黄河口位于渤海湾与莱洲湾交汇处,东经118°10′〜119°5′,北纬37°15′〜38°,是清咸丰五年(1855年)铜瓦厢决口改道夺大清河入海演变形成的陆相弱潮堆积性河口,由河流近口段、三角洲及滨海区组成,总面积约9000平方公里。河流近口段以河流水文为基本特征,自滨州道旭起,至海口长140公里(1988年10月),水位感潮段一般20公里左右。三角洲1947年前以垦利宁海为顶点,北至徒骇河口,南至淄脉沟口的河流冲积地带,面积约5450平方公里。地势为西南高,东北低,故道两岸高,两故道之间低,岗坡沟洼相间,大致以东北方向为轴线隆起呈扇面状倾斜突向海中,地面高程2〜10米(大沽基面,下同),平均坡降1〜1.5‰。滨海区指三角洲外侧20公里海域,岸线长约180公里①,水深多在20米以内,潮差小,潮界短,潮流速呈椭园长轴基本平行于海岸。
河口地区幅员辽阔,气候良好,自然资源富饶,历史上曾有较发达的农业、盐业及河海航运业。但因黄河每年将大量泥沙输至河口,使尾闾流路长期处于自然淤积、延伸、摆动、改道的频繁状态,三角洲不断扩展,基准面相对升高,洪、凌威胁严重,使河口地区经济发展受到制约。历史上治理河口的议论虽不乏见,但付诸实施者甚少。建国后,河口治理被列入治黄总体规划,布点水文测验,开展勘测调查,巩固强化防洪工程,有计划地控制流路改道,为河口地区经济建设和胜利油田勘探开发提供了有利条件。近年来,黄河三角洲经济战略地位提高,对河口治理提出了更高要求,以稳定河口流路为主题的科学研究在大范围、高层次展开。旨在延长现行流路一一清水沟使用年限的河口疏浚试验已经开始。加深河口演变特性的探索,实现河口综合整治的重任迫在眉睫。
第一章河口演变
第一节流路变迁
一、变迁过程黄河自清咸丰五年(1855年)夺大清河由利津入海以来,因人为或自然因素在宁海为顶点的三角洲扇面上决口、分汊、改道频繁。据历史文献记载和调查统计,决口改道达50余次,其中导致尾闾流路变迁9次(参见图4—1)。各条流路行水情况如下:
(一)清咸丰五年(1855年)六月,黄河在河南兰阳(今兰考县)铜瓦厢三堡(今东坝头)决口。溃水至山东东阿张秋镇穿运河入大清河河道后,流经平阴、东阿、齐河、济南、济阳、齐东、惠民、高苑、蒲台、滨州等地至利津县沿宁海、十六户、薄家庄、台子庄、韩家垣在铁门关以北、肖神庙以下之二河盖牡蛎嘴入海。历时34年,实际行水19年(其余时间系因上游傍决改道而干河,下同)①。
(二)清光绪十五年(1889年)三月,韩家垣漫溢决口,溃水在老鸹岭附近分汊后,又在付家窝附近合股归一,经四段及杨家嘴至毛丝坨以下(今建林东)入海。山东巡抚张曜以其地距海较近而不堵塞决口,在两岸各筑新堤三十里束水中行,历时8年,实际行水5年又10个月。
图4一1黄河河口流路变迁图
(三)清光绪二十三年(1897年)五月,北岭、西滩两地漫决。不久,西滩口门渐被淤塞,大溜全注北岭,溃水由薄家庄南东流,过集贤村转向东南,经左家庄、永安镇、老十五村由丝网口(今宋家坨子)以下团坨子以北入海;另有支汊一股在乱井子(清河村旧址)西北分流,又在羊栏子与三十八户之间合一,历时7年,实际行水5年又9个月。
(四)清光绪三十年(1904年)六月,薄家庄决口,河经青边岭、虎滩嘴、流口、薄家屋子、义和庄入徒骇河下游绛河故道,在太平镇以北老鸹嘴入海。13年后此道淤塞,又在太平镇改行东北经大洋铺、中和堂在车子沟入海;另由虎滩嘴东南、陈家屋子北分出岔河,经大牟里、小牟里、四扣在刘家坨子、韩家屋子以北面条沟(今挑河)入海。民国14年(1925年)又在虎滩嘴分岔向西北岀沾化入无棣由套尔河入海。此次北流入海历时22年,实际行水17年又9个月 (按:有的文献曾以太平镇改道前后作为两次变迁记载)。
(五)民国15年(1926年)6月,八里庄以北(吕家洼)决口,向东北经丰国镇(今汀河)沿铁门关故道及沙子头(刁口河)入海,历时3年。
(六)民国18年(1929年)8月,纪家庄盗掘大堤成口东泄,河经义和村、东张、西双河、民丰、一村等地,初由南旺河(今支脉沟)入海,7、8个月后又在乱井子以南改行东南,至民丰以北入第3次行水故道;一年后又在永安镇以南改向,经下镇由宋春荣沟入海;行水两年后,复在永安镇西南改向青坨子入海。历时5年,实际行水3年又4个月。
(七)民国23年(1934年)8月,合龙处(今涯东村)决口,溃水向东漫流,先由毛丝坨以北老神仙沟入海;后又形成神仙沟、甜水沟、宋春荣沟三路入海形势。民国27年(1938年)7月,南京国民政府派军队在郑州花园口掘堤,黄河改由徐淮故道注入黄海,山东河竭。民国36年(1947年)3月,花园口口门堵复,黄河重归山东仍循甜水沟(过水约七成)、神仙沟(过水约二成)、宋春荣沟(过水近一成)分注渤海。历时19年,实际行水9年又2个月。
(八)黄河归故后的三条入海路线以甜水沟为主。随着时间的推移,该沟淤积延伸,行程加长,比降变小(平均万分之一),河形蜿蜒曲折。相对神仙沟行程较短,比降较大,过水比例逐渐增加,并在小口子村附近形成两河弯顶相向发育,至1953年两弯顶相距仅95米,有自然沟通之势。遂因势利导于当年7月在两弯顶之间开挖引河,促成神仙沟独流入海。历时10年又5个月。
(九)1964年凌汛,罗家屋子以下河道卡冰壅水漫滩,危及河口地区人民生命财产安全。经查勘研究,山东省委授权由惠民地委决定,于1964年1月1日在罗家屋子爆破民坝分泄凌洪,由草桥沟、洼拉沟入刁口河漫流归海。5月,新流路过水六成以上,终成改道刁口河。行水12年又5个月。
(十)1976年5月,经多年筹备改道清水沟计划付诸实施,在罗家屋子进行人工截流成功,炸开西河口引河挡水坝,改由清水沟入海。迄今已逾12年,仍在继续行水。
二、现行流路演变
清水沟是神仙沟与甜水沟之间的洼地,长27公里,地面高程较两侧地势低1.5-4.0米,入海口位于两故道沙嘴间的凹湾处。
(一)河势变化(见图4-2):清水沟开始行河时水流沿引河下泄、顺自然地势向东入海,河面宽2〜3公里,主流位置居中偏南,河势散乱。清4断面以上四股水流显见,但主流过水部位偏重在南防洪堤附近,引起十八公里堤身靠溜成险。1978年春抢修护林挑水坝,截堵南部三股水道,十八公里险工溜势上提变缓,水流并为一股。清4断面以下经历四个阶段,即:1976〜1980年为淤滩造床阶段,最初漫流入海,尔后河势游荡,不断产生汊河,主溜变化不定,入海口门摆动频繁,最大摆动距离达23公里(参见表4-1),沙嘴延伸迅速;1980-1985年,河势渐趋稳定,主槽成单一状态,滩槽高差由0.74米增加至2.35米;1985〜1987年,河道淤积,清7断面以下尤重,拦门沙明显,顺河长4〜5公里,垂直河宽7公里,入海口门不畅;1988年起,为稳定现行流路,改善河口地区防洪(凌)的不利形势,实施调整入海口门,清理河道阻水障碍,修筑导流堤,在尾闾河段进行机船疏浚拖淤和截支强干,同时在西河口至十八公里间修建控导工程,对稳定河势、通畅河门起到一定作用。西河口以下出现单一顺直河槽,1000立方米每秒流量,一般滩唇出水高0.5米左右。清8断面上下河槽宽800米左右,无分汊支沟,低潮时拦门沙水深仍达1.3米左右。
(二)河道冲淤:改道当年水量偏丰,沙量偏枯,利津站最大洪峰8020立方米每秒历时5天,平均含沙量仅12公斤/立方米。艾山以下河道普遍发生沿程冲刷。因改道引起的溯源冲刷也较显著。其后,河口不断淤积延伸,河长有所增加,但因河势发展较好,利津至西河口河道主槽仍保持冲刷(参见表4—2)。西河口以下虽以淤积为主,却在淤滩造床中形成单一主槽。据1987年汛前实测,利津以下河道总长为104公里,比刁口河流路末期河长尚短7公里。利津至西河口河段河床平均高程低于改道前0.31-1.08米;与改道前的3000立方米每秒同流量水位相比,西河口站低0.54米,一号坝站低0.56米,利津站低0.51米。西河口以下河道主槽高程与改道前相比,清1至清2断
黄河清水沟流路河势变迁图图4-2
清水沟流路河口延伸摆动表 表4-1
注:①1976年6〜10月延伸长度11公里;1976年10月〜1978年10月延伸长度5公里。
②“一”为蚀退。
清水沟河道主槽冲淤变化表 表4—2
注:正数为淤积,负数为冲刷。
面低1.0-0.6米,清3至清7断面淤高1.1-1.4米。滩地平均淤高:清1断面1-1米,清2至清6断面2.23-2.73米,清7断面达4.3米。
随着流路冲淤塑造发展,河床纵剖面形态亦相应的自动调整。1986年汛前利津至西河口比降约0.8‰,西河口至清7断面约1.1‰,改道点以下河床仍陡于改道点以上,但差值很小。在来水来沙的作用下,河床横剖面形态亦向窄深方向发展。西河口以下河道过水断面的变化是:清10断面以上主槽宽度由大变小,1976年主槽宽度1206-2980米,1986年缩窄到1000米左右;平槽流量下的断面平均水深由小增大,1976年0.84〜1.92米,1986年后达到1.97〜3.32米。
(三)河口淤积:改道清水沟流路初期入海位置多变,在较大范围内促使岸线普遍外延。1980年后,河道归顺单一,无大出汊摆动,沙嘴呈单一集中形式淤进,宽度在20〜30公里之间,2〜12米水深区的淤积量占观测范围内总淤积量的81%(浅海淤积总宽度为53公里)。1984年实测,浅海水下岸坡形态 (又称水下三角洲)大体分为:0〜2米等深线之间的顶坡段,比降4〜9‰;2〜12米等深线之间的前坡段,比降30〜35‰;12米等深线以下的尾坡段,比降2〜3‰。据统计,采用一2米高程线作为造陆面积的界限时;清水沟行河的1976〜1985年间,河口造陆面积累计为406平方公里,年均43.5平方公里①,入海1亿吨泥沙,平均造陆7.15平方公里。输送至河口地区的泥沙,淤积在河道和12米等深线以内海区的约占利津站输沙总量的80%左右;输至12米等深线以外的约占20%左右。近几年水文测验资料,河口沙嘴突出后,最大潮流速达2米/秒左右,比莱洲湾原潮流速值0.6米/秒显著增大;潮流速方向为涨潮向南,落潮向北,与河口射流方向大体垂直,有利于泥沙向河口两侧的输送。
三、变迁规律
50年代,黄委会水科所及河口水文站等单位开始对1855年以来近口流路变迁进行调查考证。其后,随着资料不断积累和认识逐步加深,特别对神仙沟、刁口河、清水沟3条流路的原型观测成果进行系统分析研究后,认为河口流路变迁基本遵循以下几点规律:
(一)淤积延伸摆动改道是黄河口自然演变的基本形式。每年3〜7亿吨泥沙在河口堆积后,相应改变河流侵蚀基准面高程,导致河床比降变缓,水位升高。达到一定程度后,近口流路势必自寻最小阻力捷径入海,孕育一次尾闾改道。在水沙条件没有重大变化的情况下,一条流路的自然演变周期大体为10年左右。
(二)每条流路行水期间,平面河型演变过程为:改道初期游荡散乱→归股→单一→弯曲→出汊摆动→出汊点上移→再改道散乱。以上发育过程完成后,构成一次“小循环”。几次不同入海流路的“小循环”在三角洲洲面上从中部开始,先南后北横扫一遍后,构成一次“大循环”,三角洲岸线则普遍向海推进一次,导致河口水位进一步上升。
(三)每次尾闾变迁对下游河道的冲淤变化都产生直接影响。一般表现为初期流程缩短,比降变陡,改道点以上发生溯源冲刷,上界可抵刘家园或泺口,距改道点200公里左右。维持几年的低水位状态后,又开始溯源堆积或沿程堆积,河床高程平行上升,同流量水位再度升高,成为下一次流路变迁的前兆(参见表4—3) 。
(四)尾闾流路变迁可以暂缓河口地区防洪防凌压力。河口地区地势低平坦荡,防洪设施简陋,伏汛、凌汛涨水漫滩出险较多,对工农业生产和人民生命财产安全威胁很大,防洪防凌任务十分繁重。但在河口流路发生变迁后,河道边界条件有所改善,口门较为通畅,泄洪(凌)排沙能力增大,一般可以维持几年的低水位状态,减少洪、凌漫滩机遇,缓解防洪防凌压力。如1953年神仙沟独流入海后,不仅战胜1954年出现的7220立方米每秒、1957年岀现的8500立方米每秒等较大洪水,而且战胜了1958年岀现的10400立方米每秒大洪水。1964年元月改道刁口河以后,不几天便缓解了当时的凌汛危机。1975年汛期最大洪水仅6500立方米每秒,且有渔户村分洪口门过水,西河口水位仍然接近10米,河口地区防洪处处吃紧。但在1976年实施改道清水沟计划以后,河口地区同流量水位大幅度下落,当年岀现8020立方米每秒洪水也安然渡过。因此,在河口水沙条件发生重大变化之前,合理安排入海流路,实行有计划的人工干预,是解决河口摆动改道与工农业生产矛盾、减轻重大洪(凌)灾损失的有效措施(参见表4—4)。
河口变化对下游河道影响的幅度、范围及历时表 表4-3
人工干预河口改道情况表 表4-4
第二节海岸线
一、1855年前海岸线形成
黄河三角洲在古地质构造上是河淮凹陷平原的一部分。中新世中期,平原整体下陷,与当时的胶辽古陆解体,利津一带处在渤海凹陷中心的南沿。第四纪(大约200万年前开始)以来,自孟津脱谷而出的黄河及源自太行、燕山之麓的海河水系携带大量泥沙南北交替淤积,逐渐填充了长期以来的地壳下沉而成陆,沉积物厚达500-800米。大约四千年前,冲积扇延伸到泺口以东。至春秋初期(公元前770年前后),利津城西、城南已成陆地凸入海中①,是西周至西汉时期先后称名齐地、千乘郡、蓼城县、湿沃县的地方。
新莽始建国三年(公元11年),黄河在魏郡(今濮阳境)决口改道,至东汉永平十二年(公元69年)王景治河时,自荥阳筑堤千里,导河由千乘入海后,以利津城附近为起点向东、向北展开造陆。西汉至南北朝期间城西地区变化不大。隋至唐末(公元581-907年)的三百多年间,利津一带海岸线外延约30余里,今王庄、盐窝、北岭、董集、坨庄等处均成陆地。至北宋政和元年(1111年),城东增至60余里。金大定二十九年(1189年)城北又增至60余里,海岸线推进到铁门关(今前关村)一带,虎滩、汀河、陈庄、集贤、民丰等地退海成陆②。
金明昌五年(1194年)河决阳武故堤(今中牟、延津一带),形成南北分流,南河夺泗入淮,北河夺大清河(又称北清河)至利津一带入海,继续造陆。至明弘治八年(1495年)刘大夏主修太行堤遏制北流,全黄入淮归注黄海为止,历时300余年,海岸线又推进30余里至老爷庙一带。太平、义和、六合、付窝、西宋、永安等地相继脱海。此后,黄河之水客串利津仅属偶见,造陆剧缓,最终形成现黄河口海岸线。对此古海岸线位置的确定:一是黄委会前左河口水文实验站根据实地调查海堡分布及有关历史文献,参考航测照片判读确认的大体走向是由徒骇河(即套尔河)起,经耿家局子、老鸹嘴、大洋铺、北混水旺、老爷庙、罗家屋子、友林等地附近,至南旺河(淄脉河)全长约128公里;二是南京大学地理系在1965年《黄河三角洲海岸地貌调查阶段报告》中根据“贝壳堤”的分布确定古海岸线的位置是大河口堡、套尔河堡、小沙、鲁西坨子、大洋铺、十二村、李家坨子、二八闾、老爷庙、毛丝坨、十五村、青坨子、羊角沟东北部。两条岸线中,前者有陡弯数处,后者较平缓。
二、1855年后海岸线变化
