小浪底水库位于三门峡下游130km,是黄河干流上最后一个峡谷水库,是一座以防洪、防凌、减淤为主,兼顾供水、灌溉、发电的综合利用的枢纽工程,总库容126.5亿m3,长期有效库容51亿m3。该水库已于1999年10月25日下闸蓄水,2000年1月9日首台机组并网发电,标志着小浪底水库将由建设逐步转向运行管理。水库投入运用后,黄河下游堤防防洪标准由建库前的60年一遇提高到千年一遇,防洪形势明显改观。但是,在下游防洪总体水平显著提高的同时,和社会经济发展对治黄工作的要求相比,仍然存在一些重大问题。
一、基本情况
黄河自陕西潼关进入河南,流经8个市的25个县(市),由台前张庄流入山东省境,全长711km,其中白鹤以下464km为设防河段,现有临黄堤534km。黄河下游河南河段为游荡性河段,根据地理位置、河岸边界条件和形成特点可分为三个河段:孟津白鹤至京广铁桥河段长98km,为禹王故道,北有青风岭,南有邙山,两岸宽4.1-10km;京广铁桥至兰考东坝头河段长131km,系明清故道,两岸堤距5.5-12.7km;东坝头至高村河段长70km,系1855年铜瓦厢决口后形成的河道,两岸堤距5-20 km。
河南河段总的特点是:泥沙淤积严重,主流摆动频繁,极易发生“横河”、“斜河”,危及堤防安全;槽高、滩低、堤根洼,临背悬差大,成为举世闻名的“地上悬河”,这是水患严重而难于治理的症结所在。自古以来黄河下游决口改道频繁,洪水灾害严重,被称为“中国之忧患”。
二、河南黄河防洪形势
(一)河南黄河仍有发生大洪水的可能
小浪底水库投入运用后,与三门峡、陆浑和故县水库联合运用,可以有效地控制坝址以上的洪水。但小浪底至花园口的无控制区百年一遇设计洪水为13400 m3/s,千年一遇为21600 m3/s,花园口站百年一遇洪峰流量可达15700m3/s,且预见期短,对堤防仍有较大威胁。2000年7月,我省漯河、平顶山、南阳、驻马店和新乡等地区相继出现两次较大降水过程,如果将发生在新乡地区的降水模式移植到相距较近的沁河区域,经多种分析测算,沁河很可能发生10000 m3/s以上洪水。
(二)黄河下游游荡性河道主要分布在河南河段,地上悬河的局面仍长期存在
黄河下游高村以上近300km游荡性河段,河道宽浅,主流散乱,河势游荡不定,常常对堤防构成重大威胁,是黄河下游河道整治的重点和难点。黄河下游防洪形势的严重性在于泥沙淤积河道。据统计河南河段淤积量占下游河道的3/4,目前河床一般高出背河地面3-9m,多的可达10m以上,成为著名的地上悬河。大力开展水土保持是减少泥沙的根本措施,但需要几代人长期的奋斗才能达到显著效果。因此,历史上形成的悬河的严峻形势将长期存在,堤防仍有冲决的危险。
(三)堤防质量差,险点隐患多,仍有溃决可能
河南黄河堤防大多是在历代民埝基础上经多次加修而成,堤身和堤基存在着诸多隐患和薄弱环节,主要表现在,一是堤顶宽度不足。堤顶宽大部分小于12m,郑州至开封河段小于10m的47.6km,最窄的只有6.1m。二是土质不良、填筑不实、堤身裂缝多。三是獾狐洞穴及空洞多。四是堤基复杂,多种堤基并存。河南黄河大堤存在历史老口门96处。在封堵老口门时将大量的秸料、木桩、麻料、砖石料等埋于堤身下,形成强透水层。口门背河留有潭坑和洼地,洪水期高水位时,易形成过水通道,威胁堤防安全。
(四)河道整治工程的安全性受到威胁
