2 1 9 9 96 6 019 5 4 2 2 0 0 04 91 10 ：2 4 10o 从利津站多年来各月累积断流天数图( 图2 4 ) 中可以看出，黄河下游断流 发生时间最早从2 月中旬开始，最晚到1 2 月中旬。在各月份中，5 、6 、7 三个 月断流天数最多，约占全部天数的7 2 ，其中6 月份独占3 6 ，仅l 、9 、1 1 月三 个月未发生过断流。 黄河水沙变化和三角洲岸滩侵蚀态势 表2 4 利津站各时段断流统计4 最大断流出现天数最大断流长度 对段断流年数断流天数 ( 和年代)( 和年代) 1 9 7 0 - 1 9 7 962 l 天( 1 9 7 9 )3 1 6 k m ( 1 9 7 4 )8 6 1 9 s o 】9 8 973 6 天( 】9 8 i )6 6 2 k m ( 1 9 8 】)1 0 5 1 9 9 0 1 9 9 992 2 6 天( 1 9 9 7 )7 0 0 k m ( 1 9 9 7 )9 0 0 2 2 2 断流原因分析 黄河下游断流，一方面反映黄河水资源利用已达到较高的水平，另一方面。 也充分说明黄河水资源不能适应国民经济发展的用水需求，水资源供求矛盾已经 十分突出。断流发生的原因是多方面的既有自然条件的限制，也有人为因素的 影响。王玲等( 1 9 9 7 ) 认为，发生断流的主要原因有如下几个方面“。 ( 1 ) 黄河流域水资源贫乏、时空分布不均 黄河流域大部分地区属于干旱半干旱地区，降雨稀少，黄河流域面积占全国 土地面积的8 ，而多年平均天然径流量为5 8 0 亿m 3 ( 1 9 1 9 1 9 7 4 年系列) ，只占 全国河川径流量的2 左右，流域内人均水资源量为5 9 3 m 3 ，为全国人均水量的 2 5 ，流域内每公顷平均水量4 8 6 0 m 3 ，仅为全国平均水量的1 7 _ 9 6 。黄河虽系我国 第二大河，但年径流量却小于长江、珠江、松花江，径流量不到长江的1 1 6 “”。 黄河水资源的地区分布很不均匀。兰州以上流域面积占全河的2 9 ，6 ，多年 平均天然河川流量为3 3 7 亿寸，占全河的5 8 ，是黄河径流的主要来源区，但这 个地区的年耗水量只占全河的6 ，3 ，兰州至头道拐区间流