黄河刁口河备用流路现状及保护工程措施探讨

王开荣，李 岩，于守兵，王万战

（1.黄河水利科学研究院 水利部黄河泥沙重点实验室，450003，郑州：2.华北水利水电大学水利学院，450045，郑州）

黄河刁口河备用流路现状及保护工程措施探讨

王开荣1，李 岩2，于守兵1，王万战1

（1.黄河水利科学研究院 水利部黄河泥沙重点实验室，450003，郑州：2.华北水利水电大学水利学院，450045，郑州）

分析了现状条件下黄河河口刁口河备用流路主槽的泄洪排沙能力及其河流功能，探讨了实施刁口河备用流路保护工程的目标和实施标准，围绕和针对刁口河备用流路保护工程体系的构建、布局、运行方案、保障措施等内容进行了初步研究论证，并对流路保护工程的发展前景进行了展望。

备用流路；河流功能；保护工程；刁口河；黄河河口

设置和启用黄河河口入海备用流路，既是顺应黄河河口 “淤积、延伸、摆动、改道”基本演变规律的客观要求，也是未来保障黄河河口乃至黄河下游防洪安全的关键步骤和战略举措。鉴于此，早在1992年，亦即在清水沟流路行河16年后，国家计委就对水利部黄河水利委员会编制的《黄河入海流路规划报告》（计农经〔1992〕1842号文）进行了批复，确定近期要将刁口河、马新河作为备用流路加以管护。2008年,由黄委编制上报的《黄河河口综合治理规划》，对刁口河、马新河和十八户3条流路又进行综合比较，认为在清水沟流路充分行河后，宜优先使用刁口河流路；其后，2009年和2013年，国务院先后正式批复了《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》和 《黄河流域综合规划》，两规划均不同程度地强调了刁口河、马新河、十八户等备用流路的设置和启用问题。

保持和维系备用流路的河流功能是设置和启用备用流路的重要前提和先决条件，然而在现状条件下这一境况并不乐观。以刁口河备用流路为例，截至目前，该流路已停止行河40余年，期间受自然因素侵袭、人类活动干预以及引水泥沙淤积等诸多因素影响，其河道轮廓日渐模糊，行河功能逐步萎缩，个别区段的过流能力已不足10 m3/s,同时，生态环境也日趋恶化。针对这一情况，有关专家学者曾相继提出了诸多保护备用流路河流功能的相关对策和建议，但这些对策建议往往只是停留在管理层面，而未考虑工程层面的相关举措。2010年6月，黄委联合有关部门正式启动了黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水试验，使刁口河流路在沉寂34年后首次实现全线过水，至2015年7月已连续6次实施刁口河流路恢复过水试验。过水试验的开展及运行，对于改善黄河三角洲北部区域自然保护区的生态无疑具有无可替代的重要作用，同时对于恢复和保护备用流路的河流功能亦有一定的积极影响和作用，但这些影响和作用尚不足以从根本上扭转备用流路河流功能日渐萎缩的发展态势，必须采取符合黄河河口实际的行之有效的工程举措方能加以解决。基于上述考虑，本文以刁口河备用流路为实施背景，就其河流功能的现状及其保护工程措施进行研究探讨。

一、刁口河入海备用流路河流功能现状

1.现状条件下刁口河备用流路主槽泄洪排沙能力分析

（1）泄洪能力

目前，刁口河备用流路自罗家屋子闸至口门全长约49 km，受自然因素和人类活动双重影响，其滩地范围已无过洪能力且难以区别和分辨，因此仅对其主槽排洪能力进行初步计算。根据该备用流路主槽的不同地形特征和比降、糙率情况，可分为7个不同河段计算其现状河道主槽过洪能力，从计算结果可知：现状工程及河道情况下，刁口河不同河段河道的过洪能力有所不同，其变化范围介于82～1 328 m3/s之间，其中罗孤公路—西崔拦河坝与河孤公路以下8.1 km两个河段过洪能力相对较小，分别为82 m3/s和343 m3/s，其余河段均在490 m3/s以上。

另外，自罗家屋子引黄闸至入海口全长约49 km，分布有横跨河道的主要交通道路7条，即东港高速公路、孤罗路、西崔路、孤河路、九分场西路、桩埕路、油田生产路，其桥涵过流能力分别为700 m3/s、30 m3/s、30 m3/s、40 m3/s、30 m3/s、50 m3/s、10 m3/s。横跨河道的土石坝有4座，其设计过流能力介于5～10 m3/s之间。