黄河自清咸丰五年(1855年)再度夺大清河由利津入海时,两岸尚无堤防束水,荷泽、东明一带经常泛滥四溢,大量泥沙沉积泛区,进入河口地区的水流含沙量少,将狭窄的大清河道拓宽刷深。清光绪元年(1875年)前后,自上而下修筑的沿河堤埝渐趋完固,进入河口地区的水沙数量剧增到难以容纳的程度,遂出现“无岁不决,无岁不数决”的局面①,开始大量淤积沉淀的造陆阶段,使海岸线不断向前推进。黄委会水科所、设计院、济南水文总站等单位,根据有关文献及海图、地形图、航摄照片、卫星遥感、钻探资料及实地调查报告,编绘出1855、1909、1947、1954、1959、1961、1964、1976和1983年的高低潮线位历史变迁图,其范围是套尔河以东、淄脉沟口以北。分析计算确认:1855-1985年间,尾闾河段实际行水96年,海岸线平均向前推进28.5公里,推进速率0.30公里/年。其中,1947年前以宁海为顶点的三角洲计算岸线长105公里,平均推进13.3公里,实际行水57年,岸线延伸速率0.23公里/年;1947〜1985年以渔洼为顶点、挑河至宋春荣沟之间的小三角洲计算岸线长80公里,平均推进15.2公里,实际行水39年,延伸速率0.39公里/年。最近几年人工控制河口摆动范围,淤积影响宽度仅30公里左右,岸线推进速率增大到1.6公里/年 (参见表4—5)。
1983-1986年山东省海岸带和滩涂资源综合调查,对黄河口区(第三调查区)西起套尔河口,南至淄脉沟口,地理座标东经118°20′〜119°30′,北纬
近代黄河口海岸线延伸统计表 表4—5
说明:(1)1855〜1947年造陆面积包括蚀退影响在内。
(2)前三沟、后三沟均指甜水沟、宋春荣沟、神仙沟而言。
(3)岸线长度分别按宁海和渔洼为顶点的大、小三角洲计。
(4)岸线推进以净造陆面积计算。
37°20′〜38°30'范围的研究认为海岸线推进分三个阶段:
(一)1855-1934年是海岸线大范围推进阶段。最快是神仙沟五号桩区域。1934年的海岸线超过1855年的10米等深线,平均淤进3公里,最远处达8公里。其次是挑河及套尔河口,1934年的海岸线推进到1855年的7~8米等深线附近。再次为甜水沟口附近,1934年的海岸线推进到1855年的5米等深线。宋春荣沟以南岸线推进幅度逐渐变小,1934年的海岸线仅到达1855年的干出线(滩),广利河口一带还有轻微的蚀退。已勘探开采的义和庄、义北、义东、渤海、孤岛、孤南、垦西、垦利、河滩等油田都是这一时期相继淤成的陆地。
(二)1934〜1959年是西北蚀退、东南淤进阶段。神仙沟五号桩区域1959年的干出线(滩)已经接近1855年的15米等深线,最大淤积厚度16.4米;5米等深超过1855年的15米等深线。甜水沟区域1959年的海岸线接近1934年的10米等深线,最大淤积厚度13.1米;干出线超过1934年的10米等深线。宋春荣沟以南淤进幅度逐渐变小,1959年的海岸线超过1855年的干出线,接近5米等深线;淄脉沟口外则为轻微蚀退。神仙沟以西陆地和浅滩蚀退,挑河附近显著蚀退,湾湾沟区略有蚀退。埕东、桩西和五号桩等油田处在潮滩附近。
海区的冲淤与1934年前相反,冲刷的海域基本变为淤积,淤积的海域基本转为冲刷。神仙沟五号桩海区受黄河入海的泥沙影响,使1934年水深为19.8米的海区几乎被填平而处在干出线附近。这是1855年以来淤积速率最快的时期。在停水30年以上的西部海域,10米等深线以外亦呈明显淤积,最大淤积厚度2.4米。
1855-1959年东北部海域15米等深线附近及其以浅海域为淤积;15〜20米海域是冲刷;20米以深海域基本上是淤积,仅局部有冲刷。甜水沟以南海区1959年10米等深线以浅范围内淤积,以深海区则冲刷。淄脉沟口外1959年5米等深线以深海域仍是冲刷。
(三)1959-1984年是以渔洼为顶点的三角洲持续淤进阶段。淤进最迅速的是刁口河海域和清水沟海域。1984年的海岸线接近1855年的15米等深线,在干出线以内区域普遍淤厚11-14米,5米等深线以内海域淤厚8〜12米,10米等深线以内海域淤厚4〜8米,15米等深线以内海域淤厚2〜5米。现行河口东北部20米等深线附近冲刷。20米等深线以外又有淤积,厚1~3米。以往迅速淤进的神仙沟五号桩海域,除1973〜1974年因刁口河流路入海口门摆动到神仙沟受影响外,累计停水18年,淤进速度较慢,1984年的5〜15米等深线相应超过1959年的各等深线。埕东、桩西、五号桩、长堤、孤东、一棵树、红柳等油田系此阶段淤出的陆地。湾湾沟区域已半个世纪不受泥沙直接影响,海岸线附近明显蚀退,15米等深线以内海域略有冲淤,基本稳定。宋春荣沟以南近30年没有受泥沙直接影响,海岸线至10米等深线略有冲淤,变化不大。
综上所述,1855年以来近代海岸线受自然夷平规律的控制,基本上沿顺直趋势发展。表4—6以1855年海岸线为起点罗列了神仙沟口、湾湾沟附近、永丰河口以南不同深度的淤进距离和速率。由于海岸线淤进中又表现以淤 (进)为主、冲(退)淤(进)交替的过程,表4-7罗列了潮滩外冲淤变化的情况。
1855〜1984年黄河口不同深度淤进表 表4—6
1855〜1984年黄河口海域冲淤量统计表 表4一7
三、海岸延伸特征
(一)叶瓣进积模式:黄河以高含沙量著称于世,高速沉积和频繁决溢导致尾闾河段经常摆动,流路多变。对照流路变迁年序,每次流路变迁均在河口留下一片状如叶瓣的泥沙堆积体。这是由于每条流路改道之初先沿着三角洲凹岸入海。将凹湾填平之后,又向海域淤进凸出。后期发生自下而上的出汊摆动时,又将泥沙向左右两岸扩散堆积,使叶瓣体进一步扩大。经过10多年的淤积延伸,新的叶瓣总是超过旧的叶瓣。如此循环往复,叶瓣之间相互套迭,使三角洲地面抬高,海岸线普遍推进,渐次外延。
(二)拦门沙坝:挟沙水流到河口与潮流引起的底沙再悬浮相遇,形成一个高含沙区(亦称最大浑浊带),在两水交汇、势能锐减和化学因素的作用下,高含沙区内的泥沙大量沉淀,堆积成一道顺河长7公里左右的拦门沙,横亘在口门潮流段内。其纵剖面形态表现为背坡(向河)较缓,前坡(向海)较陡(1983年9月拦门沙前坡比降达8.7‰)。靠近陡坡的拦门坎宽1〜2公里,坎顶水深随潮汐变化不定,低潮时近乎裸露。随着泥沙不断堆积,拦门沙每年向前推进约1.8〜3.5公里。1984年山东省海岸带调查时先后在5月和7月两次实测,拦门沙顺河长4公里,起点距清7断面14公里(参见图4—3),坎顶平均高程﹣0.5米(黄海基面,下同)。1987年9月实测拦门沙长度5.5公里,起点距清7断面17公里,坎顶高程一0.1米。两次测量间拦门沙前沿向前推进4.5公里,平均每年推进1.32公里。
河口拦门沙使入海流路常处半堵塞状态,阻碍泄水排沙。枯水季节不断沉积淤高,洪水季节造成滞流壅水。引发出汊摆动后,又在新口门处堆积新拦门沙。清水沟行水近13年,口门变动较大的13次(参见表4—1)。在拦门沙垂向淤积和横向摆动过程中,海岸线逐步外延,导致侵蚀基面升高,是河口不稳定的重要原因之一。
(三)河口沙嘴发育:其基本过程表现为:初期(游荡散乱阶段)纵向与横向扩展均相对突出;中期(单一深槽阶段)很少漫滩淤积,泥沙主要呈纵向向海延伸;后期(出汊摆动阶段)类似初期状态。据水文资料计算,一条流路的沙嘴延伸速率多年平均为2.3-3.3公里/年。刁口河流路初期沙嘴延伸速率3.18公里/年;游荡阶段为1.85公里/年;归股单一阶段为1.33公里/年;出汊摆动阶段复又增大到1.9公里/年。清水沟流路的沙嘴在1983年9月已突出平均岸线16公里,河长延伸速度达3.55公里/年。当河口沙嘴突出到原海岸线以外时,在水流、风浪、潮流的强烈作用下虽能将30〜40%的泥沙输往深海,余沙仍以原沙嘴为基础继续向前方和两侧漫延堆积。随着诸流路的纵向延长和横向摆动,沙嘴交互套叠,把海岸推进到一个新的领域。
黄河口拦门沙淤进情况图 图4-3
(四)岸线蚀退:黄河口是陆相沉积的淤泥质海岸。当流路发生变迁后,断流的岸段失去陆源物质补给,在海洋动力作用下发生蚀退。据黄世光、王志豪等计算统计:1855〜1984年黄河口共造陆2770.4平方公里,同期蚀退240平方公里,占造陆面积的8.66%。黄委会水科所、济南水文总站等单位刊布资料:1954〜1975年间,河口在80公里范围内淤积造陆786平方公里,同期蚀退面积208平方公里,占造陆面积的26.5%。由于各岸段行河时间长短不同,淤进蚀退亦不尽相同。套尔河口至挑河和宋春荣沟至淄脉沟岸段由于多年不走河,属于相对稳定岸段。挑河至宋春荣沟岸段,半个多世纪以来都在行河,岸线虽然有进有退,仍以淤进为主。刚开始行河和停止走河的岸段淤进和蚀退都很明显。1960年8月由神仙沟改道汉河后,至1963年新河口附近造陆124平方公里,老河口附近蚀退56平方公里,占造陆面积的45%;1964年初由汊河改道刁口河,至1975年新河口造陆500平方公里,老河口蚀退166平方公里,占同期造陆面积的33%(参见表4—5)。
(五)河口沙嘴延伸和海岸线相继全面推进,对上游河道冲淤变化产生直接影响,但有很大不同。沙嘴延伸引起的河段增长使河道产生溯源淤积的时段短,范围小;河口摆动后引起沙嘴变动又使河段缩短而引起溯源冲刷,亦是时段短、范围小。两者影响上界都在泺口以下。在此范围内,河口口门频繁变化使河段呈间歇性增长或缩短,河床纵剖面也呈间歇性升高或下降。三角洲岸线普遍外延引起的河段增长不但使河口河床抬高,水位上升,而且也向上传播,影响范围超过泺口。王恺忱、周志德在《黄河河口演变规律及其对下游河道影响》一文中指岀:1950〜1975年间,夹河滩和高村以下河段3000立方米每秒的年均水位升高2.07〜2.38米;艾山以下河段在1954-1975年间累计普遍升高2.10米;与同时段河口延伸引起的水位升高值2.13米相一致,近乎平行升高。花园口至利津河段比降30余年来呈变缓趋势等情况,亦证明黄河下游是属于溯源淤积性质,认为产生淤积的主要原因与河口延伸引起的基准面相对升高有关。
河口演变对上游河道的影响,还有一种意见认为:黄河三角洲岸线各段变化差异很大,不是普遍向海内均匀淤进。1954年至今,河长尚未达到稳定延长,河道还远未达到平衡状态,仍处于强烈堆积状态。淤积原因主要与来水来
黄河河口工程分布图
沙条件有关,还是自上而下的沿程淤积。河口淤积延伸也受到河口改道引起的溯源冲刷制约,但产生溯源淤积向上游的影响范围有限。从1973-1983年铁谢至一号坝各站水位升降情况(参见表4—8)还看不到由于河口淤积延伸引起下游河道平行淤高的现象。
1973〜1983年黄河下游各断面3000立方米/秒水位升降表 表4—8
注:“一”号表示水位下降值。
总之,近代河口海岸线沿着强烈淤积→强烈蚀退→中度蚀退→轻微蚀退 →相对稳定的格局演变。纵向是上冲下淤,平面上是此冲彼淤,有进有退,进退交替,进的范围小而速率大,退的范围大而速率小。
第三节三角洲演变
一、三角洲沿革
黄河三角洲是以巨量泥沙堆积在入海口附近而形成的扇面状陆地。对其扇面范围和顶点位置有不同解释。史前时期的黄河下游即以河南省孟津为顶点,在北至天津大沽口、南至淮河入海处的广袤地带纵横奔流,迁徙无定,波及冀、鲁、豫、皖、苏五省20多万平方公里。因多次改道迁徙和频繁决溢沉积塑造的广大地区,称古代三角洲。
清咸丰五年(1855年)黄河夺大清河由山东利津入海,又塑造岀一个小范围的三角洲,即“利津县城以东黄河口部分地区。”①清末至民国时期,以利津宁海(今垦利)为顶点,北起套尔河口、南至淄脉沟(南旺河)口的扇状地带称近代黄河三角洲,至1984年面积已逾6000平方公里(参见表4—9)。
黄河三角洲各类土地面积表 表4一9
建国后,河口地区经济开发逐步加快。在人为控制下将河道摆动顶点移至垦利渔洼(左岸利津四段村)附近,北至挑河,南至宋春荣沟之间的三角洲扇形面积约2800平方公里,称现代黄河三角洲(见图4—4)。
二、洲面淤积特征
据利津水文站1949-1988年实测资料统计,黄河输至河口地区的泥沙年均10.03亿吨。进入河口地区的泥沙有24%左右沉积在大沽零米线(陆地)以上,有40%左右沉积在零米线以下的滨海区,其余被海流输至深海。刁口河流路行水12.5年,来沙总量135.2亿吨。其中的21.6%沉积在陆上抬高洲面,44.1%延伸沙嘴填海造陆,34.3%被输往深海。在尾闾流路频繁变迁的过程中,以自上而下、左右交替的形式,平均每年填海造陆3〜4万亩的速度,形成由若干大小沙嘴和海湾联接、外沿曲折、突向东北的扇状陆地。黄河自1855〜1955年在近代三角洲扇面上发生过50多次决口或改道,洪流四溢,非冲即淤。为避水患而修筑的堤埝纵横交错,围堵拦截,形成岗坡沟洼相间的复杂地形和起伏涟漪的微地貌。故道地形相对较高,故道相距较远者,其间多为洼地。故道相距较近,走河时间较长而又无堤防者,高地连成一片。三角洲中部行河时间较长,地面相对较高,呈现中间隆起的拱形曲面。
沉积在洲面上的泥沙,大致分为沙壤土和粘土。故道主流处地表均露沙土,故道两侧滩地多为沙壤粘土互层,河间洼地逐渐过渡为较厚的粘土层。
河口相对稳定海域条件变化不大时,泥沙颗粒粗细分布具有明显的规律性。在横向上,河口沙嘴部位颗粒较粗,两侧较细;在纵向上,陆地和滨海区前沿顶部较粗,愈向外海愈细。利津水文站多年测验成果(参见表4—10),输至河口地区的泥沙多为悬移质中的冲泻质,年均中数粒径d50在0.0064〜0.038毫米之间,其中d50<0.025毫米的泥沙,占总量的50%强;d50<0.010毫米的极细沙占总量的25%。因大部分细沙易被海流挟入深海,沉落在三角洲岸坡(包括水下部分)上的泥沙颗粒相对粗化。对浅海底质资料分析表明,三角洲岸波上的泥沙分布亦有分选现象。通流海域5米等深线以内d50>0.03毫米,10米等深线以外d50<0.02毫米,且有很大范围d50<0.01毫米,是径流泥沙的扩散区域。不通流海域泥沙分布为上部粗,下部细,但都是d50>0.03毫米。
每条流路的泥沙沉淀表现为陆上粗沙比例大,细沙比例小;水下则相反。刁口河流路的粗颗粒泥沙中70%淤积在陆上沙嘴顶部,仅有7.5%能被输送到海岸线坡脚以外。细颗粒泥沙中72.4%被输送到沙嘴前沿以外。流路发育
利津贴(刘家夹河)逐年水沙特征值统计表 表4-10
(续表)
(续表)
的各个阶段,泥沙分布也不同。改道初期,几乎全部来沙都淤积在滨海区时,水上部分细沙比例相对较大;当沙嘴逐渐稳定和外突时,细颗粒泥沙的绝大部分被输至深海,陆上存留比例甚少。还有一部分滞流在沙嘴两侧的凹湾处,形成以极细物质为主的浮泥区,范围约几平方公里,浮泥厚1〜5米不等,渔民称 “烂泥湾”,是良好的避风场所。
另据水文部门测验证明,由于黄河有水沙异源的情况,在不同时段和地区的水沙组合对河口泥沙沉积有很大影响。年度之内,汛期悬移质组成一般较细,非汛期较粗。河口镇至龙门区间来沙与龙门至三门峡区间来沙,粗细程度亦有差异。三门峡水库建成运用与改建前后比较,来沙粗化明显。据1950〜1975年资料统计,三门峡水库建成前(1955〜1959年),粒径小于0.025毫米的泥沙占总量的64.2%;水库建成运用后(1960〜1965年)占55%;水库改建期间(1967〜1973年)占44.9%;水库恢复正常运用(全年控制)后(1974〜1977年)占45.8%。清水沟流路行水后,三门峡水库运用方式改变为“蓄清排浑”,泥沙颗粒大于0.025毫米的床沙质含量占总量的61.5%。