小浪底水库下泄清水后河道整治工程存在两个方面的安全问题,其一是对工程整体安全性的影响,一个突出表现为抄工程后路问题。抄工程后路的河势多为两种河势:一种是河在工程上首坐微弯,随着滩岸后退,最终导致抄工程后路;另一种是工程上首出现横河顶冲,坐陡弯,威胁工程安全。这从2001年年初枣树沟工程险被抄工程后路得到了验证。枣树沟工程是1999年开始修建的一处河道整治工程, 2001年2月初,工程上首河势严重恶化,大溜在土连坝上首斜河坐湾,滩地持续坍塌后退,形成抄后路之势,连坝上端坍塌入水,严重威胁工程安全,经黄委同意抢修了枣树沟工程-16~-18垛,但恶劣的河势继续发展,湾顶持续向纵深、向上发展,3月初湾顶已塌过连坝中心线距离达到110米。为控制湾道继续发展,防止工程抄后路,在连坝延长线上的湾道上首抢修-24~-27垛。2001年3月底,-24~-27垛建成后,塌湾得到初步遏制,但 -24垛~-18垛间仍有430m的空挡。5月下旬空挡处脱大溜,但过水河槽仍然存在,有小股水流通过,如遇到1000立方米每秒及其以上流量的来水过程时,极有可能重新夺大溜成为主河。为此,经黄委同意又抢修-19~-23垛。
另一个问题是局部工程安全问题。局部工程安全就是一处工程中的坝垛护岸的安全问题,它取决于水流状况和工程状况。水流状况主要是指主溜对坝垛的顶冲强度和持续时间,工程状况主要是指工程结构及根石深度、坡度等情况。丁坝的根石深度在12~15m,垛的根石深度10~13m,护岸的根石在8~11m之间则相对稳定。据统计,根石深度超过15m断面的仅占3%,说明河南河段河道整治工程根石深度普遍较浅。根据计算,在洪水时,丁坝冲刷深度为14~16m,在中水坐湾顶冲时可达20~23m。根据实测资料,花园口将军坝根石深度达到23.5m。丁坝附近冲刷属于局部冲刷,考虑小浪底水库下泄清水造成的一般冲刷,按2m计,则丁坝附近的最大冲刷深度按现状计,大约在22~25m左右,而我局的工程根石深度显然满足不了这一要求。特别是新修工程或者是修后未靠河的工程,根石远没有达到稳定深度,根石严重不足,河道工程出大险、抢大险的可能性是存在的。两年多来的抢险也证明了这一点。
(五)河道整治工程不完善,以及在新的水沙条件下,带来的工程不适应性问题。
河南黄河大部分地处黄河下游游荡性河段,河道整治工程不配套、不完善,甚至工程布点还没有完成,河势宽浅散乱,“横河”、“斜河”时有发生,河道整治工程效益不能得到充分发挥。小浪底水库运用初期的清水下泄带来的工程标准、平面布局、设计参数、工程结构等不适应新的水沙条件,以及部分工程不适应性问题。
(六)滚河形势依然存在
1998年以来,国家加大了对黄河防洪工程的投入,新修河道整治工程和滚河防护工程增多,但黄河河床的调整有一个过程,再加上河道整治工程仍然不配套、不完善,所以工程控制河势能力差,河势依旧散乱,特别是京广铁桥至青庄河段,河道宽浅散乱,河势游荡摆动不定。近年来,由于黄河下游水沙条件的变化,河道萎缩,高滩不高,二级“悬河”加剧,滩区任意过水地方的口门都有演变成滚河的可能,滚河形势日益严峻,对堤防安全形成极大威。
(七)工程管理任务加重
这主要表现在以下几个方面:一是新修河道工程大大增加。自“96.8”以来,河南河段共新修工程573道,工程长度56.5km,这些工程大都基础比较差,易出险,一旦来水量比较大,出险将是全方位的;二是温孟滩43km移民防护堤将要交付我局进行管理,从而增加了堤防管理的长度,加重了管理负担;三是小浪底运用后的河道观测工作,特别是调水调沙工作将成为日常性管理工作的一部分,需要大量的人力、物力和财力,工管任务的加大是不言而喻的;四是引黄涵闸问题较多。部分涵闸防洪闸板早已腐朽,一旦需要无法满足检修和防洪的要求,如赵口闸及柳园口闸等;所有涵闸长期未进行闸洞清淤,最近一次的涵闸清淤也有8年之久,造成对闸洞土石结合部等情况不甚了解;一些涵闸启闭机无法正常的开启,如辛庄闸和三义寨闸等;共产主义闸和红旗闸已经过鉴定为四类闸,已不符合安全使用条件,按规定应进行报废。如果这些问题长期得不到解决,大洪水时将极有可能发生类似98抗洪时长江大堤出现的大抢险局面。
