黄河现行入海流路相对稳定行河近40年的原因及发展趋势

2015-01-26王开荣于守兵

中国水利 2015年17期

王开荣，于守兵

（黄河水利科学研究院，450003，郑州）

自1855年6月黄河于铜瓦厢决口改道、夺大清河自山东入海以来，黄河河口共经历了10次摆动改道，在人民治黄前的前6次改道中（不含1855年6月第1次改道），除1929年8月纪家庄改道系人为扒口外，其他5次改道均系伏汛或凌汛漫溢决口。根据统计，在1976年5月人工改道清水沟流路之前的9条流路中，行水时限最长为19年，最短3年；累计实际行水历时为87年，每条流路平均行水历时为9.7年。基于此，20世纪80年代初便产生了黄河河口入海流路“十年一改道”的直观评价。自1976年5月伊始黄河入海流路进入清水沟时期，截至2014年12月，已累计行河38.6年（若除去1976—1999年全日断流天数894天，实际行河为36.1年）。清水沟流路由此成为1855年以来实际行河历时最长的一条入海流路。那么，如何看待黄河现行入海流路亦即清水沟流路相对稳定行河近40年的客观原因，并预测其未来的发展趋势，是事关21世纪黄河河口综合治理方向的重大命题，必须给予明确把握和科学认识。

一、现行入海流路相对稳定行河近40年的原因

1.河口堤防设防标准提高

1976年在改道清水沟之前，黄河河口有关堤防的工程标准按西河口水位10 m设计。1992年原国家计委批复的《黄河入海流路规划报告》则明确了 “当西河口水位达12 m时，再根据当时河道状况及油田开发需要决定改走北汊1或抬高西河口水位继续走现行河道”。显然，河口堤防设防标准的大幅度提高，对清水沟流路行水年限的延长提供了巨大的发展空间。

资料统计结果表明，1996年清水沟流路河口河段的水位达到了史上最高值，其中西河口水位为9.75 m（3000m3/s），较改道初期的 1976年升高了1.53m。期间，河口年均来沙约6.344亿t，年均水位升高值为0.077 m。据此可以推算得出：在河口堤防标准提高2.0 m的情况下，河口流路的使用年限至少要延长26年；更何况，1996年以来至2013年，河口年均来沙仅为1.668亿 t，较 1996年前的6.344亿t有大幅度减少，其年均水位升高速率将会远低于0.077 m。因此，其实际延长的使用年限将不止26年。

同时，河口堤防设防标准的提高亦意味着在现行清水沟流路达到改道标准时，其所允许的入海流路河长将有大幅度增加，相应的滨海容沙体积亦将巨量增大。若按黄河河口流路末期（意指濒临改道的演变后期）水面比降1.15‱考虑，在提高设防水位2 m的情况下，现行清水沟流路在达到改道标准时其流路河长将多延长17.4 km，据此增加的滨海区容沙能力至少在100亿m3以上。因此，也就相应加长了现行清水沟流路的行河年限。

2.河口河段持续断流

现行清水沟流路自1976年行河以来至1999年的24年内，有19年发生断流现象。累计断流时间高达1 036天，约合2.84年，其中全日断流894天，间歇性断流142天。河口断流不仅意味着清水沟流路相应延长了近3年的行河时间，更重要的是断流期间由于缺乏泥沙供给，河口岸线的淤积延伸亦会处于停滞状态，甚至发生蚀退现象，从而遏止了河口水位的持续上升趋势，进而延长了流路的使用年限。

3.清8改汊工程

1996年汛前，应胜利石油管理局利用黄河泥沙淤海造陆、变垦东12海域油区石油的海上开采为陆地开采的要求，有关部门在河口清8断面以上1 050 m处实施了人工改汊工程。改汊工程的实施使得黄河入海流程较原河道缩短16.6km，由此引发的河口河段溯源冲刷现象大幅度减缓了河口河段的水位升高速率。研究结果表明，1996年清8出汊后，汊河开始行水的7月中旬至9月中旬2个月的时间内，利津以下河道全面发生冲刷；其中利津至西河口河段冲刷830万m3，西河口至清7河段冲刷1 440万m3。1996年汛后，利津、一号坝、西河口、丁字路口四站2 000 m3/s流量水位较1995年10月分别下降了0.33 m、0.4 7m、0.61m、0.97 m，其溯源冲刷的影响范围直达西河口以上50 km。显然，清8改汊工程的实施对延长清水沟流路使用年限也起到了至关重要的作用。