三、三角洲开发
黄河三角洲经济开发历史悠久。早在北魏时期(公元386〜534年),古三角洲边缘已建置永利镇等较大聚落,定居之民分布在陆地或沿海一带从事农桑或捕捞。随着人口繁衍生息,数量增加和经济发展,至金明昌三年(1193年)十二月永利镇升为利津县置,成为三角洲边缘上政治经济文化中心地之一。其后,三角洲腹地成为大清河入海流经之地,水流清澈,河槽深邃,利津城南土地相继脱盐变为宜耕区,农桑发展加快。城北土地靠近滨海,含卤重,不宜农作,却促发盐业、渔业和海关运输业及商业的兴起,先后形成丰国(今汀河)、永阜、宁海等较大村镇,出现“巨海枕其北,清河绕其东,南有桑枣之饶,西通舟车之利”①的繁华昌盛情景。
明代初期,山西洪洞及直隶枣强等地大量移民迁至三角洲定居,垦植面积迅速增加。至清代中叶,三角洲顶部的农业和滨海处盐业、浅海区渔业、铁门关及城镇商业、水陆交通业等都相当发达。“昔济水由利津入海,名曰大清河,河门通畅,南北商船由渤海驶入河口在铁门关卸载,由河内帆船输运而上。彼时物品云集,商人辐凑,此为商业最盛时期”。①永阜、丰国、富国等地成为山东省大型盐场。清康熙年间奖励生育,人丁剧增,至清光绪六年(1880年)利津县册报人口已达4.78万余户,近27万人,拥有土地45万余亩。仅永阜盐场即有滩池420付,产盐为8场之冠。除在鲁西北销售外,还远销河南、江苏等地。
清咸丰五年、(1855年)黄河在铜瓦厢决口夺大清河由利津入海。初时沿河堤防断断续续,东明、荷泽一带时常泛滥成灾,滞洪留沙,近海地区水害尚不严重。至清光绪九年(1883年)利津以上堤防完整,河口地区水患加重,至光绪十二年(1886年)先后造成大清河航道淤塞,铁门关码头废弃,各大盐场被毁。繁华数百年的近海地区经济逐渐萧条。但在不景之中,黄河却以独特的水沙在新老套迭的河道上轮回变迁,淤海造陆,再度使三角洲面积大幅度扩展。清光绪末年,宁海以上堤防亦具相当御水能力,决溢较少,农业已见复兴。宁海以下新淤陆地上,灶户盐民开始改营农作。民国初期,政府鼓励垦荒,邻县穷苦农民先后进入三角洲内拓地垦荒,仅凭县府颁发的领单验单即可尽力粗放耕耘,每亩收费甚微,使三角洲近海地区农业初见生机。民国15年(1930年),韩复榘部五十九旅进洲屯垦;民国24年(1935年),鲁西南灾民4200余人由政府组织迁居河口择地栖息,进一步加速了近海地区农业的发展。
抗日战争时期,黄河三角洲成为清河区、渤海区革命根据地。民国30年 (1941年)中共渤海区委设置垦区工作委员会,组织发动群众发展生产。民国32年(1943年)建置垦利县人民政府,使三角洲再度出现以农业经济为主体的繁荣阶段。民国31年(1942年)至34年(1945年)间,由人民政府安置在垦利县的移民近2万户,约11万人,垦植土地近45万亩。盛产的谷物、豆类、棉花、油脂、酱菜等农副土特产品,不但保障解放区人民的物质需要,亦成为解放战争的战略后方。
建国后,在兴修水利设施、改革耕作习惯、推广科学种植、引进机械电力的基础上,农业生产进一步发展,同时促进林、牧、副、渔等业。1949年后,又组织四次向三角洲迁民,至1960年,利津、垦利两县共安置移民5万余人。自1950年起,相继组建广北、五一、黄河、渤海、海滨、联合、共青团、同兴、淄脉沟、青坨等中小型国营农垦、劳改场,济南军区军马场及一千二(渤海)、孤岛等林场。1961年始,至1986年底,在潮河至永丰河约5000平方公里内相继探明油田23处,地质储量可观,年生产能力近1500万吨。以石油化工为主体的现代工业开始萌发壮大,带动其他行业竞相起步,使三角洲面貌焕然一新。
1983年东营市建制后,制定“油洲加绿洲”的战略开发规划,以能源化工和农林牧渔盐业综合发展为目标,使黄河三角洲形成新的经济结构和商品粮生产基地。现代工业、农业产值在国民经济中的比重有较大增长,人民生活水平提高。交通运输、商业供销、文教科技、农田水利、电力通信等设施亦初具规模。三角洲经济进入全面振兴、综合开发的新时期(参见图4—4)。
历史上,黄河三角洲曾经保持丛林密布、草木繁茂的自然生态环境,植被覆盖面积达60%以上,1953年仍达20.93%。60年代以来,毁林开荒、滥垦酷牧,至1981年植被覆盖面积仅有2.93%。经有关部门和人士疾呼,引起各级政府重视,遂提倡植树造林,播种草场,绿化状况已见转机。至1987年底,植被覆盖回升到近60万亩,约占三角洲面积的7%。
第二章基本工作
第一节水文测验
一、站网布设民国19年(1930年)1月,山东建设厅在利津设雨量站。民国20年(1931年)6月,山东河务局在利津大马家和王家庄设水标站,定期观测水位。民国23年(1934年),黄委会在利津彩庄设水文站,测验项目有水位、流量、含沙量、输沙量及气象,同时在利津纪庄增设水位站。民国26年(1937年)麻湾(郑觉寺)决口,次年花园口改道,利津河竭停测,测验成果未整编刊印。至1952年方将散存不全的资料收集到《1919〜1953年黄河流域水文资料》①中,仅有流量、含沙量、输沙量等片断资料。
1947年3月黄河归故后,山东河务局在蒲台、利津、垦利县所辖重要险工上设置水尺,洪水、凌汛期观测水位涨落,但多为相对高程或水位高差,未能形成正式测验资料。
建国后,河口地区的水文站网建设在黄委会水文处的统一规划部署下,历经恢复整顿、调整发展、稳定提高三个阶段。1950年1月,黄委会在利津刘家夹河险工重设利津水文站。同年7月,在垦利前左设水位站,1952年1月改为水文站,除作水位观测外,增加流量、含沙量、输沙量及气象观测。为开展黄河口的观测研究,1953年3月将前左水文站改为前左实验站。6月,增设罗家屋子水位站。1954年,在利津刁口设置黄河第一个潮位观测站。1955年7月,增设四号桩断面站。1956年1月,在垦利小沙设水位站。1958年2月,在垦利义和险工设一号坝水位站。1959年,成立前左河口水文实验站。1961年1月,四号桩断面站改设为河床站。1963年1月,小沙水位站改为水文站。为适应治黄事业的发展,1964年4月又建立了浅海测验队。1966年6月,增设刁口水文站。1976年5月黄河改道由清水沟入海,罗家屋子水位站移至西河口。6月,增设苇改闸水位站。8月,增设十八公里水位站。上述各站分别积累了神仙沟、刁口河、清水沟三条流路的水沙系列资料,并被汇编刊印在《黄河流域水文资料》的有关卷册中。
此外,为加密水情观测站网,山东河务局及惠民修防处、东营修防处根据防汛工作需要,自窄河道上端至河口间的重要险工,先后设立过多处固定或临时水位站,常年或定期进行水位观测。其中,持续时间较长的是麻湾、宫家、路庄、王庄等险工水位站。王庄站还负有冰情、气象观测任务。各修防段也在所辖险工上设立过临时水尺,不定期观测水位涨落变化。
以上站网在河口水文测验中均提供过详略不同的资料。较为完整系列的资料主要由利津水文站和前左河口水文实验站完成。利津水文站系黄河流域水文基本测站之一。除1959年3月至1962年12月间曾将站址迁往罗家屋子时测验项目有所减少外,一直进行河流水文测验。包括入海水、沙过程(参见表4—10)、河道断面冲淤等诸多项目。自1965年7月起,采用缆道吊船定位测量,提高了效率和精度。1967年6月建成虹吸式自记水位装置,全天候在室内观测。1972年增加水质监测项目(参见表4—11)。1978年又定为冰凌观测试验站,系全国性重点站位之一。每日测验成果均拍报国家防总和黄河防汛总指挥部。历年测验成果由黄委会水文局分别汇编入 《黄河流域水文资料》的有关卷册内。
前左河口水文实验站从1953年开始,为研究河口冲淤延伸变化及其对下游河道的影响,进行利津以下河道演变的测验工作。1958年,利律水文站及刘家园以下各水位站、河道观测等业务项目均归其统辖。1964年增设浅海测验队、四号桩河床站、河道水文测验队等专业队伍。1972年1月并入济南水文总站。河口水文实验工作改由济南水文总站统一管理。
二、滨海区测验
滨海区测验以水文物理调查观测和水下地形为中心,测验范围为东径118°02'〜119°25',北纬37°16'〜38。25',即套尔河口至小清河口,有的年份范围较小。自1960-1984年施测滨海区水深图19幅,有的年份仅施测断面。其他项目测次见表4—12。
滨海区测验方法随着科学技术的发展,逐步改进、提高。1959年前,只作潮位观测及若干次海况调查。1960年试用三标两角定位、测深杆量水方法进行神仙沟口水下局部地形测量。1964年后,根据三门峡水库拦洪运用出现的新情况及石油开发需要,充实机构和人员,备配专用机船,引进设备、技术,参照《海洋调查规范》、《水深测量规范》等操作规程,全面开展滨海区测验项目。主要内容有:潮位观测:1959年,刁口潮位站在距岸线5〜6公里的海区设置自记潮位记,改变了原立式水尺观测不到低潮的缺陷,取得了比较完整的潮汐变化连续记录。1964年,前左河口水文实验站试用月记测潮仪,潮汐观测资料系列长、成果完整。
利津站水质特征值统计表 表4-11
说明:1.样品总数为多年累计数。2.检出率、超标率、超标倍数均为历年最大值。3.1978年前资料少,未进行统计。
滨海区测验项目及测次统计表 表4-12
说明:1959年为调查数字。1964年正式开展后为测试数。
水下地形测量:原用高标交会法作近距离定位,以测船航速、航向作远距离粗略定位,用长江56型回声仪测量水深,测量精度较低。1968年开始采用哈菲克斯无线电座标仪定位,LAZ17-CT型、测深一3型等几种国产回声仪探测水深,测验精度提高,劳动强度减轻。1973年又改用CHCW—10D型无线电定位仪,在埕口、羊口、龙口三地设立岸台,测船上设置船台,使测验定位精度进一步提高。1982年引进304—1型高精度无线电定位仪,在富国、羊口、大远设立岸台,定位精度可达±4米,并被推广使用在河势图测量定位。
底质调查及水下淤泥么重测验:1965年首次进行时采用测船航速航向粗略定位,尔后皆用无线电定位仪测位。泥沙颗粒分析执行《水文测验暂行规范》。淤泥么重仅在65年进行一次,采用γ-γ晶体管辐射量度计测定,施测范围是距口门40〜50公里的浮泥区。
海流测验:1959〜1964年在浅海区内大体均匀布置测站,进行周日连续观测。1965年在口门外布置由三个断面组成的封闭断面,每个断面布置2~3个测站进行周日同步观测。1966年后,在套尔河口、弯弯沟口、原刁口河外、神仙沟口外及甜水沟口外布设垂直于海岸的断面,每个断面3个测站进行周日同步连续观测。1980年开始采用浮艇悬挂印刷式海流计施测海流,每次施放后自记时间可达57天,取得较长系列的连续资料。
水温及含氯度测验:1959~1966年进行数次观测后中断,至1984年恢复。盐度分析采用硝酸银氯度滴定法测定。
为掌握河口演变状况,还于1960-1965、1972、1977、1982等年份以常规航空摄影方法进行多次航测平面图测绘,其范围包括三角洲及潮间带。1984年为研究河口沉积过程及拦门沙形成和演变,分别在5月份和7月份组织了两次较大规模的水文泥沙同步观测工作。
三、成果应用
几十年来河口观测积累的成果资料,不仅为科研机构提供了数据,而且为生产单位提供了信息。在河口开发与治理中发挥了重要作用。
(一)揭示河口演变的基本规律。通过资料分析发现,黄河口处于不停的淤积、延伸、改道的循环演变之中。每条流路演变表现为初期游荡散乱,中期单一相对稳定,后期出汊摆动三个阶段的周期性“小循环”,一般10年左右。当河流在三角洲上横扫一遍,完成一次“大循环”后,三角洲岸线普遍外延,进而开始另一次“大循环”,周期约为50年左右。
(二)从来水来沙系列对比研究发现:河口淤积延伸和改道引起的河流侵蚀基准面变化,对上游河道的纵剖面同样起着调整作用。河口淤积延伸后使河床比降变缓,上游河道出现溯源性的堆积;河口摆动改道后使河床比降变陡,上游河道可产生溯源性冲刷。据神仙沟、刁口河、清水沟3条流路原型观测资料分析,这种溯源性冲、淤变化,一直处在交替进行状态,影响范围一般在泺口以下。根据研究成果,60年代末期曾规划清水沟作为刁口河之后的新流路,1976年付诸实施后证明是一次成功的改道。
(三)滨海区海洋动力特性的实测资料使研究人员初步掌握到黄河口潮汐类型、潮流特征及地域分布,对余流流场及其输沙能力做研究对比证明:神仙沟口以北海域潮流大,潮差小,输沙能力强,是理想的入海位置。对几次较大风暴潮侵袭范围、潮高及发生条件进行调查研究后,为工农业生产防止风暴潮灾害提供了依据。通过实测地形图分析计算,对黄河入海泥沙淤积分布的量值有了切实认识。对海岸带和海洋资源的综合调查,对拦门沙形态的初步观测等资料,对选择入海流路、分析容沙能力、论证滩涂开发及海港建设的可行性提供了重要信息。
(四)对明、清黄河故道演变和治理调查研究发现,其上宽下窄的总体格局及淤积延伸改道演变规律与现黄河河道的演化基本相似。前者历时661年,后者仅136年。将东坝头以下两条河流纵剖面的高度、长度、比降加以比较后认为,现黄河下游及三角洲尚有较大行河潜力,百年内勿需考虑大改道问题。
(五)在预筹黄河入海流路的规划研究中,水文测验资料的长系列结果表明,黄河水沙条件未能根本改变以前,为解决河口摆动与工农业生产之间的矛盾,除采取整治措施延长现行流路使用年限外,还必需对长远流路有新规划和安排。
此外,还有许多河口水文、气象、冰凌、水质等测验资料,在制定各种经济建设规划中,在有关科研项目中得到广泛应用。
四、河口测绘
清代末期始,将近代测绘技术运用于黄河。光绪十五年(1889年),清政府荟萃测绘人员完成豫、直、鲁三省河图(比尺1:3.6万),上自河南省闵乡县金斗关起,下至山东省利津县铁门关河门止,是以新法测绘的最早河口平面图(无高程)。民国时期,山东河务局曾在民国7年(1918年)、民国15年(1926年)、民国22年(1933年)进行盐窝以下河口地形测量。
建国后,山东何务局测量队于1950年完成宁海村以下河口地形图测绘,成图面积580平方公里,比尺1:1万。同时对土壤、淤积、垦植、河道变迁等资料进行调查搜集。1977年再次进行西河口以下河口地形图测绘,成图面积500平方公里,比尺1:5万。1985年利用航摄照片进行大范围实地调绘,完成地形图2663平方公里,比尺1:5万。
建国初期河口测绘所用高程有青岛、大沽、黄海(即1956年黄海平均海水面)等3个系统。《山东黄河志》考证三者之间的换算关系为:大沽零点标高一1.526=黄海平均海水面标高;青岛零点标高一2.390=黄海平均海水面标高。1959年后,河口地区测绘一般使用大沽和黄海高程系统,两者的换算关系为:大沽零点标高一1.38=黄海零点标高。
第二节勘测规划
河口地区勘测规划随着三角洲资源开发,社会经济发展和对河口演变规律的探索揭示而不断深化和完善。晚清、民国时期虽有初步查勘、规划,多未具体实施。建国初期,为根治黄河水害,开发黄河水利,多次查勘河口。六十年代后,黄河三角洲石油工业兴起,为保护和顺利探采油气资源,保护工农业生产建设,先后查勘规划整治河口。通过分期实施和探索试验,已取得显著成效。
