山东黄河下游挖河固堤工程实践有关问题浅析

袁 峰 杨 婧 许鸣琳

（山东黄河勘测设计研究院 山东 济南 250013）

黄河水少沙多，河道淤积严重，河床不断抬高，排洪能力降低，下游河道被塑造成相对“地上悬河”，加大了对两岸大堤的威胁；大量泥沙输入河口地区，造成河口淤积延伸，影响河道排沙和河口地区的防洪。泥沙是黄河治理开发和防洪的重要影响因素，也是洪水危害的主要原因。解决黄河的洪水泥沙问题，须采取综合措施，即按“上拦下排，两岸分滞”的工程体系调控洪水，按“拦、排、放、调、挖”综合处理和利用泥沙，其中的“挖和放”就是通过先进的挖沙和输沙设备在主河槽中挖沙疏浚，改善河势增大排洪能力，挖出的泥沙淤积在大堤背河一侧，用来加固大堤。1997～2004年实施的三次挖河固堤及口门疏浚试验工程，就是对解决黄河洪水泥沙问题综合措施中“挖和放”治理方略的具体实践。

1 挖河固堤工程的概念

挖河固堤工程，就是开挖黄河下游河道主槽淤积的泥沙，用其加固两岸大堤，淤筑相对地下河，同时起到疏浚河道主槽，使河底高程降低，加大主槽过洪能力，行洪顺畅，加固大堤的目的。

2 工程建设的必要性

在黄河下游主河槽中长期挖取相当数量的泥沙，减缓河道淤积，增大河道排洪能力，同时利用开挖出的泥沙淤背固堤，逐渐形成“相对地下河”，是变被动为主动的治河措施。特别是河口河段在其他措施的配合下，有计划地进行挖河疏浚，在一定水沙条件下发生沿程和溯源冲刷，不仅有利于现行河口流路的通畅和稳定，而且对河口以上局部河道将起到一定的减淤作用。实施挖河固堤工程是河口治理的重要措施。

3 挖河固堤工程河段选择

考虑到小浪底水库建成后，陶城铺以下窄河段和河口段仍然可能会继续发生淤积，挖河固堤工程的重点是陶城铺以下的窄河段及河口段。挖河宜选择在淤积严重、对河道排洪输沙影响较大、对河段淤积起着不利影响的河段。根据河口河段冲淤演变的特点分析可知，河口段淤积延伸，使侵蚀基面抬高，河道比降变缓，导致溯源淤积。反之，则产生溯源冲刷，因此挖河固堤工程先在河口段河道进行。

4 挖河固堤工程施工方式选择

挖河固堤工程施工方式分为旱挖和船挖。

4.1 旱挖

旱挖方式即在开挖河段上首拦河筑坝，造成黄河断流的情况下，利用泥浆泵以及挖掘机与自卸汽车组合的施工方式挖河。这种施工方式优点：工效高、使用灵活、单价低、受气候影响小、对周围环境无污染，便于观测、研究挖河效果。缺点是影响开挖河段以下工农业用水，调水难度及施工风险大，施工过程中整个开挖河段的河道内形成相互交错的河流状态，施工结束后，河道形成“三高两低”的形态，出现局部河段不能完全按设计河槽过流的情况。旱挖方案关键问题：一方面施工区不能有大的水流通过；另一方面水力冲挖机组有需要一定的水源。这需要有关部门统筹安排，加强水量调度，控制下泄流量控制在一定范围内。

施工分造浆和输送两个过程，造浆由清水泵吸水加压后通过输水管道送至与之相连的水枪，再由人工操作高压水枪水力冲击切割泥沙，使浆液达到输送浓度。送浆是利用水力冲挖机组吸运至集浆池，最后由主泥浆泵同步将所集泥浆抽吸加压送至大堤背河淤筑区。开工前在挖河段上首修筑临时拦河坝（挡水围堰），设虹吸管抽水向开挖段输送，以保证施工用水。在开挖河段首先沿深泓线开挖子槽，形成送水通道，施工期间各工段根据河床变化情况自行修筑临时挡水导水围堰，但各施工作业面不得阻断子槽，影响下游工段用水。