(八)关于北金堤滞洪区
北金堤滞洪区 ,位于郑州花园口下游约 1 90 km左岸临黄堤与北金堤之间的区域。建国初期 ,鉴于黄河干支流尚无控制洪水的工程 ,经国务院批准 ,辟为滞洪区 。滞洪区有效分洪量 2 0亿 m3,面积 2 3 1 6 km2 ,涉及豫、鲁两省 7个县 (市 )约 1 52万人 。该滞洪区的运用原则是 :当花园口出现2 2 0 0 0m3/ s以上洪水 ,三门峡、故县、陆浑水库拦洪 ,东平湖滞洪区充分运用后仍无法解决时 ,报请国务院批准 ,开闸分洪 。北金堤滞洪区建成以来 ,虽没有运用过一次 ,但每年汛期地方政府和群众都要做好分、滞洪准备 。因此 ,群众生产情绪难以安定 ,经济建设和发展受到限制 ,特别是在滞洪区内发现石油后 ,中原油田正在加紧开发 ,滞洪安排与工农业生产之间矛盾更加突出 。值得深入研究的是 ,小浪底水库投入运用后 ,使下游防洪标准由目前的 6 0年一遇提高到 1 0 0 0年一遇.也就是说 ,小浪底水库投入运用后 ,北金堤滞洪区的运用标准超过了 1 0 0 0年一遇 ,已大大超过了国家现行防洪标准。因此 ,应对北金堤滞洪区包括作为防御特大洪水应急措施在内的功能进行分析研究 ,明确提出保留与否的意见 。若不保留 ,可解除在本区域内限制经济发展的所有条件
三、对策
(一)淤筑“相对地下河”
利用黄河泥沙淤高背河地面,加固黄河大堤是60年代后期以来治黄的一大创举,已经取得了成功,积累了丰富的经验.目前河南黄河的堤防高度基本满足设防标准,但堤防工程仍然存在诸多问题,如堤防质量差、险点隐患多等。今后放淤固堤应结合引黄灌溉泥沙处理与挖河疏浚,长期实施。但淤筑体的表面,要满足环境保护要求,并应有与工程相适应的耐久性。通过长期放淤固堤,使黄河下游变为“相对地下河”,以谋求黄河长治久安。
(二)加强淤筑堤河工程,防止“滚河”的发生
黄河下游含沙量高,河道淤积严重,加剧了滩地横比降的发展,部分河段出现了“二级悬河”不断加剧的严峻局面。而现有河床边界条件下,滩槽水沙交换大幅度减弱,滩地淤积强度降低,单纯依靠自然力量改善下游“滩唇高仰、堤根低洼”的局面十分困难。特别是随着下游洪水机遇的减小,洪水漫滩机会更少。即使发生大漫滩洪水,由于滩区阻水建筑物较多,难以形成滩区上下游贯通性的流动,入滩水量小,入滩沙量更小,难以造成滩地的大量淤积。只有采取人工放淤,才可能从根本上解决“二级”悬河问题,确保下游堤防不发生冲决。
(三)加大河道整治工作的力度
1、积极开展科学研究
根据目前河南黄河河道整治工程的现状及存在的问题,结合小浪底水库的初期运用,有必要重新确定下一步河道整治的目标任务,进一步分析论证河道整治的技术措施,统筹安排河道整治工程的实施计划。同时,还要积极开展模型试验研究,为河道整治的方案,河势流路、工程布局、工程结构等提供依据。目前我局在黄委的领导下,正在开展河道整治的研究工作,但我们不可能在几个月的时间内把河道整治工作研究得很透,我们应该立足长远,因为黄河的河道整治太复杂。对这个问题没有清醒的认识,就会犯错误,就会走弯路。
2、充分利用有利条件加速河道整治
