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黄河是怎么变成比开封铁塔还高的“悬河”的?

 风吟楼 2022-09-21 发布于广东

一直以来,黄河下游的“悬河”都牵动着国人的心,尤其是去年河南洪灾因为悬河不能排洪而加大灾情,更是掀起了一轮悬河成因与治理的探讨浪潮。

黄河是怎么变成比开封铁塔还高的“地上悬河”的?

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其实,无论是黄河下游还是长江荆江段,悬河的成因是大致相同的,都是自然因素和人为因素双重作用的结果。

其一,黄河中上游落差大,黄土高原水土流失严重,河水泥沙含量高,到了下游,由于地势平缓,落差变小,流速降缓,泥沙容易沉淀,河床不断抬升。

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其二,华北平原(黄淮海平原)其实就是一个超大的冲积扇,黄河年径流量只有长江的十七分之一,还集中在两三个月内,导致了两个后果:一是黄河下游不能像长江中下游一样冲出一道天堑(直接将水位降低,消亡了好几个古代的巨型湖泊);二是黄河在古代不停地改道。

其三,由于泥沙沉淀河床不断抬升,黄河下游出现三种状况:一是史前,多个出海口,还不停地改道;二是古代,人类在黄河流域开发后,开始筑堤,有限地改道;三是近现代,由于人类的生产力提高,改道的社会成本过高,人类开始与黄河作斗争,堤坝与河床交替抬高,悬河正式形成!

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其四,在古代,人类疏浚河流的能力有限,防洪只能筑坝,导致河床抬高;工业文明出现后,由于悬河已经形成,河床与大坝都是流沙(沉积物),挖深与疏浚的风险很大,只能继续筑坝或冲涮维持。

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其五,进入现代社会,工业与城市的发展(布局),高度绑架了河流的走向,改道的成本无限提高(土地、移民、下游城市取水),再加上人们的筑堤技术提高,决口风险降低,悬河得以长期存在。

黄河下游“地上悬河”的几个现状:

其一,黄河下游已成悬河,危害很大;

其二,自小浪底工程以后,黄河下游断流已得到缓解,河水已清澈;

其三,小浪底是综合枢纽,效果很好,但近些年也有点儿力不从心了,我们不能太盲目自信;

其四,历史上,黄河每年产生16亿吨泥沙,其中12亿吨入海,4亿吨留在黄河下游,加重悬河,但近些年治理已见初步成效,这一数据已大大减小;

其五,黄河下游总落差达90多米,远大于长江下游,有束水冲沙的势能;

其六,黄河下游,河道宽阔,达几公里,达4000多平方公里;

其七,黄河悬河的河沙,是祸害,也是宝,是历史的庞大积累;

其八,黄河下游,公开的“盗采”十分严重,太短视,已忘了黄河水的凶狠;

其九,2002年以来,通过持续开展黄河调水调沙,黄河下游河道主河槽平均下切2.6米。

其十,黄河悬河的主河道其实也在河床上左右摇摆。

地上悬河的最大危害是什么?

目前,黄河悬河垮坝的可能性非常小,真正的危害,是悬河高出两侧不能排洪而加大汛期灾情,是阻碍南水北调工程(中、东线)尤其是京杭大运河。

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地上悬河治理有哪些方案可供选择?

方案一,全新改道,利用黄河故道借道。

小本认为,这一方案是疯狂之举,不可行。其一,华北平原富裕,哪有4000多平方公里土地来调剂,移民难度大,经济赔偿太多;其二,黄河故道,无论北走海河,还是南走淮河,故道早已侵占得差不多了;其三,下游城市与工业布局,不会同意黄河改道;其四,花园口事件的悲剧告诉我们,离开大坝的黄河水不可控,黄河大坝不好建(黄河水势与大坝安全需要时间的沉淀),黄泛区的危害太大;其五,改道,原有城市、工厂布局要变动,公路、铁路、桥梁也得重建,代价无限大;其六,北方缺水,黄河向南改道,也不现实。

方案二,局部改道,就是在黄河一侧挖一条沟让黄河水自流,利用原有一侧堤坝,只在一侧建新的堤坝。

小本认为,这一方案也是太想当然了,也不可行。其一,黄河下游两侧,城市较多,工农业发达,规划不出宽几公里,长达700多公里的河道;其二,悬河现有大坝是历史的积淀,其形成有自然因素也有人力因素,大坝的地质构造,没法“反向”利用(流沙坝的特性);其三,在华北平原,沙地多海拔低,除了堤坝建设困难,河床较宽且不容易固定,新的黄河河床很难在原有悬河一侧那么听话地形成(固定)。