一、神仙沟行水期间
1952年9月,黄委会、山东河务局派徐德元、陈允恭等9人组成河口查勘队,首次对河口变迁、潮汐、通航及三角洲淤积等情况进行调查,搜集资料。1954年2~6月,水利部副部长李葆华、燃料工业部副部长刘澜波、黄委会主任王化云率黄河查勘团到河口查勘,10月完成《黄河综合利用规划技术经济报告》,将博兴县王旺庄枢纽列为干流最末一级拦洪工程,直接控制河口地区防洪、防凌、灌溉、航运和发电。1960年因故停建废弃。河口治理仍以维持自然改道为前提,进行堤防加培、加固。
六十年代,黄河三角洲地区探明油气储量可观,建设步伐加快,河口流路增加了新的制约因素。其后,围绕油田及工农业建设和黄河防洪安全等目标,进行多次查勘和规划。1963年10月,由黄委会秘书长陈东明率黄委会专家查勘河口后认为:现实可行的办法是利用河口淤积、延伸、改道的自然规律,在河口延伸至防洪许可限度时,因势利导,进行有计划的改道,把小面积的淤积、沙嘴延伸,变为大面积的扇面延伸,以减缓河口延伸的速度。
二、刁口河行水期间
1966年,水电部《关于黄河下游防汛及保护油田问题的报告》提出:在利津县五庄临时破堤分洪,以保南岸石油生产,汛前修筑部分避水台工程。国务院同意后,山东河务局和惠民修防处会同地方政府查勘,制定了无坝分洪规划。1967年11月,惠民军分、地革委组织人员对利津、滨县、沾化三县共975平方公里的分洪区再度查勘,并按有坝分洪方案制订相应规划。为分洪和淤地改碱结合,1969年10月,惠民地革委生产指挥部与山东河务局一起组织惠民修防处及其所属修防段会同有关单位、利津、沾化两县组成120余人的查勘规划队,于1970年1月制订五庄分洪放淤工程规划。后因南岸展宽工程立项开工,五庄分洪规划停止实施,仅完成避水台及堵缺截串土方60余万立方米。
1967年丰水丰沙,刁口河流路出现高水位引起各方关注。10月中旬,由惠民军分区、地革委组织惠民修防处和地直有关单位,有关县及国营农牧场,并邀请北京水科院、黄委会、济南军区、山东河务局、九二三厂(胜利油田)、山东省水科所、设计院等有关部门派员参加和指导,组成128人的查勘规划队,在河口2300余平方公里范围内调查研究,编制的《关于黄河河口地区勘查情况和近期治理意见的报告》指出:刁口河流路由于淤积严重已近晚年。为争取主动,需要有计划的进行改道。经比较后选择清水沟为行水河道,并作了初步设计。建议将尾闾河段堤防设计标准由8000〜9000立方米每秒提高到11000立方米每秒。并建议将修筑避水台作为今后河口地区营建的方向和主要项目之一。山东省革委生产指挥部于11月底以(67)第170号文《关于黄河河口泥沙堆积威胁石油基地和下游安全迫切要求治理的报告》呈报国务院,请求在1968年实施改道清水沟计划,实现石油部门“确保重点地区开发、兼顾友邻地区开发,照顾勘探地区”的要求。惠民地区黄河河口治理指挥部又于1968年1月17日报送《关于黄河河口清水沟改道工程扩大初步设计的报告》,提岀开挖引河、培修堤防、河道截流、滩区群众迁移安置等实施项目。水电部军管会以(68)水电军规字第13号文《关于河口改道工程的请示报告》呈报国家计委。国家计委以(68)计农字第058号文复函同意列入1968年水利建设计划。惠民地区黄河河口治理指挥部旋即组织实施(详见第三章第四节)。
在山东省革委改道清水沟意见中,还恳切要求有关部门对河口治理做出较为长期(10〜20年)的统筹规划。国家计委和水电部指示以黄委会为主、山东省参加制定长期规划。黄委会遂于1968年1月召开黄河下游工作座谈会,设立河口规划组按15年考虑讨论河口规划问题。4月初又在北镇召开河口规划工作会议,确定指导思想、工作任务和规划范围。由中科院地理所、地化所、海洋所、北京水科院、山东省及惠民地区有关部门、黄委会所属有关部门等30多个单位250余人参加,查勘了麻湾以下、小清河以北、徒骇河以东地区,并完成小清河口至洼拉沟口近海区的十万分之一地形图。6月11日提岀《积极充分利用现行河道的紧急建议》,认为刁口河流路仍有一定行河潜力,提岀以西河口10米水位作为改道的临界水位,在此范围内不作改道考虑。7月底,完成 《黄河河口治理规划汇报提纲》、《黄河河口规划改道安排意见》、《黄河河口防洪防凌规划意见》、《黄河河口水利规划意见》、《黄河罗家屋子以下现行河道调查报告》等文件及附件。
以上规划进行期间,由于对刁口河行水能力认识不同,改道与否意见分歧。九二三厂(胜利油田前身)又在大孤岛探明优质自喷油井,要求推迟改道时间。山东省革委综合考虑后提出近期安排意见,要求石油部门在1969年汛前将清水沟地区的油田勘探清楚,以便在汛期实施改道清水沟,将这一地区淤高,为石油开采创造条件。3〜5年后,根据淤高情况和油田勘探开发需要,再改回到刁口河。到现行河口不能利用时,为保证油田开发,应向前延伸大堤,使三角洲向前推进。9月30日,国家建委、水电部军管会以(68)水电军规字第114号文《关于黄河河口问题的报告》上报国务院,转报了山东省革委提的意见及国家计委、建委同水电部、石油部、山东省、黄委会两次会议研究的意见,基本同意山东省的改河和回河设想,但对三角洲顶点下延问题意见不一。10月19日,石油部和水电部军管会联合以(68)石军生字第58号、(68)水电军规生字第123号文致山东省革委会,转达国务院《关于黄河河口问题的批复》,同意山东省革委领导改河回河的意见。惠民地区河口治理指挥部遂按大河流量300〜500立方米每秒制定带流截堵改道计划报送山东省革委及山东河务局,获准后,省革委组建山东省黄河河口治理工程指挥部,并进行截流备料、迁移安置和堤防培修的实施。
期间,九二三厂又在神仙沟附近发现油田,提出将北堤延长以便保护神仙沟两侧的东方红(孤岛)油田的要求。山东省革委同意将北堤延长34公里(包括防潮堤10公里),并上报水电部、国务院。1969年3月27日,水电部军管会以(69)水电军生字第49号文《对黄河河口改道工程安排意见》批复山东省革委,同意清水沟南北大堤培修、延长及河道疏通等工程于当年进行,截流改道工程于1970年汛前完成。
1969年7月29日,九二三厂以(69)第63号文《关于黄河河口问题的报告》提岀东方红油田需在1971年方可完成全面生产建设规模,如按原计划改道清水沟,将影响和推迟开发计划,要求将改道时间推迟到1973年以后。在此期间万一发生自然改道,也要求改回现河道。同时要求修建东大堤,以保护东方红油田。1969年8月30日,惠民地区革委会向山东省革委会呈报的《关于目前黄河河口地区保石油的建议报告》提岀:建议采取南展北分、疏通河口的措施减轻凌洪威胁;对东方红油田的保护不宜采取筑堤,而应采取油井筑台和地下输油措施进行开发。由于分歧意见较大,水电部副部长钱正英在1970年5月亲赴河口查勘研究,广泛听取汇报,征询意见。在向山东省革委党的核心领导小组及惠民地革委、九二三厂负责人参加的汇报会议上,提出维持现行河道分而不改的原则;同意以罗家屋子站水位10米(大沽基点)为控制线,超则分洪;在治理上采取南岸展宽、北岸分洪、修建东大堤三项措施,保障油田开发的安全。此后,东大堤工程于1971年6月完成;南展宽工程于1971-1977年基本完成(详见第二篇第四章);北分洪工程议而未决。上述工程完成前,为确保河口渡汛安全,1970年6月经水电部批准开辟一千二(渔户)村临时分洪口门。
继东方红油田之后,黄河口两侧又发现多处油田。山东省革委于1972年组织有关单位对河口治理、油田开发及三角洲地区农业生产发展等问题再度进行综合规划。除修做河口防潮堤、利埕公路外,拟开挖挑河、修复北大堤。黄委会于同年11月向水电部报送《关于修建黄河河口北大堤的报告》。山东河务局于1973年8月拟定十年(1974〜1983年)规划汇报提纲中提出修建方案,经水电部批准,于1974年完成。修建防潮堤、开挖挑河、利埕公路等工程由地方水利部门完成。
1973年12月,黄河治理领导小组在郑州召开黄河下游治理工作会议,向国务院报告提出:“河口治理,建议水电部、燃化部会同山东省专题研究解决”。1974年3月,国务院以国发(1974)27号文批转。
1975年10月,利津站洪峰流量6500立方米每秒时,一千二村分洪口门分流1000立方米每秒,罗家屋子水位仍接近10米,达到改道清水沟界线。早在1974年汛期,河口曾两次向西出汊摆动,对埕东油田造成严重威胁。为此,1975年12月,河南、山东两省和水电部在郑州召开的黄河下游防洪座谈会上提出:1976年汛期实施改道清水沟,保留刁口河河道作为以后的备用流路。经国务院(1976)41号文批复同意,于1976年5月完成改道任务。
在上述几次大型规划期间,还穿插配合进行过一些专题性规划或阶段性规划:(一)、1967年11月由惠民地区组织有关县、场、公社及部门对十八户流路改道和分洪放淤方案进行查勘规划;(二)、1968年对清水沟地区移民安置进行查勘调查;(三)、1970年进行南展宽方案查勘,并多次进行南分洪及北分洪查勘规划;(四)、山东河务局及所属处、段编制“四五”(1976〜1980年)规划、十年(1974〜1983年)规划;(五)3977年进行“三堤两河”查勘规划。这些规划的内容有的在前述大型规划中被结合实施;有的在黄河修防年度计划中分期实施;有的内容受条件限制仅有论证分析而未实施。三、清水沟行水期间清水沟流路经过几年的游荡摆动,淤滩造床,至1980年逐步形成单一顺直比较通畅的河道。但河口淤积延伸如故。为争取主动,山东河务局和黄委会在《堤防加高加固及河道整治十二年(1984〜1995年)规划》及《黄河下游第四期堤防加固河道整治可行性研究报告》中分别提出了黄河河口近期流路规划:近期内尽量利用清水沟流路,争取多走几年,在1990年后视情况适时改走十八户流路,之后再往北改走挑河或其他流路。
1983年东营市建制后,为促进黄河三角洲经济全面发展,制订出一系列综合开发规划。1984年,党和国家领导人先后视察胜利油田,并提出把胜利油田建成为第二个大庆。对黄河河口治理提出更高要求,迫切需要一个相对稳定的安流局面。东营市委、市政府多次邀集全国各地的专家、学者考察河口,研讨论证清水沟流路稳定30〜50年的可能性,促进了黄河河口治理规划工作的步伐。
1984年10月,黄委会向水电部报送《流路规划意见》,认为在来水来沙得到有效控制前,长期固定流路比较困难。根据海域容沙能力和河口来沙淤积情况测算,三角洲南部还有20年左右的行水年限(包括清水沟和十八户流路)。如果来水来沙有利,还可能多走几年。此后的黄河入海流路还必需向三角洲北部发展。黄河入海流路如何与油田开发建设协调,建议国家计委组织有关部门尽快进行统一规划。11月又提出河口治理分两步走,第一步尽量利用清水沟流路,第二步制订比较长远的治理规划。
同年12月,水电部在(84)水电计字第525号文《关于加强黄河河口段研究规划和治理工作的通知》中指出:“应在尽量减少油田开发损失和保证黄河下游防洪安全的前提下,允许河口段适当变动,事前做好规划设计和工程准备,做到有计划的改道”。据此,山东河务局于当月下旬召开各方面专家、教授参加的河口治理研讨会,又在1985年1月组织力量对十八户流路、挑河流路及清水沟流路防洪工程进行现场查勘,并向胜利油田和有关单位征求意见。在此基础上,1985年3月6日正式提出《黄河河口近期流路安排意见》,认为清水沟流路尚可行水4〜6年。其后的预备流路选定为十八户流路,预计行水10年左右。改道十八户流路所需工程项目为:新修和加培堤防54公里,拦河截流坝长7公里,开挖引河2.5公里。此外还有破除旧堤及新河道内行水障碍、排水与供水布局改造、群众搬迁等,共计土方1811万立方米,石方1万立方米,投资约8912万元。十八户流路运用到2000年以后,黄河入海流路仍需向北转移。在对北部可供选择的四条流路(新合村、甘草窝子、挑河、刁口河)进行比较后认为,挑河流路对油田影响较小,流路较短,地形、海域条件较好。由于时日方长,情况多变,建议在1995年前后酌情编制改道设计工作。
1985年9月24日,国家计委副主任徐青主持会议,研究黄河河口问题。根据国家计委意见,黄河河口治理规划的任务以水电部为主,石油部配合,先提出一个最近两三年的治理意见,再搞一个较长期的全面规划。按照会议要求,黄委会先后制订《1986年黄河河口工作计划及今后的河口规划意见》、《黄河河口规划任务书》、《黄河入海流路规划任务书》,经国家计委国土局、水电部、石油部研究认为:入海流路是黄河河口治理及黄河三角洲建设布局的关键,决定由黄委会和胜利油田共同协作进行入海流路规划,纳入黄河治理规划中。1987年2月26日,国家计委计土发(1987)321号文《关于黄河入海流路规划任务报告的批复》同意其规划指导思想、主要内容和工作安排。水电部和石油部将批复分别转发黄委会及胜利油田,开始规划入海流路。
1988年6月下旬至7月上旬,由中国民主同盟和山东省政府共同主持,在东营市召开黄河三角洲经济技术和社会发展战略研讨会。根据会议结果,东营市政府于8月12日向省政府呈报《关于黄河入海流路整治意见的报告》,认为采取综合治理措施稳定清水沟流路30年以上不仅是可能的,而且是可行的。并提出以下主要整治措施:一是加高加固延长两岸大堤,把流路摆动点控制在清7断面以下,西河口改道水位提高到13.00米;二是对利津王庄以下河道进行系统整治,稳定单一河槽,改善边界条件,增大现有河道输水排沙能力;三是有计划的导沙入海造陆,变浅海石油开发为陆上开发,同时达到面型推进,研究打通拦门沙,增大排沙入海量;四是用沙减沙,实施淤背固堤,分洪放淤,有计划的将三角洲半数以上面积抬高3米左右,不仅可以改良土壤,优化生态环境,而且可以减缓河道淤积。实施上述措施共需修做土方工程1.38亿立方米,石方328万立方米,混凝土33万立方米,总投资23.35亿元。可排沙用沙96.11亿立方米。建议国家计委在中央防洪基建投资中设立黄河河口治理专项经费。油田浅海石油开发变陆地开发后,可节省巨额资金,应从中提取一部分用于河口治理。
第三节研究试验
一、河口研究
历史上对黄河口的研究论述不乏其人。尤其宋、元、明、清对河口治理的实践及经验多有文献记载。尽管因认识有限,见解差异,但对河口的症结在于泥沙、河口状况与下游河道息息相关等认识却近乎一致,对后人研究治理河口有所启迪。
清末及民国时期,外国学者卢法尔(比利时人)、安立森(美国人)等,中国学者李仪祉、张含英等人及日军侵华时期的第二调查委员会,先后从近代科学观点出发,提出过一些颇有价值的研究报告。虽因数据贫乏,难脱概念议论范畴,但所倡导“求诸算学”、“上中下游全面治理”、汲取外国治口经验等主张,对黄河口研究的不断深化有一定推动作用。
中华人民共和国建立后,黄河口的基本观测工作按照科学化、规范化、系统化的要求逐步展开,并取得大量原始资料,为河口分析研究工作提供了宝贵数据。除黄河系统外,国家和地方政府有关科研机构、专业院校,先后组织科学技术人员开展河口分析研究工作,迄今已有百余篇成果(论文、报告及专著)问世,有的已被采纳运用。由于河口复杂多变,客观规律时隐时现,故在研究成果中既有共识,亦有分歧。随着科学技术进步和对客观规律的认识深化,将在实践中得到检验。