4.2 船挖

船挖方式即在动水中实施，在黄河不断流的情况下，用组合泵和挖泥船等设备进行挖河疏浚。虽然船挖对黄河流量、流速和水深要求较高，但自1999年黄委实施统一水量调度至今，黄河已实现十多年连续不断流，且下游的利津水文站流量最小都在50m3/s，总结多年来调水调沙的经验，船挖施工已具备条件。

根据《疏浚工程施工技术规范》，船挖宜采用前进定深摆动式开挖方式，当流速小于0.5m/s时，宜采用顺流开挖；当流速不小于0.5m/s，宜采用逆流开挖。当施工区挖前水深不足，挖泥船施工受限制时，应先挖浅段，由浅及深，逐步拓宽加深。分条施工时，分条的宽度与挖泥船一次开挖的宽度相适应。为避免船只相互干扰，宜采用单船进退法施工。

5 三次挖河固堤工程具体实施概况

1997～2004年为稳定清水沟入海流路，减缓尾闾（江河河道的下游）河道淤积延伸抬升速度，减少对上游河道不利反馈影响，实施了三次挖河固堤及口门疏浚试验工程三次工程挖河地点分别为朱家屋子—6断面，义和险工—朱家屋子和纪冯断面—义和险工，共计挖河长度30.5km，利用挖河的泥沙固堤长度24.84km。

6 挖河固堤工程实践总结

通过对三次挖河河段冲淤变化过程监测和各水位站水位变化的综合分析，挖河固堤工程效果主要表现在如下几个方面：

挖河固堤工程在挖河段上下游一定河段范围内引起了溯源和沿程冲刷，其影响程度为越靠近挖河段越强，随着距挖河段距离的增大而减弱。挖河工程具有减缓河道淤积发展趋势、加大河道输水输沙能力的作用。

由于挖河固堤工程使挖河段平均河底高程降低，使挖河段及其上下游河段一定范围内的同流量水位在挖河后有不同程度的降低，1000m3/s流量下的水位降幅在0.4m左右，因此挖河工程具有降低挖河段及其上下游一定河段同流量水位的作用，对减轻防洪压力具有重要作用。

通过对监测河段河道断面形态的变化分析，挖河固堤工程具有使挖河段及其上下游河段河道宽深比减小、河道断面形态变好、稳定河道主槽的作用，具体表现为宽深比向减小方向发展，减小幅度多在1.0～3.0m范围，河道滩槽差向增大方向发展，增大幅度多在0.25～0.4m之间，河道主槽向窄深方向发展。

挖河的效果不仅体现在使挖沙河段直接减淤上，更主要的表现是对上下游河道的减淤作用。挖河不仅在挖河期间引起监测河段的冲刷，而且在挖河后一定时期内，对其上下游河道仍有一定的冲刷影响，这种影响的时效性一般为1.5～2年。

挖河固堤工程不仅改善滩地横比降及二级悬河不利局面，还加固大堤，提高堤防抗洪能力。

7 结束语

在黄河下游实施挖河固堤工程，是项前无古人的伟大事业，三次挖河固堤的实践及观测研究表明，在黄河下游窄河道进行挖河疏浚，起到了降低河床、减缓淤积的作用，同时利用挖河疏浚的泥沙淤宽加固大堤，提高了大堤的整体稳定性和抗渗透破坏的能力，背河堆沙区经包边盖顶后可以开发利用，将原来的荒地改造为能够开发利用的淤背区。所以挖河固堤是黄河下游窄河段防洪减淤的重要措施，对黄河河河口地区防洪与经济建设发挥了较好的作用，具有明显的工程效益、经济效益、社会效益及生态效益。