方案三,挖掘(淘砂)或疏浚河道。

小本认为,无论是利用那个吹岛神器“天鲸号”疏浚,还是允许社会力量挖沙,都是不现实的。其一,疏浚河道会引发潜在的健康风险与疏浚土二次污染,将黄河底部千万年积累的危险元素(如重金属)捅上陆地,危害太大,得不偿失;其二,悬河的河床与堤坝的地质是流沙,挖沙与疏浚的动作过大,都会威胁大坝安全;其三,悬河面积达4000多平方公里,如果要实现接纳两侧洪水的目的,起码要挖深10~20米,工程量太大,基本无法实现;其四,江砂是宝,黄河细砂价值也不低,如果允许社会力量挖沙,挖沙越来越“黑”,更加逐利,有失控失序的危险,无序采砂形成的无数深坑,会改变“水势”,威胁河堤的安全;其五,“天鲸号”吹沙,除了巨额费用,也需要大量河水,更需要行船;其六,即使从黄河入海口开始逆向挖沙或分段同步挖沙,那也只是在错误的道路上逆行。。。

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方案四,束水冲沙。

方案4-1,悬河河床上筑小堤坝,从小浪底大坝开始束水冲涮河床,缓慢降低悬河河床。就是利用黄河河道宽阔的特点,在河床上建一个长达700公里的小堤坝(略低于两侧大坝),形成宽约500米左右的常用河道,利用束水冲沙原理,逐渐降低河床高度;其他河道封闭,汛期才根据水势逐渐开放;若干年后,如果束水冲沙见效,再开放另外的河道。

操作上,可以考虑把黄河河道用小低坝分为三条,旱季只用一条,水多时用两条,汛期三条都用,坚持束水冲沙,逐渐降低悬河的河床高度。

小本认为,该方案有一定的可行性。其一,可以有效束水冲沙;其二,不占用新的土地,不存在移民问题、赔偿问题和改建桥梁问题;其三,河道内的小坝,一次性工程量不大;其四,束水冲沙,河床下切速度缓慢,河床与大堤仍能动态平衡,失控的可能性不大,可防可控;其五,坚持束水冲沙,逐渐降低悬河的河床高度,最终用“自然”的手段消灭悬河,成本更低,也更安全;其六,这在长江的众多支流上“筑坝束水行船”早已得到运用;其七,说到底,就是人为地控制悬河的主河槽左右摇摆,便于集中力量干大事儿,实现悬河河床逐渐有序可控地降低。。。

记住,这是冲刷悬河河床,而不是为了小浪底排沙,性质完全不同。

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方案4-2,旱季调三峡水北上支援,加大束水冲沙的力度。

原因是小浪底水库已开始力不从心,可支配的水量太少,调三峡水北上支援,专线专渠专用;小本认为,原理上,仍然是方案四束水冲涮河床,河床下切速度缓慢,河床与大堤仍能动态平衡,是用“自然”的手段消灭悬河,是可行的;三峡水专线专项,是南北调中线工程的复线之一,近期可用于悬河束水冲沙,长远可继续北上,用于解决华北的工农业用水和补给湿地;近期开工的引汉补江工程,可以跨过汉江,继续北上,在适当的时候补给小浪底水库,用于束水冲沙,加快降低悬河河床。

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方案4-3,加紧建设古贤水库,增加黄河中下游可支配水量,支援小浪底水库的束水扬沙,支援悬河束水冲沙的可持续性。

原因,还是小浪底水库已开始力不从心,可支配的水量太少,调三峡水北上支援可行,在黄河干流上修建古贤水库充分利用汛期洪水,从而自力更生更可行;同时,古贤水库也有拦沙功能。

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方案五,坚持在黄土高原搞绿化,在小山沟(沟壑)建拦沙坝(淤地坝),在大支流筑大坝建水库,尽量蓄水拦沙,尽量降低黄河的含沙量。

小本认为,可行,目前黄河中下游的泥沙数据已大大改观,悬河从每年沉淀4亿吨降为不到1亿吨;如果束水冲沙搞得好,悬河泥沙沉淀会由正变负,河床也逐年降低;当然,这只能解决增量,还存在更大的存量,下游的束水冲沙也得同步。

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方案六,在黄河下游增添100台搅沙船,负责在汛期在规划线路上搅动河床,在平时只搅动束水冲沙的主河槽,从而加快悬河河床的存量泥沙下泄;搅沙船只是快速有序地搅沙,不采沙,必须快速移动,避免形成较大沙坑,不能较大改变悬河的水势而威胁大坝安全。

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方案七,悬河里的沙与水都是财富,不能白白流向大海,可以在悬河两侧规划出大量临时湿地或湖泊,用虹汲管抽悬河的含沙量高的泥水灌入,淤平后复耕,再重新规划湿地与湖泊。。。

可以逐渐提高悬河两侧陆地高度,增加土地肥力,减少盐碱地,适当开发利用悬河“砂”(抑制悬河盗采现象),也有效降低悬河河床;取水的河床与要淤平的地段,必须有规划有序进行。

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