4.小浪底水库运用

小浪底水库自1999年9月开始蓄水运用至2012年10月的13年时间内，入库沙量为42.411亿t，出库沙量为8.692亿 t，拦蓄泥沙数量达33.719亿t。若按进入黄河下游的泥沙有73%（1950—2000年实际统计比例）输送至河口地区计算，河口河段在此期间减少来沙数量约为24.6亿t。依据黄河水利科学研究院建立的“河口来沙量—流路河长—水位”三者之间的相关关系式，可大体得出：在河口来沙数量减少24.6亿t的情况下，西河口3 000 m3/s水位的升高幅度将削减近0.9m。与此同时，随着2002年7月小浪底水库的调水调沙运用，黄河下游发生全面冲刷，河口河段也不例外。统计分析表明：河口河段利津、一号坝、西河口三站2013年的3 000 m3/s水位分别较2001年下降了 1.30m、1.08m、0.99m。上述数据足以说明，小浪底水库的建成运用对河口河段的减淤作用十分显著，对现行清水沟流路使用年限的延长起到了无可替代的关键作用。

综上所述，不难理解现行清水沟流路行河时间之所以长达近40年，在于其行河过程中堤防标准的提高、河口频繁断流、人工干预出汊和小浪底水库的拦沙运用。在未来一个时期内黄河河口的演变进程中，上述特殊因素的影响将逐步减弱或消失，清水沟流路未来行河年限的持续延长不容乐观。

二、未来黄河入海流路淤积延伸乃至摆动改道的趋势不可避免

黄河口未来的演变趋势如何，取决于未来的水沙条件和人类活动对整个河口三角洲系统的干预程度。可以预见，受来沙数量大幅度锐减、河口入海泥沙的堆沙范围（宽度）成倍增加等因素制约，未来清水沟流路演变的剧烈程度包括三角洲岸线的整体外延速率、河口河段水位升高速率等都将进一步趋缓。但即使如此，未来黄河入海流路淤积延伸乃至摆动改道的趋势仍不可避免，理由如下：

1.黄河水少沙多的特性不会改变

进入21世纪以来，入海径流含沙量急剧降低至8.61 kg/m3（2000—2013年），这与小浪底水库初期的拦沙运用有密切关系。但尽管如此，其年均含沙量仍达到国内外其他典型河流的16～120倍，如密西西比河含沙量为0.54 kg/m3、泰晤士河 0.08 kg/m3、塞纳河0.08 kg/m3、长江0.46 kg/m3、珠江0.15～0.29 kg/m3、钱塘江 0.17 kg/m3、大辽河 0.17 kg/m3、鸭绿江 0.07 kg/m3、闽江0.10 kg/m3等。根据有关规划研究成果，考虑小浪底水库运用，黄河河口多年平均来水来沙量分别为187.21亿 m3、5.31亿 t，其中前 20年（2000—2020年）平均为 205.4亿 m3、3.85 亿 t，后 60 年（2020—2080 年）平均为 181.14 亿 m3、5.79 亿 t；考虑小浪底、古贤水库运用，多年平均来沙量为 187.09亿 m3、4.92亿 t，其中前 20年平均为 205.4 亿 m3、3.85 亿 t，后 60年平均为 180.99亿 m3、5.28 亿 t，若换算为含沙量，则后60年的含沙量将维持在29.2～32.0kg/m3。很显然，在未来相当长时期内，黄河入海径流水少沙多的矛盾将依然突出。