50年代初期,多为历史资料和自然情况的调查研究。1957年前后,黄委会水科所、前左河口水文实验站、山东河务局等单位始对河口平面演变、冲淤过程、潮汐特性及历史治理情况进行整理分析,先后提出报告20篇。1961年底,前左水文实验站提出《三门峡水库泄水后河口段河床演变分析报告》。1963年4月,黄委会主任王化云视察河口时要求研究河口变化对下游河道的影响,计算分析近阶段河口泥沙淤积分布特点,探索能使河口稳定的上游来水来沙条件。1964年7月,中国水科院河渠所、黄委会水科所、前左水文实验站共同发表《黄河河口淤积延伸改道对下游河道的影响》,对河道冲淤变化因素、河口近期变化和溯源冲、淤判别条件等提出见解。1965年8月,南京大学地理系等单位对三角洲地貌进行调査,提出以“贝壳堤”为依据,确认1855年前古海岸线走向的观点。同年,武汉水利电力学院、黄委会水科所、前左水文实验站等单位编写的《黄河河口基本情况和基本规律》中提出了尾闾流路“大循环”和“小循环”的概念,对后来河口研究产生很大影响。
60年代末至70年代初,围绕改道清水沟和协调黄河防洪与油田开发建设的矛盾问题,先后由数十个单位、数百人次参加河口治理规划,促进了河口研究工作的广泛展开,比较一致的认为主动进行有计划的人工改道是近期河口治理的可行措施,确立了利用水沙资源为工农业生产服务的观念。黄委会水科所在1970年9月发表的《黄河河口与治理问题》,对河口治理作了初步总结。同年,黄委会水科所等单位对刁口河流路观测资料进行分析探讨,指出尾闾河型演变规律一般表现为:散乱→归股→顺直→弯曲→出汊→大出汉→改道再散乱。
1975年后,黄委会水科所等单位重点研究分析河口延伸对下游河道的影响和“明清故道“河口演变与治理情况,先后提出19篇专题报告,开始明确区分摆动与改道的概念,并提出游荡摆动、取直摆动、出汊摆动的三个类别。张永昌、王恺忱还以一百余例黄河浚淤的历史资料进行分析论证,指出长河段拖淤的不可行性。有的研究人员还提岀:从长远宏观的间接影响看,河口延伸意味着河流侵蚀基准面相对升高,是引起下游河道淤积的主导因素。但也有的认为:下游河道冲淤引起的水位升降主要与上游来水来沙条件有关。
1978年全国科学大会召开后,推动了黄河口科研工作的深入展开。1980年,黄委会召开“黄河河口观测研究规划座谈会”,制定1981-1990年观测研究计划。黄河口研究被列入国家重点科研项目第22项——“根治黄河研究”第三课题。此后,许多专家学者除潜心研究河口演变的一般规律和特殊规律外,开始涉足治理措施的范畴。据不完全统计,1980年以来先后发表论文58篇,其中10篇优秀论文在国内获奖。有的论文被国际学术交流会议刊入论文集锦。
东营市建制后,市政府和胜利石油管理局根据三角洲经济建设和石油勘探开发的需要,在1984年提出稳定清水沟流路40〜50年的要求,除向黄河主管部门征询意见外,并委托科研单位进行专题研究。此后,以稳定流路为主的各种治理主张应运而生,先后提出了“挖沙降河”、“疏浚拖淤”、“大小水分流”、“分洪放淤减沙”、“计划改道、轮流走河”、“三角洲顶点下移”、“加高堤防、整治河道”等论点和建议。其中,经过分析论证提交研究成果的有:北京水科院尹学良等1985年9月完成的《稳定黄河口在清水沟及其以南40〜50年的研究》;青岛海洋大学候国本主持进行的《挖沙降河、改良土壤、建立农业基地、补偿南水北调、稳定河口流路》研究;山东河务局1986年9月完成的《关于延长黄河口现行流路使用年限的技术咨询报告》;东营黄河修防处王锡栋1987年12月发表的《稳定清水沟流路三十年以上的初步意见》。
1988年6月16日,由中国国土经济学研究会、中国水利经济研究会和黄河水利委员会水利经济研究会共同发起,由各方面专家、学者、教授及领导共40余人组成考察团(研讨会),对黄河三角洲经济开发与河口治理进行为期10天的实地考察和会议研讨。于光远、李人俊、张季农等联名给国务院总理李鹏呈送的《黄河三角洲经济开发与河口治理考察报告》中指出:“大家一致认为,为了保障和稳定胜利油田建设,相对稳定黄河入海流路是极其必要的。充分利用清水沟流路,可以把它稳定30年,争取达到50年”。并建议成立黄河河口规划治理科学研究所,落实利津以下黄河河口治理投资。
同年6月28日,全国瞩目的黄河三角洲经济技术和社会发展战略研讨会亦在东营市召开。这次会议是根据七届人大一次会议上许多代表的提议,由全国人大副委员长、民盟中央主席费孝通,全国政协副主席、民盟中央副主席钱伟长和中共山东省委书记、山东省省长姜春云共同倡议发起的。来自中央及地方有关部门的领导、专家、学者及新闻工作者200多人通过实地考察,围绕国土规划、石油基地建设、农业开发、河口治理、交通等5个专题进行研讨(会后,费孝通、钱伟长联名上书中共中央总书记江泽民、国务院总理李鹏、副总理姚依林,陈述黄河三角洲在国民经济中的战略地位和长远开发价值,建议将黄河口治理列入国家计划。尾闾河段也由黄委会统一管起来)。除上述两次高规格、多学科、大范围综合研讨活动外,东营市建制后还多次组织黄河口治理专题学术交流活动。在逐步取得共识的基础上,许多专家学者围绕黄河入海流路稳定提出近期与远期治理目标和措施。普遍认为黄河口治理的关键在于解决泥沙问题。为处理泥沙而采取的办法可归纳为减沙、排沙和用沙:(一)减沙:主要是搞好上、中游水土保持,减少泥沙来源;引洪放淤,向河道外排放泥沙;组织大规模河道挖沙等。大幅度减少进入河口地区的来沙。
(二)排沙:主要是修筑导流堤工程,集流攻沙入海;开展疏浚拖淤,提高水流挟沙能力;借助海洋潮汐蓄清刷浑等。尽力加大泥沙向深海的输移量。
(三)用沙:即扩大三角洲堆沙范围。主要措施是适当扩大尾闾河段摆动范围,利用海洋蚀退能力减缓岸线延伸;加高加固堤防,改建防护工程,提高御水能力,增加河口外延长度;选择较深海域堆沙,提高单位延伸长度堆沙量;结合改良土壤大规模分洪放淤等。尽可能把泥沙变害为利。
二、浚、分、裁试验
(一)浚畅河道
利用船舶器具搅动泥沙,借助水力浚深河道的试验始于宋代。宋神宗熙宁六年(1073年),王安石主持成立“疏浚黄河司”,先用铁龙爪进行浚泥试验,后又改制成浚川杷,“以巨木长八尺,齿长二尺,列于木下如杷状,以石压之,两旁系大绳,两端碇大船,相距八十步,各用滑车绞之,来去挠荡泥沙。已,又移船而浚”①,实验效果很好。拟自卫州(今河南汲县一带)浚至海口(天津附近),但推广应用情况未见记载。
黄河南北分流时期(1194〜1496年)漕运事关重大,故自元代贾鲁至明代白昂、刘大夏等治河官员均以筑北疏南为策略,屡在孙家渡、涡河口、赵皮寨等地设置潦清夫和浚船拖淤,以维持分流局面。除“仿宋潦清夫、混江龙、铁埽帚撼荡泥沙”等简单记述外,规模与作用记载不详。
明弘治年间,全黄南下夺淮入海局面形成后,黄淮交汇处的清口和入海口淤积日渐突出。尽管对浚淤之举时有异议,但浚淤措施仍贯穿在河口治理的过程,在时兴时废中不断改进。如明正德至万历年间,疏浚之法广为应用。据载,嘉靖十四年(1535年)正月至四月即“浚河三万四千七百九十丈”①。万历年间,总督吴桂芳在“欲浚河身、先开海口”的思想支配下,建议朝廷“另设水利佥事一员专疏海口”②,荐用混江龙扬泥车法浚河。
清代靳辅治河时,从康熙二十七年(1688年)起,对云梯关以下尾闾河段长80公里做疏浚试验。其法为每二里半建一墩,配置浚船一只,船尾系铁扫帚两个,由15名兵士操舟。两岸共设浚船64只,墩兵960名,逢每月初一、十一、二十一日,墩兵各乘浚船溯流刷沙,往来上下。另设浚兵240名,浚船12只,专事疏浚河门一带淤沙。云梯关以上至宿迁河道亦按此法办理。经过两年实验,由于未能达到预期效果,遂将浚船改为荡草驳船供给河防之用。后来,雍正、乾隆、嘉庆执政的近百年中仍有人倡议浚船拖淤,对混江龙、铁扫帚等旧具进行改进,创制出杏叶爬、逆鳞板、铁篦子、扬泥车等新型器具。由于黄河沙量太多和浚船动力不足,诸法收效甚微,未做大规模实施。
清咸丰五年(1855年)黄河改道由利津铁门关入海,初时河道通畅,浚淤之声暂息。至光绪十年(1884年),河口淤积严重。游百川、陈士杰等先后用木船、小火轮(机船)拖带铁篦子、混江龙等器具在铁门关一带上下刷涤,因笨重难行未能收效。三年后,总理大臣李鸿章令山东巡抚张曜从法国订购挖泥机器船两只,分别在天津峦子营和利津海口的太平湾试验,仅能吸水,不能挖泥,遂将船只退还。此后数十年,建议拖淤者虽不乏其人,实施者却无。
建国后,水电部于1977年在天津召开河口拖淤现场会,李伯宁副部长建议在黄河口进行拖淤试验。11月21日〜29日,利津修防段、水文站在刘家夹河险工右岸浅滩试验拖淤。大河流量575〜740立方米每秒,含沙量48公斤/立方米左右,水深2.10〜2.51米,流速0.77〜0.92米/秒。用3只机船(1只240马力,2只各120马力)分别拖带87.4~292公斤的5个铁耙。耙长1.22〜3.10米,宽1.2〜4.4米,齿长0.22〜0.31米,齿距0.12〜0.40米,每耙齿数7〜25个。在长300米、宽150米范围内,往返驶行拖淤,8天行船288趟,船尾至耙具27〜93米。5次测量结果累计:拖1断面刷深0.31米,拖2断面刷深0.45米,拖3断面刷深0.47米,拖走泥沙总量1.8万立方米。试验河段主流原为偏左,拖淤时河床产生横向变化,各断面呈现左淤右冲,溜势改变,主流右移,原主流区明显淤积。为观察泥沙纵向运动,另在拖淤河段下游300米处进行两次横断面测量,结果是浅滩部分有淤积,主流区有冲刷。试验总结认为:利用耙具强行拖淤有效。因试验期间流速较小,挟沙能力低,被拖起的泥沙遂在拖区下游淤积,说明拖淤效果与河床形态、水文要素有密切关系。耙具最好两面有齿,不怕翻身打滚;重量以250〜300公斤为宜。耙形最好为雁翅状,齿长0.15米。拖距长短与耙具重量、形状有关,不宜硬性规定。
同年12月11-17日,垦利修防段在义和险工河段采用“定点定线、机引耙拖、借水刷槽”的方法进行拖淤试验。其法是在不同间距的两端锚定木船各一只,每船安置牵引力为3吨的电动卷扬机1台,以直径16毫米钢丝绳牢系铁耙一具,交替牵引铁耙往返活动,划松河底泥沙,借水冲刷。历时6天,实拖127.5趟,拖距变换在110〜160米之间,拖耙活动宽度10米左右。试验总结认为:用船定点定线拖淤有作用,但在黄河河道内收效不大。一是深水大溜处难以稳船,不宜作业;二是浅滩缓溜处虽可平稳作业,但拖距短,面积小,耙行慢,流速小,泥沙输送不远;三是沙板平整河底尚可松动,红泥河底拖不起来,河底高低不平铁耙被阻拖不动。
1979年还从河北省购进120马力湿地推土机2台(系试验产品),在山东河务局科技处指导下改装为水下拖拉机,在垦利修防段进行河道疏浚试验,效果不佳而作罢。
1980年,黄委会水科所首次在室内做水槽拖淤试验。虽无定论,却认为对河口治理研究有所裨益。
此外,山东河务局在1981年安排惠民修防处设计、利津修防段制造专用拖淤船1只。因对拖淤价值认识不一,造船工艺难度大,船体安装完成后即行搁置。1988年起,为延长清水沟流路行水时间,胜利油田投资进行黄河口疏浚试验,除用截堵支汊、筑堤导流、控导(护滩)工程等整治措施外,还以水力清淤、群船拖淤方法疏浚河道与拦门沙。拖淤器具经过5次改进,摒弃以往船拖铁耙划动河底泥沙的办法,改用水力冲刺之法。其法是在驳船舱内安装高压汲水泵一台,以内燃机为动力,将河水压入传送管道后,分别进入布设在船体四周的4组共38根能垂向升降1米范围的射流管道内,高压水喷射河底,泥沙大量悬浮后随水流下泄。初步试验结果显示,人工干预措施与有利的水沙条件相辅相成,互为配合,使尾闾河道呈现单一顺直,窄深通畅的良好局面。
二、分洪放淤
尾闾河段分洪减沙之议,在清朝、民国时期已有,付诸实践乃为近期。1969年建成十八户分洪放淤闸及淤区配套工程。1970〜1979年先后进行5次放淤试验,累计放淤时间105天,过闸流量15〜382立方米每秒,平均含沙量54公斤/立方米,引水总量16.80亿立方米,落淤量7963万立方米。按落淤改土面积计,每亩投资近20元,平均每方泥沙0.053元,收到费低益高之效。但在运用的几年中,由于黄河大于3000流量的时间每年仅有4.2天,大于2000流量的时间每年只有20天,难以按照设计指标运用,后期工程亦未能按规划项目完成,运用中出现水流分散、落淤不匀、收益差别较大等问题,影响了放淤实验 、的继续进行。
此外,七十年代兴建的南展宽工程亦在展区内进行过两次分洪放淤试验。1974年在利津渔户村破除的分洪口门长100米,在1975年汛期分水1000立方米每秒,起到降低西河口水位的预期效果。
三、裁弯试验
民国25年(1936年)5月,黄河水利委员会委员长孔祥榕会同山东省政府主席韩复榘视察河口时决定在羊栏子附近(乱井子与寿光围子之间)河段进行人工裁弯,取得成功。建国初期,经黄委会批准,垦利县政府于1953年在小口子附近神仙沟与甜水沟的坐弯处河段实施人工开挖引河长119米,裁弯后河道流程缩短,水面比降加大,形成溯源冲刷,收到显著效果。
第三章河口治理
黄河以海为归宿。河口通畅,水沙顺利下泄,上游河道无虞;河口阻塞,上游河道必滞沙壅水,决溢之患难免。故历代治河无不密切关注河口,相机择定治河方策。自大禹治水以来的几千年间,有无数先哲对黄河口治理进行前仆后继的探索,或分川导滞,或集水攻沙,使黄河口治理措施在实践中不断发展、完善和提高。建国之后,在总结前人治理河口经验的基础上,采取有计划的人工改道措施,控制河口自然摆动,实践证明是成功有效的。近几年,根据黄河三角洲社会经济发展的需要,开始对清水沟流路进行疏浚导流试验和综合工程治理,以期黄河入海流路保持较长时间稳定安流局面,使河口治理推进到一个新的阶段。
第一节历代方策
相传大禹治水,改其父鲧以“围堵障水”失败之法,实行“疏川导滞”方略,在黄河上中游注重顺地形清除河道障碍,疏通水流到达河北的古大陆泽滞蓄调节后,在近海口河段“又北播为九河,同为逆河入于海”,①实行多支分流入海的策略,平息了波及中洲大地的水患,向为历代治河者推崇。
西汉中后期,探索治河方法的人愈多。自成帝至王莽时的三、四十年间,各种治河思想活跃,许多治河主张都对入海流路有所顾及。清河都尉冯逡、御史韩牧等提出的分疏治河说,认为尾闾河道“可略于禹贡九河处穿之,纵不能为九,但为四、五宜有益”。②丞相史孙禁、大司空椽王横等倡议改河,注意海水涨落对河口泄洪的影响,“东北风,海水溢,西南岀,浸数百里,九河之地已为海所渐矣”,①故提出“开通大河,令入故笃马河,至海五百余里水道逡利”的建议。所经之地略同今马颊河,入海流程较短,海况比原入海处为好。待诏贾让制订治河三策中,上策即为宽河行洪,以地形和海域条件为出发点,主张“徙冀州之民当水冲者,决黎阳遮害亭放河使北入海,”②遵循古圣之法而行水。
东汉时期,王景“筑堤自荥阳东至千乘海口千余里”,③将黄河入海处大体稳定在千乘与无棣之间,出现较长的相对安流局面,与入海位置安排合理有关。