由此看出：现状河道情况下，刁口河流路主槽过流能力普遍较小，主河槽、穿河公路桥涵及拦河坝的最小过流能力分别为39 m3/s、10 m3/s和5 m3/s，而且过流大小主要受穿河建筑物的限制。

（2）排沙能力

依据现状条件下刁口河备用流路的主槽过流能力现状，利用输沙公式中的清水输沙公式和基于河口河道冲淤的临界水沙条件（即利津站来沙系数约为0.01），可分别得出刁口河流路不同河段河道主槽的输 （排）沙能力。经分析认为：利用清水输沙公式和基于河口河道冲淤的临界水沙条件分别得出的输沙能力数值非常接近，而且在现状条件下刁口河流路的输（排）沙能力十分有限，除罗家屋子—罗孤公路河段外，其他河段基本维持在8 kg/m3以下。

需要说明的是：2010年6月，为应对黄河三角洲生态调水暨刁口河流路恢复过水试验，有关部门对刁口河备用流路的局部河段曾进行过必要的改造，但这些改造规模相对较小，对于整个刁口河备用流路的排洪输沙能力而言，其影响十分有限。

2.备用流路河流功能现状及其影响因素

刁口河入海备用流路同现行入海流路（清水沟流路）一样，是黄河流域系统的有机组成部分，应该具有河流系统所具有的一切基本特征，即以生命体的形式存在，拥有完整的水系通道，并以流动为运动特征，与生物共存共生。利用表1所列的河流功能评估指数和指标要素的统计计算方法，结合刁口河备用流路的实际，可大体估算出其功能评估指数总分不足30分，其中水文、河流形态结构、河岸带、防洪安全、供水、输沙调节等功能均濒临衰竭状态，并由此导致备用流路的河流功能几近消失殆尽。

表1 河流功能评估要素

长期闲置且没有持续性行河是造成刁口河备用流路河流功能日渐衰竭的主因。除自然侵袭外，相关人类活动更是加剧了备用流路河流功能逐步衰竭的过程。据不完全统计：目前备用流路范围内拦河工程和河道沟渠开口众多，河道内共有13道拦河坝；胜利油田相继投入开采的油田和区块多达10个，并附属建设有大量的油气生产、电力、通信及生活后勤保障设施；当地已开垦、开发的耕地、林地、畜牧种植用地、盐业和养殖业占地等合计超过2万hm2；可以预见，随着今后黄河三角洲经济社会的持续发展，人类活动对备用流路河流功能的削弱将进一步加剧，影响效应将进一步显现，若任其发展，必将对未来刁口河备用流路的启用造成极大被动和困局，甚至贻误未来河口综合治理的进程。

尤其需要指出的是：40余年来刁口河备用流路没有修建与之相适应的行之有效的保护性工程措施，也是其河流功能日渐衰竭的主要根源之一。换言之，对于刁口河备用流路河流功能的保护，单纯停留在水行政管理或者非工程措施的层面已难以奏效，必须采取与工程措施相结合的方式才有可能从根本上解决这一问题。

二、实施刁口河入海备用流路保护工程的目标及其实施标准

实施刁口河入海备用流路保护工程的最终目的是恢复、维系和保护河流功能。就具体目标而言，就是要在河口地区修建一定规模的水沙调控枢纽工程，将刁口河流路作为与现行清水沟流路并存但规模相对较小的入海水沙通道，以期能够对进入河口地区的水沙资源乃至洪水进行综合调配，进而实现对刁口河备用流路河流功能的有效维系和保护。

刁口河入海备用流路保护工程的实施标准，是指在实施保护工程措施后，在保障其行水安全前提下，备用流路河道主槽能够敞泄径流的最大流量，可以用堤防标准、主槽过水断面面积、河道纵比降大小等具体指标进行表征。对于此，目前尚无有针对性的科学论证结果。事实上，自20世纪80年代中期开始，有关学者和科研规划部门就曾基于刁口河备用流路不同的运用功能定位对其泄流规模（标准）进行过分析探讨，得到如下两点基本认识：①在刁口河备用流路正式启用之前，可作为水沙调控及分洪通道加以开发和利用；②预期的刁口河备用流路近、中期运用规模或标准范围多以0～3 000 m3/s区间为主。需要指出的是：其研究刁口河备用流路运用标准范围是基于不同运用功能定位的流路运用规模，而非其流路保护工程的标准。

