黄河三角洲自然地理特征及其安全评价*

2013-02-15庄怀鹏

通化师范学院学报 2013年2期

关键词：黄河三角洲黄河灾害

庄怀鹏

(山东省滨州市安全评价中心，山东滨州256600)

黄河三角洲高效生态经济区包括山东省的东营市、滨州市，潍坊市的寒亭区、寿光市、昌邑市，德州市的乐陵市、庆云县，淄博市的高青县和烟台市的莱州市.本文以黄河三角洲高效生态经济区为研究范围，对研究区水文地质特征及其安全性问题进行了研究.

1 研究区自然地理特征

1.1 水文气象

黄河三角洲为温带大陆性季风气候，雨量小，变率大.气温比较适中，年均温为11.7～12.6℃，极端最高温度多出现在6月，极端最低温度多出现在1月中下旬或2月上旬.年平均风速4m/s左右，以3～6月最大.降水分布不均匀，主要集中在夏季.主要灾害性天气为暴雨、大风、冰雹及风暴潮.

除黄河外，另有海河水系及小清河水系，主要有徒骇河、马颊河、德惠新河、小清河等河流.河流为三角洲形成提供了丰富沙源，河道、河口、尾闾和河床的变化使泥沙沉积速度加快[1].海洋动力对黄河三角洲表现为强烈的冲刷、侵蚀和再沉积.黄河口处很少受台风影响，波浪以风浪为主.总体而言，黄河口的波浪、潮波和潮流不是很强，大部分沉积物得以保存，有利于黄河三角洲的发育.

黄河具有水少沙多、水沙异源、高含沙量输沙特征.沙源集中在黄土高原地区，使黄河输沙主要集中在几个主要的大沙年，甚至集中在几场大洪水过程内.年水沙的不同组合，对于下游河道的淤积和河口尾闾的演变的有所影响，如是中水大沙年或小水大沙年，则下游河道输沙能力减弱而淤积，尾闾河道淤积，延伸加快.大部分河道遭受了不同程度的污染，主要污染物为石油、镉及挥发酚[2].地下潜水普遍埋深较浅，且矿化度较高.地下水含盐量空间分布不均，以黄河河道为轴沿地下径流排泄的方向，地下水中的含盐量迅速升高.

1.2 地质地貌

黄河三角洲位于华北地台区济阳拗陷的东北部，为自中新生代以来周边被深断裂围限的负向地质构造单元[3].区内分布有埕子口凸起、车镇凹陷、无棣凸起、东营凹陷、埕子口断裂、孤北断裂、胜北断裂、广饶—齐河断裂等构造.济阳断陷盆地在早第三纪堆积了厚几千米的河湖及滨海相砂岩、泥岩夹油页岩及生物碎屑，下第三系被深埋，形成油气田.由于黄河三角洲新堆积体的形成以及老堆积体不断被反复淤淀，造成三角洲平原大平、小不平，微地貌形态复杂，主要的地貌类型有河滩地(河道)、河滩高地与河流故道、决口扇与淤泛地、平地、河间洼地与背河洼地、滨海低地与湿洼地以及蚀余冲积岛和贝壳堤(岛)等，地形比降约为1/8000～1/12000[4].

1.3 土壤植被

黄河三角洲沉积物以粉土为主、粉质粘土为辅，具有高含水量，欠固结，低强度等性质，表现为粉土与软土互层的层序[5-6]，由陆向海，沉积环境中形成软弱层.区域内既有发育较稳定的土壤资源，又有新淤积的土壤资源.土壤类型多，主要有褐土、潮土、盐土、水稻土和砂姜黑土.由于黄河改道和决口泛滥，以及海水经常性的淹没和侧向侵渍，高矿化度的滨海盐渍土分布广泛[7].土壤剖面水盐垂直运动强烈，形成土壤季节性的返盐和脱盐，表现为春季积盐、夏季脱盐、秋季回升、冬季潜伏等季节变化规律[8].

黄河三角洲属暖温带落叶阔叶林区.区内无地带性植被类型，植被的分布主要受水份土壤含盐量、潜水水位与矿化度、地貌类型的制约以及人类活动影响.木本植物很少，以草甸景观为主体.在天然植被中，以滨海盐生植被为主，沼生和水生植被也较多，主要包括芦苇、柽柳、翅碱蓬、獐茅、白茅等.

2 安全性评价

2.1 地质构造复杂，潜在危险性大

黄河三角洲位于郯庐地震带内，东北与燕山渤海地震带、西北与华北平原地震带相邻.地震活动的频度和强度随时间分布不均匀，地震活动平静期与活动期相间分布.l969年7月18日，渤海湾内(N38°12′，E119°48′)发生7.4级地震.1970年以来，现代小震活动主要分布在莱州湾地区及渤海南缘和胜北断裂附近.有关资料表明，无论是历史强震还是现代小震，均显示出沿凹陷区边缘断裂带分布的特点，大地震往往发生于不同方向断裂的交汇地区[9].