宋代,不少人士认识到黄河下游河道决溢与河口阻塞不畅有密切关系。而河口淤高壅水的根源又在于泥沙。故在治河方略上由单求排洪入海提高到水沙并治,更加重视河口治理。欧阳修在《故道不可复再论》中奏称:“河之下流若不浚使入海,则上流亦决。臣请选知水利之臣就其下流求入海路而浚之。不然,下流梗塞,则终虞上决,为患无涯。”④宋神宗熙宁六年(1073年)王安石主持成立“疏浚黄河司”,始作船舶浚淤尝试。
金、元至明代,黄河由南北分流注入黄海和渤海变为黄淮合流全注黄海,确保漕运被定为治河首务。因海域条件变化,淮河清水注入,河口淤积稍见缓和。在治黄保漕、治河即治海的思想支配下,任由尾闾流路在较大范围内自由摆动。潘季驯治河时,总结前人的治河经验,根据黄河含沙量大的特点,又提出“筑堤束水、以水攻沙”⑤的方策,在其治河活动中大力付诸实践,对黄、淮、运河采取综合治理,以达“使黄淮力全、涓滴悉趋于海,则力强且专,下流之积沙自去,海不浚而辟,河不挑而深,所谓固堤即以导河,导河即以浚海“⑥的目的,扭转了黄河忽东忽西,靡有定向的混乱局面,使其再度趋于基本稳定。“束水攻沙”思想对明代以后的治河产生很大影响。
清代仍维持黄淮并流至云梯关入海的格局。面对河口淤积延伸,“大抵日淤一寸”①的严竣势态,靳辅提出对河口进行疏浚,但在实践中收效不大。又提出在尾闾河段挑挖引河,两岸筑堤的主张,将潘季驯“束水攻沙”的方策发展为疏浚筑堤并举,以达“寓浚于疏”的目的,不仅在当时取得“黄淮故道次第修复”、“漕运大通”②的功业,在后人的效法中也屡见成效。清嘉庆年间,河口接修长堤,加埽扎枕,约拦水势后,两江总督百龄即奏:“自本年黄流挽正之后,气力盛猛,冲至海中四、五十里之遥,始与海波合色,……似此尾闾宣通,全河东注,诚为大好气象,……足见前人束水攻沙之说信而有征。”③清咸丰五年(1855年),黄河在铜瓦厢决口改道由山东利津注入渤海。初时河口淤积尚不为患,至光绪十年(1884年)前后,便已惊呼“方今各处受灾,人人言因海口沙淤不能畅销所致”④,河口淤积日趋严重,疆吏河臣及名人邑士先后提出截支强干、裁弯取直、筑堤入海、河口浚淤等主张。筑堤入海之法,试用知府朱采曾在光绪六年(1880年)仿照办理,“后因筑堤于漫水之中无从下手,遂罢其议”⑤。河口浚淤之法,仓场侍郎游百川、山东巡抚陈士杰、张曜先后在光绪十年(1884年)、十三年(1887年)主持试办,均未取得成效而作罢。其它诸议未见实行。对展宽河身,迁民让地、筑堤束水、攻沙入海等争论亦是持久未决。是故,清末时黄河口仅以低矮短小的民埝御水,漫溢溃决几乎无岁不有。一旦决溢,常以人稀地卤为由,任其自寻流路入海,自然改道三次。用于堵口抢险的人财物力耗费巨大,应付不暇。为改善河口局面,同治六年(1867年)后,清政府屡派大臣丁宝祯、游百川、陈士杰、张曜、李秉衡、李鸿章、周馥等亲赴河口查勘,寻求治法。光绪二十五年(1899年)二月,李鸿章奉命勘视河工时曾率比利时籍工程师卢法尔对盐窝以下尾闾详加审度。卢法尔在《附勘河情形》中提出:可借鉴美国密西西比海口、奥地利大牛白海口、法国仙纳海口、比利时麦司海口,因拦门沙阻碍行船,堵塞严重,旋径以大石填海,筑造海塘,高出大潮水面,两塘相距九十丈,塘成之日海口竟深至两丈的成功经验。其他大臣视察河口后也都广征博采,引经据典,提出过一些治理河口见解。限于技术经费等制约,付诸实施者很少。
民国时期,专家学者们从近代水利科学观点出发,提出上中下游全面治理的方略,进而达到治理河口的意见。主张引进西方治河技术,重视基础资料积累,对黄河口进行统筹规划,并做过一些准备工作和简单工程。民国7年(1918年)和民国22年(1933年)两次河口地形测量;民国23年(1934年)河口查勘;民国25年(1936年)在乱井子裁弯取直等。但就全面情况看,恰如治黄专家李仪祉所言:“唯是我国水利一受制于外强之参与,二受累于内政之不统一,三受限于财政之竭蹶。故提倡者虽不乏人,而实施者无几。”①建国后,50年代制定“根治黄河水害,开发黄河水利”的战略总方针,开始对黄河上中下游进行全面综合治理。鉴于当时的黄河三角洲多为荒滩处女地,对入海流路走向并无严格制约要求。因而在河口治理方面是以确保防洪防凌安全为前提,因势利导,相机决定,人为干预流路改道。60年代后,随着油田开发建设规模日渐扩大,三角洲经济进入全面发展阶段,继续沿用相机改道的办法,虽然对黄河防洪安全有利,但对石油勘采和工农业生产带来严重影响和损失。围绕这一突出矛盾,极力寻求解决办法,先后提出过许多建议和主张。如大搞水土保持,大规模进行河道挖沙,扩大流路改道范围,合理安排泥沙和减沙、用沙、排沙。在河口治理措施上采取综合方法,如河道整治、引黄淤背固堤、分洪放淤、河口疏浚拖淤、修堤导流、调整入海口门方向借潮输沙等。对上述建议和主张,有的进行实施或试验,取得成效;有的做过分析论证,研究其可行性和效益性;有的仍处在争议之中。在水沙条件尚未根本改变、尾闾流路摆动改道难免的情况下,结合现实可能条件,有计划的安排入海流路,相机采取人工改道措施,尽量延长尾闾河道行水年限,是协调河口防洪安全、有利三角洲石油勘采、经济开发和目前国力所能承受的方策。
第二节小口子裁弯改道
一、裁弯过程
1947年3月,黄河复归山东故道,尾闾河段仍沿1934年自然改道时形成的三股行水路线分别由甜水沟、神仙沟、宋春荣沟注入渤海。1952年7月,甜水沟过水约占70%,神仙沟约占30%,两股河道在小口子附近开始相向坐弯。其后,神仙沟过水流量日增。为便利交通和农业生产,垦利县委、县政府提出挖通两河的报告称:1953年4月3日实测神仙沟流量387立方米每秒,甜水沟流量381立方米每秒,水流有向神仙沟转移集中的趋势。两沟最近处相距95米,水位相差0.71米。甜水沟河道曲折多弯,水流不畅。如将两沟之间挖通,大溜将会直趋神仙沟。甜水沟可能因流量减小而淤淀闭塞。大小孤岛连成一片后有利农业生产,但对岸一千二村以下民埝需要加强防守。山东河务局同意垦利县报告意见,在呈报黄委会批复时指出:甜水沟可能在小水时淤塞,神仙沟成为主要入海途径。洪水漫滩后,甜水沟仍可分泄部份洪水。大水时南岸防守较易,北岸罗家屋子滩地在中常水位一定坍塌,洪水时其下民坝比较吃紧。建议在引河处修建工程,以期固定弯道。5月5日,黄委会批准人工挑挖引河,并指示:目前对于掌握海口河道的变化尚未具备足够条件,两沟分汊处不必施修工程。引河位置应适当选择,以顺应溜势、减少坐弯程度为宜。对于罗家屋子以下民埝增加的防守困难应作一定估计。
嗣后,由垦利县政府组织有关单位勘测定线,调集民工220人突击施工。6月14日开始,三天告竣,挑挖引河长119米,上口宽17米,底宽10米,土方2570立方米。7月8日,引河开始过水,10日施测流量963.7立方米每秒,占全河水量的43.3%。30日,引河拓宽至187米,水深4〜6.8米,流量758立方米每秒,已占全河水量的64%。31日,位于引河以下6公里的罗家屋子水位站流量1075立方米每秒,河面宽225米,水深1.3〜8.2米。8月1日实测生产屋子处甜水沟水面宽296米,流量仅474立方米每秒。神仙沟过水量已达1141.4立方米每秒,占全河的70.7%,近海段河形顺直,口门水流通畅,载重15吨的船只可以入河。8月22日,黄河出现3946立方米每秒洪峰时,神仙沟分流达3594立方米每秒,占峰量的91.1%。8月26日,甜水沟淤塞断流。9月,引河宽达300米,成为大河主道,原折往左岸的四段河亦趋断流,成为干河 (参见图4—5)。
二、裁弯效果
改道初期,神仙沟河道流程较原甜水沟缩短11公里,比降变陡,尾闾河道水位降低(参见表4-13),上游河道发生强烈的溯源冲刷,显示这次并汊集流
神仙沟河口冲淤情况表 表4一13
说明:本表摘自、1968年河口规划队神仙沟小组总结。
1953年7月小口子裁弯后河势图(示意) 图4-5
的措施是成功的。据孙口、艾山、泺口、刘家园、马扎子、杨房、张肖堂、利津、前左、罗家屋子等测站1953-1956年的水位流量关系曲线表明:在1000立方米每秒的流量级,1954年以杨房为上界,冲刷程度向河口方向沿程增加,最大冲刷点在小口子附近。随着流量增加,冲刷影响范围扩大。1954年流量4000立方米每秒冲刷点上溯至刘家园。至1956年,影响范围接近艾山。在同一年份和同一河段内,由于流量增加而使冲刷加大。前左站5000立方米每秒的流量级,水位降低达1.85米。这次人工改道后,因河口变迁引起的溯源冲刷和同流量水位下降,使下游河道的防洪压力得以减轻,效果是良好的。
1956年,溯源冲刷的影响逐渐消除。由于流程加长开始出现溯源堆积。但在1958年出现10400立方米每秒大水时,沙峰在前,洪峰在后,造成有利的河道冲刷条件,黄河下游水位均有回落。刘家夹河发生揭底冲刷,水位陡降。神仙沟河门泄洪十分通畅,大洪水顺利安全入海。其后,随着河道淤积延伸,河口地区同流量水位又有较大幅度回升,罗家屋子站5000立方米每秒流量的水位抬高1.65米。溯源堆积的影响范围到刘家园一带。1959年汛期,四号桩以上1公里处右岸滩唇冲塌,水流出汊,沿老神仙沟行水。至I960年汉河夺流占70%入海,形成一次小改道,流程缩短19公里,再度出现短暂的溯源冲刷。但因汛期断流(位山截流),这次改道的影响在次年汛期方见显现。1961〜1962年河口水位下降,影响范围到一号坝,小沙站3000立方米每秒流量的水位下降0.65米。此次小改道由于规模甚小,海域条件不佳,河口延伸速度甚快,很快抵消了因三门峡水库下泄低含沙水流造成的沿程冲刷影响。1962年原河门淤塞,汊河亦开始溯源堆积。罗家屋子以下河道淤积严重,河道比降变缓,罗家屋子同流量水位回升1-19米。河床普遍升高,CS—25断面河底平均高程1958年为一1.3米,1964年停止行河时已达1.5米。改道点以下的河长由1954年的27.3公里延伸到59.8公里,平均比降由改道初期的1.4‰变缓到1‰。同时,河道平面形态亦在演变(参见表4—14)。先是张家圈一带滩地急剧坍塌,至1955年河道右移400余米,继之引起罗家屋子一带迅速坍塌,形成S 形陡弯。1960年后,尾闾河段平面弯曲系数增大。四号桩以上河段1960年为1:1.09,1963年达到1:1.34;四号桩以下河段1961年为1:1.02,1963年达到1:1.10,河道的蜿蜒曲折,导致先后4次岀汊摆动。
1953-1967年神仙沟河道变化情况表 表4-14
神仙沟河道演变的后期形态,预示流路趋向衰亡阶段,泄洪能力锐减。1963年5月30日利津站洪峰流量4870立方米每秒,罗家屋子水位达8.78米,造成罗家屋子内堤漫溢(堤顶高程8.50米)决口。8月上旬出现4920立方米每秒洪峰时,罗家屋子水位仍超过恢复后的堤顶高度。四号桩水位超过1958年10400立方米每秒大洪水的水位。
三、堤防修筑
黄河归故前,河口右岸临黄堤(又称官堤或公坝,下同)止点在垦利县宁海村,其下即为民坝(又称民埝,下同),止点在西冯村。左岸临黄堤止点在南岭村,其下为民坝,止点在李家呈子(现堐东)村。
为迎接黄河归故,渤海区党委在1946年组织发动各县开展大复堤运动。当年,右岸民坝由西冯村向下接修至渔洼村,新筑堤长17.2公里,底宽12米,顶宽4米,高度2米,两侧边坡皆为1:2。左岸民坝由李家呈子村向下接修至一千二村,长14.9公里,顶宽4米,高度2〜2.5米,两侧边坡皆为1:2.5。
1947年3月黄河归故水到河口后,左右岸堤防再度延续接长。至1953年形成神仙沟独流入海时,右岸临黄堤止点延伸至渔洼村,民坝止点延伸到付合村。左岸临黄堤止点延伸至四段村,民坝止点延伸至小沙村。新修民坝顶宽4〜5米,高度2〜2.7米。两侧边坡皆为1:2.5。因四段以下民坝与神仙沟相距较近,堤身单薄,一旦漫滩防守困难。为防不测,遂于1948年在四段至弯子村间增修民坝长15.3公里,顶宽2米,高1米,后又接长9.2公里,成为预备坝。
1953年后,又进行两次复堤,上述堤防分别加高培厚或改线新修、接长,使河口防洪能力有不同程度的提高。1963年底神仙沟流路终结时,两岸堤防的分布情况是:右岸临黄堤止点仍在渔洼村(桩号252+420);民坝自渔洼至付合,总长20.3公里(桩号252+420〜272+722)。1962年实测255+660处堤顶高程10.47米,纵比降1.4%。。。左岸临黄堤止点仍在四段村(桩号355+263);其下民坝有两条:一条自四段至小沙村,长22.02公里(桩号355+263〜377+278),起点高程12.59米,止点高程9.90米,纵比降平均1.6‰。另一条自四段村起,原止点在弯子村,1962年从老爷庙向北改线新修,止点在羊栏沟,堤长24.5公里(桩号355+263〜379+763),后又普遍加高帮宽,顶宽5米,高2〜2.5米,堤顶起点(四段村)高程10.00米,止点高程7.50米,纵比降1‰左右。
第三节罗家屋子分洪改道
一、分洪前后
神仙沟流路自1960年改走汊河后河势再度呈现散乱。1963年汉河又在其南生出新汊,主流从新汶河入海,尾闾河段曲折加长,汛后水位明显升高。12月24日,寒流侵袭河口地区,气温骤降,最低气温一13℃,河道淌凌密度剧增。因河门泄流不畅,遂于26日在四号桩一带卡塞封河,水位陡涨,漫过防潮坝,淹及小沙村及其以下滩地。29日,冰凌向上排插至同兴农场附近,罗家屋子水位涨至8.40米。漫滩之水逐步上溯、军马场五营、济宁屋子、垦利县林场一分场、临邑屋子、青年林场、军区畜牧场、保林二队、薄家屋子等地相继被淹。1964年元旦,罗家屋子水位涨至9.01米,比1958年大洪水水位高0.30米。张家圈以下河道全被堵塞,漫水扩展到清水沟以南1公里。大孤岛上15个村庄及林牧场驻地职工群众2675人被冰水围困,41万亩土地淹没,五营屋子一带水深1〜1.5米,人攀屋顶,处境危险。
惠民地委、专署得悉,火速研究决定河口分洪救灾意见。向山东省委、省人委汇报同意后,即于12月30日组成以专员郭林为首的两个工作组奔往河口,分赴南北两岸领导救灾安置。调集船只、报话机等设备分发至孤岛各地支援迁移抢救。组成30人的爆破队携带器材工具星夜赶奔罗家屋子待命破堤分洪。山东省委派飞机空中视察,调拨炸药雷管送往罗家屋子。31日,又派河务局副局长刘传朋带领工程师阚文会等前往河口会同郭林专员召集农垦局长李峰,惠民修防处主任张汝淮、垦利县长魏博明及渤海、同兴、海滨农场、罗镇公社、垦利修防段等单位负责人现场查看决定:本着权衡利弊、舍小救大、因势利导、争取时间的原则,将破堤分水位置选在罗家屋子,拟定破口两个,电告山东省委授权惠民地委批准执行。
1月1日2时,渤海农场500人,海滨农场100人,分别在临河堤和套堤上挖药室和破堤。同时派人分赴三合、新安、太平、新埠、卞庄、义和、胜利及三十五户等村,组织动员群众搬迁;骑马通知散布在分水区内拾草割苇的外地人员迅速撤离;同兴农场抢修防护套堤和护场围埝。对于生活困难的群众,惠民专署发放赈灾款3000元,棉布,3000尺,被褥25条予以救济。当日下午,人工破堤和爆破布雷完成。16时15分第一组药室起爆,16时23分第二、三组药室同时起爆,三个缺口过水。至18时口门扩展到100米左右,泄水约150立方米每秒。20时,同兴以上套堤偎水深约0.6米,在原决口处冲开堤身过水(参见图4—6)。22时,罗家屋子水位下降0.6〜0.7米,张家圈水位下降0.2米,口门泄量亦增加到250立方米每秒左右,临河滩地渐被刷成河型与大河相通。次日10时,口门泄量增至350立方米每秒,罗家屋子和同兴套堤缺口流水各占一半,同兴农场水势见缓,孤岛漫水大部收沟,浮冰落地。3日上午,分水流量仍保持在400立方米每秒左右,罗家屋子口门泄量增至60%以上,同兴一带水势缓和,张家圈附近“及老蒋屋子以北水位退落0.3〜0.5米。老蒋屋子以南因张家圈插冰阻水缓慢上涨,但并未构成威胁。右岸漫水地区和左岸分水地区均无人身伤亡,受冰水丿威胁之处相继解除,分洪的预期目的圆满实现。