刁口河入海备用流路保护工程标准的制订事关保护工程的规模、布局和运用方案，必须慎重决策。如果其选值过大，则可能造成投入巨大，维护困难；运用概率较小，造成闲置浪费；对分水口上下游河道的冲淤影响较大，影响险工堤防和河道整治工程管理。反之，若选值偏小，则起不到应有的保护刁口河泄洪排沙功能的作用；而且在发生高水位洪水时，其分洪、分沙数量有限，作用同样不会明显。

综合考虑如下几个方面的因素：①现状条件下刁口河备用流路主槽的最大泄洪能力约为1 300 m3/s；②假定刁口河流路河道改造后的断面形态与利津断面类似，依据最小不淤流量的理论计算式，可得到刁口河备用流路不淤的最小流量约为1 700 m3/s；③根据实测资料统计，河口利津站2000—2014年日均流量大于 3 000 m3/s的总天数累计为90天，年均6天，这种大流量出现概率相对较低的水沙情势在未来长时期内或将持续存在，也就决定了刁口河备用流路欲实施较大规模（超过3 000 m3/s）的分水或分洪极不现实。同时，为保证现行清水沟流路有足够的输沙用水量，即使河口利津站出现大于3 000 m3/s的流量，刁口河备用流路的分水规模也不宜超过1 500 m3/s，以避免分水口以下现行流路河道淤积的相对加重。基于以上分析，建议刁口河备用流路保护工程实施标准以不超过1 000 m3/s为宜。当然，该实施标准的制订还须充分考虑经济投入的合理性以及工程实施对三角洲相关区域经济社会发展和自然生态系统的影响问题，所有这些，均有待于进一步开展深入研究。

三、刁口河入海备用流路保护工程体系的构建、布局和运行方案

1.保护工程体系的构建

刁口河入海备用流路保护工程体系主要由导流引水工程、河道整治工程、堤防围堤工程和河道水库工程构成，不同工程具有不同的功能，并在相关保障措施支撑下得以实现，见图1。

2.保护工程的建设内容及布局

刁口河入海备用流路保护工程的基本布局如图2所示。其中导流引水工程位于刁口河备用流路的上端，主要包括分水闸和导流附属设施；河道整治工程的实施将贯穿于整个刁口河流路，建设内容主要包括流路河道主槽的清障、疏挖、疏通以及河道范围内相关工农业基础措施的改建等，最终形成设计拟定的过水断面面积；堤防围堤工程应根据刁口河历史上的最高洪水位或者设计洪水位所确定的位置和范围予以修筑；河道水库工程应视流路范围内的地形、地貌、地质情况，选择2～3处适宜位置进行修建，且拦水坝采用橡胶坝形式。

3.保护工程的运行方案

保护工程的运行方案主要包括运行时机、运行规模和运行方式，初步考虑如下：

①关于运用时机，在保护工程建设完成后，以保障备用流路河道不断流为原则，应保持不间断的持续运用。

②关于运行规模，应根据利津站来水流量的大小实施动态调整，可分为三级规模。一级规模：当利津站流量介于50～100 m3/s区间时，应优先保证现行流路的最小生态流量亦即50 m3/s下泄。二级规模：当利津站流量介于100～3 000 m3/s区间时，备用流路的分水流量可适当加大至50 m3/s以上，但不宜超过500 m3/s。三级规模：当利津站流量超过3 000 m3/s时，备用流路的分水流量可加大至1 000 m3/s。

③关于运行方式，当运行规模处于一级、二级水平时，河道水库将视来水流量的大小，处于一定比例的敞泄状态；三级规模时，河道水库将完全处于敞泄状态，即水库已无蓄、滞水作用，来水径流将无障碍通过备用流路河道全部下泄入海。