黄河滨州段属于弯曲型河段，河底高于堤外地面4～5m，洪水位高于地面8m左右.此段河堤堤身砂性土段占40%左右，而堤基砂性土段占95%.堤基具发生液化的条件.该段大堤有活动性较强的无棣—益都断裂通过，断裂走向北西，是一条规模较大的中强地震构造带.多年来有些专家的研究中曾提出这一地区存在着中强以上地震的危险性.因此对黄河滨州段应引起重视[10].所以，在大量松散沉积物存在的沿海低平原地区，要十分重视强震带来的地面沉降问题.据统计，1969年渤海7.4级地震使利津宁海附近的黄河大堤开裂，河水外溢，造成沉降量在151～158mm，256m长的黄河大堤发生沉陷，沉陷深度达20～30cm[11].

2.2 资源大量开采，次生灾害频发

首先，由于钻井施工会产生井喷现象，在开采井、土炼油厂及石油管线等附近会形成大量落地油，造成对土壤、地表水、地下水及农作物严重污染.其次，地面沉降明显.刘桂仪[12]等研究认为，位于东营市区及附近石油开采区，年平均沉陷量10mm左右，例如孤东、桩西、河口等油田地开发，油田覆盖范围内出现地面沉降的几率接近50%，同时形成了以广饶县稻庄镇为中心和以石村镇为中心的两个降落漏斗.第三，矿产资源开采产生一系列地表次生地质灾害.如，位于莱州市过西镇、柞村镇北寺口-消水庄的金矿露天采坑，形成的堆积体为矿渣泥石流产生创造了条件.

2.3 水沙变化明显，环境问题突出

黄河下游河床及两岸的堤基，当地面振动的强度达到VI度以上时，地下数米以内的砂土可发生液化，产生喷水冒砂、地裂等现象，致使堤基失稳，产生不均匀沉降，从而对建筑物形成破坏.在海洋动力的输沙作用下，巨量的泥沙使尾闾遵循“淤积—延伸—抬高—摆动—改道”的规律进行演变.每次小循环后，在原流路经过之处，堆积起一条河道高地和河口沙坝[13].清水沟流路是现在黄河入海口，其沙嘴随淤进而逐渐向海延伸[14].钓口河海岸带一直处在蚀退状态.

黄河断流及流量减少，使得海水沿河道或由地下侵入含水层，加剧了沿海地区盐渍化的程度，改变了河床的形态.黄河季节性中断淡水向海输运有机质与营养盐的过程，使鱼、虾产卵、栖息环境与洄游路线发生改变，降低鱼虾生产量.另外，平原水库大多建在渗透性较强的第四系全新统松散土层之上，使库区周围浸没并抬升地下水位，从而形成土壤次生盐渍化、沼泽化.

2.4 致灾因子多样性，海洋灾害风险大

风暴潮灾害严重.当出现气旋或倒槽配合北方冷高压天气时，渤海北部、中部和东部海域表层水涌向莱州湾中—西部海域，使莱州湾西南部湾底潮位迅速猛增，从而造成沿海地区持续的大幅度增水，出现较严重的风暴潮灾害.而横向冷高压天气多发生在秋末—早春，适逢北方枯水和天文潮较低或最低期，只要不与天文大潮相遇，造成较重以上风暴潮灾害的机会不多.考虑现有堤防标准，目前防御20～50年一遇风暴潮的标准，对百年一遇的风暴潮作用不大[15].

海平面相对上升.相对海平面上升除直接造成沿海海岸、海堤、挡潮闸等防护工程抗灾功能大大降低，风暴潮灾害破坏力大大增强外，还造成海水倒灌，咸潮入侵，地表和地下淡水水源咸化，土壤盐碱化程度加剧.根据近年来的海岸蚀积状况，现代黄河三角洲海岸可分为弱侵蚀(挑河湾以西)、强侵蚀(刁口河和神仙沟段)和强堆积(现行河口及其两侧)三种海岸类型[16].海岸线的蚀退导致海堤基础淘空，海堤稳定性不足，随时有整体失稳发生溃坝的危险.

海冰灾害不容忽视.黄河三角洲沿海水深较浅，大量的淡水流汇入，海水盐度较低，受西伯利亚南下冷空气的影响，易于结冰.1966年沿海在短时间内封冰离岸边5km，数百只渔船和近1000名渔民被冰封在海上；1969年2～3月特大冰封，进出东风港的船只受阻和遭受损害，海上石油工程设施被破坏.近年来，受极端冷气候影响，海冰灾害致使冬季捕鱼完全停止，阻碍船舶航行，冰封港湾，破坏海岸工程设施，制约了海上石油开发.

在海洋波浪潮流和地震周期性外力载荷作用下，地层强度降低，不稳定的三角洲沉积体，易发生海底刺穿和海底滑坡灾害.