分洪后的水流经洼拉沟进入刁口河归海。3月18日实测新河过水流量802立方米每秒,占全7可水量的51.3%。6月11日,过流量2536立方米每秒,占全河的89.5%。至8月底,神仙沟近乎断流。历时8个月,新河入海通畅,最终由分洪减灾形成尾闾改道,刁口河行水成为定局。
二、刁口河演变
改道之初,入海流程较神仙沟缩短22公里,新河纵比降2.13‰,改道点附近具有较大的水头落差,但河口水位降落幅度不大。主要原因是堤基未能冲开,门槛效应较强;罗家屋子以下地形开阔,地面较高,植被茂密,河面放宽7~10倍,水流散漫无力;距改道点9公里处又有高坎一处为胶泥土层难以冲刷,两侧为黄河故道高地阻水。故口门以下河无正槽,导致大量泥沙在罗4断面一带迅速形成一个庞大的堆积体。至1965年4月,罗4至罗6断面间平均
1964年1月罗家屋子破堤改道形势示意图 图4-6
淤高1.6米。改道前罗家屋子至罗6断面比降为1.6‰,经过一年多的淤积后不足1‰。新河道边界条件的不利,抑制了有利因素的发挥。尽管改道缩短流程较大,当年来水来沙条件较好,水量多达973.1亿立方米,但河口产生的溯源冲刷效果并不明显。7〜8月份大水时,罗家屋子同流量水位仅下降0.2米左右,5000立方米每秒的水位只降低0.35米,影响范围仅到一号坝。
1964年大水后,在淤高的滩面上出现数条具备河道雏形的河槽。滩槽高差轮廓分明,水流比较集中的五条主道分别称谓大河、二河……五河。后来,水势再趋集中,归并为三股主流。1965年小水时,中股衰竭淤塞。1966年汛后西股萎缩,仅有众多支汊分流,东股扩大为唯一主流,水力强盛,滩槽轮廓更加分明,河势大体暂趋稳定,刁口河流路的沉积造床阶段基本完成。入海口门平均向外延伸约8公里。
1966年后,三门峡改建运用,排泄沙量增多,沿程淤积加大,抵消了因河口改道产生的溯源冲刷影响,河口水位迅速回升。1967年9月15日,利津站洪峰流量6980立方米每秒,罗家屋子水位高达9.47米,比1958年10400立方米每秒的水位高0.76米。河口一度淤塞,发生一次小摆动。此后,由于连续出现6000立方米每秒以上的低含沙量大水冲刷,加之口门外海域条件较好,水沙入海通畅,罗家屋子以下河槽变得单一顺直,水流集中。罗7断面以下河段向东取直摆动,产生影响范围较大的溯源冲刷。上界抵达惠民杨房,距改道点153公里。河口段同流量水位再度下降。3000立方米每秒流量时,罗家屋子水位下降0.47米。这次水位下降持续一年多。1969年汛期来水特少(126.5亿立方米),水不漫滩,主槽淤积严重,河道已延伸30多公里,河口段水位又大幅度回升。10月份测验资料已接近1967年最高水平。
1970年,河道自上而下向弯曲发展。1972年7~9月,先后两次出现向右出汊摆动,边滩、心滩增多,沙嘴延伸突出两侧岸线约19公里。出汊点以上河道愈发弯曲,率值达1.1左右,并有陡弯出现。河床淤积抬高,河底平均高程超过滩面1〜2米,横比降加大,串沟机遇增多,河道泄洪排沙能力降低。
1974年8月出现一次小洪峰恰与风暴潮相遇。利津站流量3360立方米每秒,刁口站水位高达6.82米。罗14断面以下2.5公里处向左出汊,流程缩短8公里。新汊河河形散乱,串沟、心滩多处,泄流不畅,槽淤迅速。9月份2000立方米每秒流量,刁口站水位较出汊前升高0.45米。10月10日出现3180立方米每秒小洪峰,罗家屋子水位达8.81米,超过1958年最高水位0.10米;刁口站水位达7.01米,比前次洪峰水位升高0.19米。洪峰过后,罗10断面以下3公里处向左又出新汊,流程缩短17公里。但出汊后2000立方米每秒流量水位比9月份又升高0.30米。河口淤积导致水位上升已影响到利津附近。1975年10月,当6500立方米每秒洪峰到达时,一千二分洪口门分流约1000立方米每秒,西河口水位高达9.96米,东大堤出水仅0.7米左右。
自1964年1月至1976年5月,刁口河造陆面积506.9平方公里,年均40.8平方公里,30公里范围海岸线平均每年外延近1.4公里;河长延伸到64公里;利津至罗家屋子13个断面的河道主槽高程平均升高1.28米;罗家屋子以下7个断面平均淤高3.56米;河口段平均比降由2.13‰变缓到1.1‰;流量3000立方米每秒的平均水位,利津站上升1.64米,罗家屋子站上升1.28米。改道点以下的河型演变经历了散乱游荡→归股→单→顺直→弯曲→出汊摆动→出汊点上移→再散乱游荡的全过程。
三、防护工程
改道刁口河后,左岸防守任务加重,利津四段村至湾子村的民坝成为临河防线。1964年4月5日,强风暴挟持海潮侵入内陆近50公里,潮水位达5.20米。河水遭到顶托后溢槽漫滩,付家窝以下民坝全部偎水。因民坝修筑标准低,8000立方米每秒的水位与堤顶平,且断面单薄,隐患颇多,不适应防洪要求 (当时艾山以下大堤防洪任务为13000立方米每秒)。为提高堤防御水能力,报经黄委会批准,旋于5月初将草桥沟至老爷庙以北的最薄弱堤段加高0.4米左右,帮宽2米左右。1964年6月,防洪任务改为控制艾山下泄流量11000立方米每秒,四段以下民坝按顶宽5米,堤顶超过防洪水位1米为标准进行加培。1965年春完成六合至羊栏沟的改线修堤工程。1967年完成标准不足段落的加高培厚。1969〜1971年又普遍加高帮宽,使其基本适应河口防洪需要。前后共计完成修堤土方87.9万立方米,用工46.2万个。四段至小沙民坝因不御水而弃守。
为保证埕东及渤海油田开发建设,胜利油田于1972年在黄河左岸兴修利埕公路和防潮堤等防护工程。利埕公路以路代堤,起点在六合与民坝相接,向北延伸至刁口与防潮堤相接,长约18公里。
右岸防护工程:渔洼至付合村民坝在1967年前长20.3公里(252+420〜272+722),堤顶高程超出原13000立方米每秒水面线1米,顶宽5米,临背堤坡皆为1:2.5。计划改道清水沟时,在1968〜1969年按11000立方米每秒的设防水位,堤顶超高2.1米进行加高培厚。其中,261+900以上顶宽6米,临河坡1:2.5,背河坡1:3;以下至272+722顶宽5米,临背坡皆为1:2.5。付合村以下又新修8.32公里(272+722〜281+043),顶宽5米,临背坡1:2.5,堤高3米,使右岸渔洼以下堤防总长增至28.623公里。1968年,将255+160(二十一户)以下长25.883公里更名为南大堤(见图4-7)。确定推迟改道清水沟,继续使用刁口河流路后,经国家计委批准,又在1971年修筑东大堤长21.95公里,加固西河口隔堤0.7公里,整修清水沟引河弃土1.83公里。含房台、辅道、土牛等附属工程,共完成土方238万立方米,用工48.14万个。东大堤起点在防洪堤4+128(生产屋子)处,向东北至2+750处跨越清水沟,经军马场十四连穿过三道沟转而向东到达止点三号半。西距刁口河道600-1600米。堤防设计标准按西河口(3+000)水位10米水面线,堤顶超高1米,顶宽分别为7〜10米。山东省委决定组建惠民地区河口治理工程指挥部,由张汝淮等任指挥领导修工事宜;并调集昌潍地区的五莲、诸城、胶县、高密、昌乐、临朐、平度、安丘、寿光等九县民工1.8万人完成修工任务。惠民地区及胜利油田调集拖拉机、推土机64台和挖沟排水机械83台参与施工。
四、防洪抢险
1964年汛期,暴雨连绵大涝,黄河水丰漫滩,四段至羊栏沟民坝连续遭遇洪水和暴风雨侵袭,20余公里堤段临背皆水。堤身长期浸泡后土壤饱和,堤坡滑塌不止。9月2日适遇大风掀浪扑堤,河水溅越堤顶可至背河。老爷庙村后堤顶塌陷仅残存1米多;三角点至后小街长5.5公里临背之水相连,堤顶没于水中。当地人烟稀少,既无取土之处,又无石料、秸料、柳料,只靠切削临河堤肩土抢修子埝挡水,险情极为严重。垦利县委派副县长张福合率领县直机关、修防段和罗镇公社的领导、干部百余名,组织群众千余人,不顾艰险,顶风冒雨,
南大堤纵横断面图 图4-7
涉水割青草,船运墙土,夜以继日地抢修子埝和护沿,连续奋战40余天,战胜7次风浪,修做软料护坡工程18公里,共用草料200万公斤。直至霜降过后,河水归槽,方撤离堤线,取得抗洪抢险斗争的胜利。
1975年汛期,黄河先后出现13次洪峰。10月份6000立方米每秒以上洪水持续半月之久。河口地区动员两万余人上堤防洪抢险,直至立冬之日安全撤防完毕,时间之长,历史罕见。
10月11日,第11、12次洪峰汇合到达河口,利津站流量6500立方米每秒。四段以下的渔户村分洪口门宽100米,流量约500〜1000立方米每秒。四段以下民坝全部偎水。利津县革委副主任岳滋源率领县、社干部近百人,调集付窝、汀河、罗镇、六合等公社民工3000余人上堤防守。民坝断面单薄,洇水段落与日俱增。10月20日,明集、陈庄等5个公社夜间接到命令,21日下午便调集3000名精壮民工携带运土车辆赶到工地支援抗洪抢险斗争,一天半时间完成8000米长堤防加高和后戗工程。汀河公社7500米长防守堤段水面宽阔,风险最重。党委书记隋志安命令各村星夜组织3700多名民工砍伐柳枝,筹集青料,出动大车90部,胶轮车2300辆,由各村党支部书记带领,仅用9个小时即把43万余斤的料物送到堤上。隋志安等领导人身先士卒,下水打桩,抢修秸苇护沿,捆放柳枕树头,苦战一昼夜,完成全部防护工程,制止了风险发展。罗镇公社防守段受风浪冲击,边溜冲刷,堤坡普遍坍塌。东宋以下塌顶近半。岳滋源等领导干部日夜督战,组织民工厢修护沿,抛护土袋,全力坚守,化险为夷。
民坝以下的利埕公路几乎漫溢,风浪扑岸坍塌严重,先后出现漏洞63处,形势岌岌可危。胜利油田组织职工数千名,调用机械车辆百余部昼夜抢险堵漏,加修子埝,严密防守。沾化县委接到惠民地区防汛指挥部命令,立刻调集民工5000余人,由县革委会主任、公社书记带领,星夜赶至利埕公路支援抗洪抢险斗争,终保路坝无虞。
黄河右岸东大堤靠水后,堤顶出水仅0.7米左右,危及孤岛油田安全。胜利油田组织干部、工人1000余人,各种机械50余台上防,昼夜巡堤查险,坚守不怠。虽有水流扫刷堤身,因修工质量较好,除红旗沟附近少见险情外,其余堤段安然无恙。
第四节改道清水沟
一、前期工程
1967年汛期,刁口河流路延伸27公里,平均淤积厚度3.5米左右,尾闾河段比降变缓,同流量水位升高。10月16日,利津站出现6970立方米每秒的洪峰时,罗家屋子出现有水文记载以来的最高水位9.47米,比1958年10400立方米每秒的洪峰水位还高0.76米,造成堤防、险工、护滩(控导工程)不断出险,淹滩地133万亩,1.25万人受灾,对河口地区人民生产生活及油田开发威胁很大。为改善河口防洪不利局面,惠民地革委、军分区在有关单位协同支持下组织人员査勘河口,提出《黄河河口地区查勘情况及近期河口治理意见的报告》。报经山东省革委、水电部、国务院同意后,1967年12月正式建立由惠民地革委负责人辛晓村任指挥的“山东省惠民地区黄河河口治理指挥部”,并责成惠民修防处王锡栋等继续进行《黄河河口清水沟改道工程扩大初步设计》的编制及工程标准、质量要求、经费开支标准的制定。扩大初步设计所列工程项目为开挖引河、新修防洪堤、培修接长生产堤、渔洼、四段以下大堤加培接长。因施工力量所限,四段以下大堤加修工程暂缓实施。经国家计委批复同意后,指挥部旋即组织人力、机械展开施工。
(一)开挖引河:计划10.75公里,实挖8.75公里。上段5.95公里底宽500〜200米,纵比降2‰,挖深0.8〜3.2米,由水电部马颊河工程局、胜利油田会战指挥部组织机械160台和惠民地区的邹平、桓台两县民工共1.1万人完成。5.95公里以下2公里因地面接近设计高程而未开挖。下段2.8公里挖宽30米,纵比降7.9‰,挖深0.6〜2.2米,由马颊河工程局采用索铲、铲运机、推土机等机械完成。引河共挖土方245.41万立方米。弃土堆放河岸两侧30米以外,左岸高度与8000立方米每秒流量的水位相平,右岸高岀同流量水位0.50米。
(二)新修防洪堤:长17.23公里(二十一户至保林三队以东),堤顶高程按防御流量9000立方米每秒的水位超高0.8米,顶宽4米,纵比降1.4%。。,边坡1:2.5。后戗顶宽20米,低于堤顶2米,边坡1:3。每千米修防汛会车台1处,长70米,宽30米。由昌潍地区的临朐、临淄和惠民地区的邹平县共出民工1万人,完成土方126.49万立方米(见防洪堤纵横断面图4一8)。
(三)加培接长南大堤:长28.62公里。其中,加培堤段自渔洼至付合村长20.3公里(252+420〜272+722),按防御流量11000立方米每秒的水位,堤顶超高2.1米修筑。纵比降1.2‰,边坡1:2.5,顶宽5〜6米;接长部分自付合村至防潮堤,长8.32公里(272+722〜281+043),高度修至3米左右,顶宽5米,边坡1:2.5,由昌潍地区的临朐、昌乐、潍县、益都、寿光等5县出工2.3万人,完成土方量250.83万立方米(见南大堤纵横断面图4—7)。
(四)加修生产堤:自防洪堤末端(保林三队以东)向下接修至黄河农场老五队,长12.72公里,按防御流量8000立方米每秒的水位、堤顶超高0.8米、顶宽3米修做,纵比降1.4‰,边坡1:2.5。每5公里处修会车台一座,长70米,宽30米,边坡1:2。由惠民地区的广饶、邹平、垦利等3县和黄河农场出工6000人,完成土方70.18万立方米。
上述工程于1968年完成后,九二三厂在清水沟地区勘探时又发现高质量油田。该地区多系河沟洼地,易受洪水和海潮侵袭,石油开发困难。国务院指示在1969年汛期前后,将入海河道改至清水沟,把这一地区淤高,为油田开发创造条件。为加强河口治理的领导,加快河口治理步伐,在惠民地革委的迫切要求下,山东省革委遂于1969年1月组成由多方面代表参加的“山东省黄河河口工程指挥部”。当年实施的工程项目如下:
4月,南岸防洪堤培修工程和十八户引黄放淤工程相继开工,截流备料工作着手进行。防洪堤培修工程由惠民地区的博兴、桓台两县调集民工1.3万人,惠民、广饶两县调集履带拖拉机40台,完成土方63.4万立方米。北岸民坝加修工程因大海潮漫滩,中途停止修做。
为防止新流路过水后洇碱土地和解决小孤岛排涝问题,修建了小岛河排水工程。该河自甜水沟口起,沿防洪堤、生产堤方向开挖截渗排水沟,至畜牧五队生产点以下进入小岛河归海。所需土方和建筑物工程费由指挥部拨给垦利县受益单位组织施工。
防洪堤纵横断面图 图4-8
清水沟地区原有被覆树丛300余万株,由军马场调动部队全部砍伐,留下树根树楂。为防萌发新芽,指挥部又安排垦利县组织民工1000人,采用剥皮、掩埋、焚烧等方法,彻底清除河道内障碍。