上述运行规模和运行内容的提出，只是初步建议和设想，是否符合客观实际和科学合理，尚需今后进一步分析论证。

图1 刁口河入海备用流路保护工程体系

图2 刁口河入海备用流路保护工程布局示意图

四、刁口河入海备用流路保护工程实施及运用的保障措施

1.开展备用流路保护工程关键技术研究

在进一步掌握目前黄河口各条备用流路行河功能现状的基础上，应尽快开展入海流路停止行河后的河道萎缩演化过程及影响机制研究；结合备用流路的实际，引进、借鉴、吸收和创新包括导流技术、疏浚技术、筑堤技术、橡胶坝建设与运用技术在内的多项关键技术；研究和探讨不同水动力环境条件下的河口河道高效输沙技术等，从而为备用流路保护工程的实施提供坚实科技支撑。

2.编制备用流路管理保护专项规划

充分调查备用流路范围内的人口、房屋等生活设施、农林牧副渔发展、油田开发及附属设施、其他工业设施、水利设施、交通设施、湿地自然保护区分布以及包括GDP在内的经济社会发展状况。全面阐述构建备用流路保护工程体系的必要性和紧迫性；围绕备用流路保护工程实施的总体目标，保护工程的具体形式、布局及运用方案，工程实施对黄河下游防洪安全、河口三角洲经济社会发展和生态环境的影响，工程实施的保障措施，保护工程建设的资金投入、渠道来源与实施效果等内容开展专项规划，并报请上级主管部门审批。

3.严格执行《黄河河口管理办法》

2004年10月，水利部部务会议正式审议通过了《黄河河口管理办法》（中华人民共和国水利部令第21号），并自2005年1月1日起施行。该办法明确了刁口河河道的所辖范围，同时，还就“入海河道（主要包括清水沟河道和刁口河故道）的保护”问题专门作出了一系列规定。因此，严格执行《黄河河口管理办法》，是落实备用流路保护工程建设的重要政策性保障措施。

4.设立备用流路管理专设机构

刁口河备用流路保护是一项复杂的系统工程，其相关保护工程建设和运用管理牵扯到国土资源、水利、石油、海洋、环境保护等方方面面，管理任务极具挑战性、复杂性、艰巨性和长期性，因此，黄委应设立专门的黄河河口备用流路保护管理机构，从人员配备、基础设施建设、水行政执法装备配置等方面强化其管理职能的有效发挥，从而保障其保护工程建设能够尽快付诸实施和合理正常运用。

五、结语

刁口河备用流路保护工程措施的实施，将从根本上遏制备用流路河流功能日渐衰亡的发展态势，而且可以更加有效地保护和维系备用流路的泄洪排沙能力；同时，对于落实国务院先后批复的《黄河三角洲高效生态经济区发展规划》和《黄河流域综合规划》也具有重大现实意义。 ■

[1]赵树军.黄河刁口河备用流路管理机制的建立与实践[J].治黄科技信息，2007（6）.

[2]王新功，王瑞玲，刘波，等.黄河三角洲刁口河生态调水效果评估研究[J].水利水电技术，2011，42（11）.

[3]司敬玲，张月明.黄河三角洲刁口河生态调水实践[J].人民黄河，2013，35（2）. [4]王开荣，等.黄河入海流路的不同运用模式及其影响效应[J].中国水利,2011（20）.

[5]王春华，张娜，何敏，等.黄河刁口河流路恢复运用目标与时机[J].人民黄河，2016，38（3）.

[6]敬正书，索丽生.解读《黄河河口管理办法》《入河排污口监督管理办法》[J].中国水利，2005（2）.

责任编辑 韦凤年

Functions of backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary and its protection works//

Wang

Kairong,Li Yan,Yu Shoubing,Wang Wanzhan

Current situation of backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary has been evaluated,in terms of flood and sediment discharge capacity of main channel as well as river functions.Discussions are made on objectives and implementation standards of protection works for backup flow route of Diaokouhe River in Yellow River Estuary.Studies are also made on formation,layout,operation options and safeguarding measures of protection works as well as its development trend in the future.

backup flow route;river functions;protection works;Diaokouhe River;Yellow River Estuary

TV882.1+TV856

：A文章编号：1000-1123（2017）01-0015-05

2016－09－12

王开荣，教授级高级工程师，研究方向为河流河口演变与治理。

国家自然科学基金资助青年科学基金项目（项目批准号：51409111）；黄河水利科学研究院基本科研业务费专项项目（项目批准号：HKY-JBYW-2016-27）。