黄河下游游荡性河道整治目前有许多有利条件,主要有两点:一是小浪底水库建成后,出现了新的水沙系列,在十几年的减沙减淤阶段,在水流的作用下河槽更易于向窄深发展,经过努力可以把游荡性河段的河势控制起来,这是难得的机遇;二是游荡性河段整治工程的布点已达90%以上,为控制好河势打下了良好的基础。因此应该抓住时机,尤其是建成后的前几年,加快游荡性河道的整治速度,以控导河势,防止威胁堤防安全的横河发生,让堤防决口三大类型之一的冲决不再出现,使防洪处于较为主动的地位。
3、强化工程基础
河道整治工程一般由坝、垛和护岸组成,这些工程对控制河势、保护大堤的安全起着十分重要的作用,所以说工程的稳定决定着堤防的安全,工程的稳定又受坝垛稳定的制约,而坝垛稳定与否又决定于根石基础的强弱,因此坝垛根石的稳定是堤防安全的重要保障之一。由于黄河下游为沙质性河床,决定河道工程的根基需经过不断的冲刷、加固。根据1998年根石探测结果,按1:1.5计算,我局河道工程缺石256.34万立方米,如果按稳定深度计算,缺石量将更大。尽管近几年我局进行了根石加固,但缺石量仍然比较大,而且我们也不可能通过几次的根石加固就确保工程的稳定,因此应根据工程靠河情况,分期分批进行根石加固,强化工程基础。
(四)进一步加强河道监测工作
为总结小浪底运用后的河道演变规律,需进一步加强河道的监测工作,这些工作包括工情的观测、河势的观测、水位的观测、大断面的测量、滩地坍塌的观测、根石探测等。今年实施的调水调沙,是黄河治理的重要措施,它可以减少黄河下游河道泥沙淤积,标志着黄河治理跨入新的阶段。在调水调沙期间,由于下泄的清水持续时间长、流量大,不可避免地造成河道工程出险,一般险情和较大险情的出险次数将会大大增加,同时滩地的坍塌会非常剧烈。
(五)积极稳妥地推广“管养分离”
现行的工程管理体制和“专管与群管相结合”的运行机制,是在国家长期计划经济体制下逐步形成的,这种体制和机制曾发挥过重要作用。但随着我国社会主义市场经济体制的建立和治黄改革的深入,这种管理体制和运行机制越来越不适应形势发展需要。目前比较好的管理方式为“管养分离”,即:按照水管单位职责和任务将工程管理工作分成管理层和维护层,把目前管理与维修、养护一体化的现行运行机制,通过机构改革实现职能分离,定岗、定编、定责,建立能力素质强、技术水平高的精干管理队伍,降低工程管理成本,将维修养护职能和人员从管理机构中剥离出来,组成水利物业公司或维修养护经济实体,实现对工程专业化管理养护,按照水利工程维修养护定额标准实行合同管理。目前我局正在积极的进行管养分离的试点工作(原阳和封丘县局),一旦时机成熟,可在全局推广。
(六)依靠科技进步,促进治黄现代化
治黄现代化是指在治黄领域内用现代的思维转变人们传统的治黄观念,广泛采用当今先进的科学技术、现代的工艺设施、新型的仪器设备、科学的管理方法和数字化的信息系统,提高黄河水利工程建设管理水平,优化水资源配置,高效利用黄河水资源,提高水环境质量,增强黄河工程兴利与防洪能力,以实现黄河水利可持续发展。治黄现代化是社会发展的必然结果,也是新时期治黄事业发展的客观要求。
要想实现治黄现代化,就必须依靠科技进步,要想科技进步,就必须加大科技投入,仅仅把“科技是第一生产力”当作口号,而不是在工作中加以贯彻,治黄现代化永远实现不了。在科技投入上,应向一线倾斜,因为他们的发明和创造,往往最具生产价值;同时,在科研立项上,不要怕项目失败,达不到预期成果,应牢记“失败是成功之母”这一古训。
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