2.黄河河口弱潮陆相的性质不会改变

20世纪80年代以来，不同学者从不同专业角度曾对黄河河口进行过分类定位，比较典型的包括弱潮陆相型、三角洲型之摆动型、弱混合陆相型、高度分层陆相游荡型、河流作用优势型、有拦门沙的摆动型等。上述分类结果尽管有所差异，但均不同程度地凸现了黄河河口属于弱潮陆相型、入海径流在河口演变过程中占主导地位、尾闾流路频发游荡与摆动的基本特征。这也表征着在黄河入海径流水沙条件没有发生质的改变的情况下，黄河河口“淤积、延伸、摆动、改道”的基本规律不会改变。

3.常态下径流及海洋动力输沙能力难以输送河口来沙至外海区域的结果不会改变

黄河河口泥沙外输能力所涉及的区域在感潮段以下，其顺河长度基本上在50～60km之间变化，顺海岸宽度按测验区域考虑最宽可为70 km。该河段水流动力的趋弱是必然的，其原因有潮汐顶托、口门逐渐加宽、河口门分汊、盐水絮凝等。这些因素既是人工干预难以逾越的客观因素，也是导致口门区域拦门沙堆积体存在的原因。因此，该区域泥沙的沉淤是必然的和难以改变的客观存在。进入滨海区的泥沙在海洋动力作用下，伴随着水流含沙浓度的冲淡，泥沙或沉积，或悬浮，其扩散和运移要受潮流、风海流、波浪、海洋激流、余流和环流等诸多因素的综合影响，并决定了进入河口感潮段以下区域（包括滨海区域和外海区域）泥沙的输移和沉积分布特征。实测资料表明，1950年以来，在统计时段的50多年内，黄河河口累计来沙389.14亿t，其中输往外海的数量为114.093亿t，占整个时段来沙量的29.32%；多年平均状态下，海洋动力的输沙能力为每年2.26亿t。但是，以涨潮流为主的沿岸流不可能将较粗的泥沙输往外海，只是沉移至附近的海区；同时部分细颗粒泥沙沉积于沿岸的凹湾，真正输往外海的泥沙绝大部分是粒径极小的部分。因此，在来沙量很少的情况下，尽管河口三角洲岸线暂时可表现为不再继续淤长甚至处于蚀退的状态，但仍有部分粗泥沙沉积在陆上和滨海区域，而成为未来岸线造陆的潜在因素。

由此不难看出，在现状条件下感潮段以下口门区域和相关滨海区域，水动力（径流动力和海洋动力的耦合动力）尚不具备把入海泥沙全部输送至外海区域的能力。在未来河口来沙量达5亿t之巨的情况下，欲遏制黄河河口淤积延伸乃至摆动改道的发展趋势显然是不现实的。1996—2007年，在河口年均来沙量仅为1.878亿t的情况下，河口口门仍外延达11 km；其中，2004年7月河口尾闾河段还发生了一次较大尺度的自然分汊摆动。所有这些，都充分昭示了未来黄河河口仍会呈现淤积延伸乃至发生出汊摆动的必然性。

基于上述分析，有关科研院所对现行清水沟流路未来的使用年限进行了预测计算，结果表明，当西河口10 000 m3/s的水位达到12 m改道标准时，此时清水沟流路西河口以下的末期河长将达到76.9km；在考虑小浪底、古贤水库运用，多年平均来沙量为4.92亿t的情况下，清水沟流路的使用年限将在2042—2052年间。

三、结语

黄河河口是世界上最复杂、最难治理的河口之一，对其开展的研究和治理实践极富挑战性。科学认识和明确现行入海流路相对长期行河近40年的客观原因，把握和顺应黄河河口淤积、延伸、摆动、改道的基本演变规律，是新形势下对黄河河口实施行之有效综合治理的根本前提。国务院2013年3月批复的《黄河流域综合规划》在涉及黄河长治久安的重大战略措施时特别强调：“要科学进行河口治理。为了尽量减少河口淤积延伸对下游河道的反馈影响，要继续进行现行流路尾闾河道的治理，科学使用清水沟、刁口河、马新河等入海流路，合理使用海域容沙空间；继续进行拦门沙治理，充分发挥海洋动力输沙能力。”显然，加大现行流路尾闾河道的治理力度，切实做好流路规划及其预备流路的保护工作是当前时期黄河河口综合治理开发的中心任务。

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