垦利县建林公社8个村,利津县付窝公社7个村的迁移安置。指挥部根据当时国家规定精神,制定了迁占赔偿标准:①拆迁民房,原迁原建平均每间国家补偿不得超过80元;②防洪堤、生产堤、引河开挖占用土地后由当地社、队调剂,占用滩区白地每亩补偿耕地费1元,青苗作物按农本费补偿,最高不超过一季产量;南大堤占地调剂使用不征购,确有困难者按垦利黄河筑堤补偿标准执行,占用荒碱和柳荫地不补偿。根据以上规定,垦利县由原副县长张宗温率工作组、指挥部派代表杨奎三等人协助,于1968年完成建林公社所辖建林、万家等8个村及军马场1处生产点的迁移安置;利津县派出原县委、县府负责人王曰明、李会田、丁象丰、李兆林、赵立民等组成的工作组,指挥部派冉祥龙等人协助,采取在堤外建房搬迁(居住靠近大河者)和就地修筑避水台(居住远离大河者)两种方式,1968年由惠民地区河口治理指挥部拨款4万元,1969年由山东省河口工程指挥部拨款8万元,完成付窝公社所辖东方红、卜家庙等7个村的迁移安置。
截流备料:原计划大河截流位置在西河口以下800米,按照流量300〜500立方米每秒双坝进占,平堵立堵相结合考虑。自1968年开始备料,至1969年汛前收购软料100万公斤,调集木材500立方米。后因改道有争议,几经周折变化,省革委于1969年6月通知暂不截流改道,已购料物退还,支付赔偿费10万元。
1974年,为保护孤岛地区油田建设和工农业生产在改道清水沟之后不受影响,经水电部批准,胜利油田投资,由惠民地区水利专业队民工1万人完成北大堤下段(东大堤至防潮堤)修筑,长19.58公里(见图4—9),土方287.6万立方米。工程标准按西河口水位10米,堤顶超高1.5米,纵比降1.25‰,起点高程11.36米,止点高程8.92米,顶宽7~9米。
二、改道工程
1975年12月,水电部在郑州召开黄河下游防洪座谈会。根据当年防洪任
北大堤纵横断面图 图4-9
务西河口水位已接近10米的改道标准,决定在1976年汛前实施改道清水沟。为确保改道成功,又在1976年春完成下列工程:(一)修复北堤工程:四段至罗家屋子长9.74公里(355+263〜365+000),在原坝基础上加高培厚,由沾化、利津两县民工8000人完成;老河道0.4公里(365+000〜365+417)修筑截流土坝及前后戗,由利津县民工与惠民地区水利专业队3500人完成;截流坝以下东大堤交点长6.1公里(365+417〜371+504)新修大堤,由利津、广饶、垦利三县民工1万人完成。培修标准为顶宽7米,堤顶超高10000立方米每秒之水位1.5米,起止点间堤顶高程13.85〜12.16米,纵比降1‰。修复后的堤防与1974年所修北大堤相连接,总长35.82公里,统称北大堤(见图4—9)。
(二)加培南防洪堤工程:自二十一户至护林险工长10公里包淤补残;护林险工至25公里处在后戗上帮宽到顶宽7米。
(三)西河口和东大堤过水口门破除工程:西河口隔堤破口4处,每口宽60米左右,底高程7.4〜8.0米,中间两口又各自加挖沟槽1条,底宽10米,高程6.3〜6.5米。东大堤从生产村至北大堤间破口3组,每组口门3个,每口宽80〜120米;清水沟引河处口底高程6.0米左右,南北两组口底高程与滩面平。破口土方由胜利油田调配机械完成。
(四)附属工程:完成通信线路架设、守险房、仓库、防汛屋修建及备防石料购置等。
以上工程完成情况参见表4—15,图4—10。
三、大河截流
为防止刁口河流路改道后淤塞,以备后用,截流改道位置改在罗家屋子。截流土坝与北大堤跨河两端直线连接,与大河方向近乎垂直,坝长417米,两岸滩唇高程接近9.0米,河底平均高程2.50米。
截流工程由惠民地区黄河复堤工程指挥部统一领导,利津、垦利两县及胜利油田共同组建惠民地区黄河截流工程领导小组,董明=任组长,姚秀文任副组长。山东河务局派副局长张汝淮亲临指导。准备断流截堵与带流截堵两个方案,力争实现断流截堵。利津县民工团为主承担截流土方工程。利津、垦利清水沟流路修工情况一览表表4-151976年5月
清水沟改道工程布置图 图4-10
分驻西、东两岸坝头负责合龙事宜。所需工具料物按10立方米每秒之流量强堵合龙筹备,计石料700立方米,柳枝200万公斤,木桩2300根,铅丝5吨,麻袋7万条,由黄河修防部门集运。
为了创造断流截堵条件,黄委会报请水电部批准,决定利用黄河系统工程调节水量。自4月25010时起,三门峡水库开始控制泄量,至5月6日,大河流量不超过550立方米每秒,分配河南省利用引黄设施引出250立方米每秒,其余由山东省各地(市)沿途分泄,至河口地区断流为止。三门峡库区由于控制泄量,蓄水增至14亿立方米,水位达324米,淹没面积30万亩以上。山东沿河各地(市)县按照“团结治水、局部服从整体”的要求,开启涵闸引水蓄水,以确保河口断流。截流工地在做好断流截堵的同时,做好小流量强堵准备。
截流处水面宽417米,平均水深1.95米,最大水深5.25米,主槽靠右岸,左岸河底平缓。4月20日,利津县民工开始由左岸向河中进土,右岸在河边积土备用。至5月10日,左岸按8.50米高程向河中进土170米,土坝高出水面1.5米。此时黄河中游降雨,三门峡库区涨水,水电部指示务于5月25日前完成截流工程,以便减轻库区淹没损失。遂又增加民工1500人。3天后,土坝推进到260米,右岸积土达5万余立方米。14日起,截流坝两岸同时进土。左岸民工3500人,胶轮车2200辆,分成两班作业;右岸民工1000人,胶轮车750辆,向河中倒运积土。次日,胜利油田又调入6台D—80型推土机在右岸推运积土。至19日上午,口门宽度仅47米,最大水深3.20米,相应水位5.73米,流速已减至零。遂按三班作业突击进土。21日14时,两岸土坝合龙。27日,黄河由清水沟流路入海。
四、改道效果改道点(西河口)地面高程9.37米,向东5公里降至5.50米,坡降接近8‰;向下又变缓至2.3‰;距平均潮线27公里,较刁口河流程缩短37公里。
改道初期,因口门尚未刷开,7月上旬第1次洪峰流量1340立方米每秒出现壅水现象,影响到利津站以下。14日后,口门扩展,壅水影响消除。23日第2次洪峰,同流量水位已下降到1975年平均水位以下。汛期来水由小到大,峰量递次增加;总来水量较长年偏丰22%;大于3000立方米每秒的洪峰出现9次。期间,第4〜7次洪峰演进到利津基本形成一峰,9月8日最大流量8020立方米每秒,最大含沙量55公斤/立方米,峰顶5日平均含沙量仅12公斤/立方米,为河道溯源冲刷创造了有利条件,使利津上、下河段比降由0.88‰增加到1‰左右,冲刷直接影响到刘家园附近,距改道点180公里。沿程各站同流量水位皆有较大下降。与1975年相比,苇改闸下降0.88米,一号坝下降0.84米,利津下降0.83米,清河镇下降0.46米,刘家园下降0.28米。泺口以上近于相对稳定。此后,除1977〜1979年间由于水沙条件不利,一号坝以上至艾山水位一度恢复到改道前的水平外,1980年后由于水沙条件向有利方面转化,产生沿程冲刷,各地水位又再度下降。1983年汛后与改道前相比,利津以上至艾山河段水位降低0.1〜0.2米,利津至西河口河段水位降低0.8〜1.1米。1984年汛后,水位又逐年回升。1986〜1988年小水小沙,山东河道沿程淤积比较显著,但河口地区同流量水位仍然低于改道前水位。至1987年汛前,西河口水位尚低0.54米,一号坝水位低0.56米,利津水位低0.51米。再向上游水位逐步偏高,清河镇高0.27米,刘家园高0.58米,泺口高0.71米。至1988年底,尽管改道点以下河长已接近60公里的临界长度,并发生过几次自下而上的出汊摆动,但同流量水位尚无明显回升。河口亦未表现出严重的恶化迹象,达到了设计行水8~12年的预期目的。
五、十八公里抢险1976年5月,黄河改道清水沟入海后,由于河道尚无正槽,西河口以下主溜沿南防洪堤洼地下泄。8月下旬至9月上旬,第5、6次洪峰合一,5000立方米每秒以上流量持续17天,9月8日到达利津站流量达8020立方米每秒,防洪堤10〜21公里间堤根水深一般4〜6米,最深9米以上,导致18公里处1200米堤段险情迭出不止。
早在8月初流量3950立方米每秒,防洪堤18+700〜19+200间主溜已靠右岸,滩地刷塌严重,距堤脚一般不足20米。18+800〜18+950堤根已着主溜,开始刷塌堤身。为防止险情扩大,垦利县防汛指挥部采取点面结合,重点防守的办法,安排建林公社组织150名基干班员从8月7日至17日,在18〜19公里间抢修3、4、5、6号柳石堆,迎托主溜外移。下旬,4段柳石堆相继掉蛰,垦利县防汛指挥部又组织350人捆枕抢岀水面,险情稍见缓和。30日,流量增至5100立方米每秒,18公里处水位5.64米,溜势下延到19+000〜19+200处,主流水深6〜9米,堤前滩地塌剩3〜8米,又组织650人在19+071〜19+219间增修柳石堆2段,各坝垱均用柳石枕护岸。由于抢险料物不足,旋又组织黄河农场、军马场和建林、新安公社筹集柳枝,胜利油田和县直各部门调集汽车赶运石料。垦利县委书记王凤仁、常委于星五和修防段负责人上堤指挥;惠民地区防汛指挥部派修防处副主任王占奎赶往工地加强领导。因险情严重,难以确保堤防安全,经上级批准决定,在18公里大堤之后修筑套堤1公里以防不测。沿黄公社3000民工与胜利油田调配的推土机联合施工,完成土方6万立方米。
9月1日,利津站流量增至5340立方米每秒,十八公里处水位5.67米,大溜又下延至19+380〜19+437一带,堤坡全部塌尽,水深7米以上。遂又组织民工500人,解放军55207部队官兵400人和惠民、滨县、高青、利津等修防段支援抢险的技术工人,奋战一昼夜,将19+050〜19+437之间全用秸苇石枕护岸。原修工程因溜冲击不断下蛰,随蛰随抢、坚守不懈。当第5、6次洪峰接踵而至时,堤前水深7〜9米,所修工程掉蛰、墩蛰、塌方不止,险情加剧。又遇暴雨袭扰,堤顶泥泞难行,料物供应困难,防守抢险进入更艰苦阶段。县委书记王凤仁顶风冒雨,拄着拐杖步行20余里赶赴抢险工地指挥战斗。史口、郝家、胜坨、高盖、民丰、辛店等公社防汛员工3000余人,涉过齐腰深的大岛河砍运秸料30余万公斤。利林大队为顾全大局,保证黄河安全,割掉224亩即将成熟的高粱运达抢险工地。黄河农场、军马场及建林、新安、宁海、民丰、西张、西宋、辛庄等公社干部群众冒着风雨筹调运输抢险料物。解放军某部排长牛春林带病率领战士推枕入水时,随同战士被带入洪水激流,他不顾个人安危,把岸上抛下的安全绳让给别人,自己坚持到最后脱险。战士赵明松得知父亲病故,忍痛节哀,坚守工地而未奔丧。9月5日,团部指挥连接到抢险命令,立刻顶风冒雨急行军22华里赶到工地。九连在换班返回驻地时,见暴风雨袭来,不顾疲劳和饥饿,又跑步返回抢险工地,连续奋战36小时,直到险情稳定。在解放军官兵顽强作风带动下,抢险民工不顾窝棚被风雨卷走,衣服被褥泡在水中,坚持与洪水搏斗。胜利油田和县直部门的运料车辆不顾道路泥泞难行,风雨无阻的向工地赶运料物。黄河修防工人张先明、刘道增不顾年迈体弱,不怕苦、不怕累,一面作技术指导,一面带头实干,紧张时刻连续奋战几个昼夜。由于连续降雨,抢险工地无法生火做饭。附近的耿家、董集、于林、利林等村群众赶做熟食3500公斤连夜送达工地。胜利油田赶制油条、烧饼等食品送至工地慰劳。水文、气象、电讯、交通、物资等部门急防汛所急,供防汛所需,为抗洪抢险服务。
从8月初至10月底,先后共集结干部群众近万名,解放军官兵400名参加十八公里抗洪抢险与防守。为防汛服务的汽车40多部,马车300多辆,照明机械10台及推土机、拖拉机、挖土机等土方施工机械多台。修工用石料6000立方米,秸、苇、柳料370万公斤,铅丝8.5吨。抢险时间之长,条件之艰苦,在河口地区人民治黄史上罕见。
六、续建工程为提高堤防御水能力,改善河道排洪条件,1977年起续建下列工程:(一)防洪堤退修加帮:1968年始修防洪堤时,因故定线不合理,临水一侧形同弓背突向河中,堤根高程比北大堤普遍低1〜1.5米。清水沟行水伊始,防洪堤前即着水靠溜,险象环生。为改变被动防守局面,水电部根据国务院“因势利导,给黄河以出路的前提下,尽量做到既有利黄河排洪,又有利于油田生产”的批示精神,权衡利弊,原则同意防洪堤退修。山东省革委指示现场查勘定线,抓紧施工,于汛前完成。退修堤线自原堤10+175处离却弓背,改走弓弦,向东沿甜水沟北岸高地修工,至25+900处与原堤衔接,改线长13.5公里。防洪标准仍按9000立方米每秒水位,堤顶超高0.8米,宽7米,临坡1:2.5,背坡1:3,0+000〜11+000间比降为2.44‰,11+000〜13+500间比降为零。由沾化、阳信、垦利3县出工1.65万人,完成修工土方127.4万立方米。原防洪堤12+000〜26+000间,黄河修防部门从1977年放弃修守,胜利油田为保护部分油井接受修守。1980年5月,按1983年防洪设计水位又将4+157以上段落长4.16公里进行红土盖顶,以下段落长23.64公里加高培厚。由博兴、广饶、桓台3县岀工2.3万人,完成土方226.1万立方米,堤顶宽7米,超高11000立方米每秒流量之水位0.5米。1984年后,垦利修防段土方机械施工,又完成0+000〜10+190间堤身加培土方28.3万立方米,工程标准达到顶宽7米,超高11000立方米每秒流量之水位1.1米。
(二)北大堤加培:1980年春,由垦利县民工1000人完成东大堤以下的后戗加固土方12.4万立方米。1981年由沾化、无棣、阳信3县出工4000人完成东大堤以下长19.78公里堤身加高帮宽土方120.1万立方米,标准按顶宽7米,临坡1:2.5,背坡1:3,高度超过1983年设计防洪水位1.1米。1984年,由利津和惠民修防段土方机械队共同完成16.04公里加高帮宽土方45.4万立方米。1985〜1987年间,胜利油田投资将北大堤堤身前移6米,原堤顶变作后戗顶,新堤顶平工段宽7米,险工段宽9米,高程超过1983年设计防洪水位2.1米以上,共完成土方519.12万立方米,增强了北大堤御水抗洪能力(见北大堤纵横断面图4—9)。
(三)控导工程:为约束尾闾散乱多变的河势,在改道点以下先后修建下列工程(参见表4—15):1.护林险工(后改称护滩):1977年5月始修,现有坝基6条,共置坝(垛)23段,位于防洪堤7+750〜9+300之间。
2.十八公里护岸:1978年4月始修,现有坝(垛)37段,位于滩地标桩171十700〜177+350之间。
3.三十公里险工:1985年始修,建成坝岸8段,位于北大堤29+671〜30+735之间。
4.苇改闸护滩:1986年6月始修,现有坝(垛)15段,位于滩地标桩161+800〜163+500之间。
5.二十二公里险工:1987年9月始修,建成坝岸7段,位于北大堤22+348〜22+900之间。
6.西河口护滩:1988年4月始修,建成坝(垛)11段,位于滩地标桩164+700〜166+200之间。
七、油田防护工程胜利油田为保护各油区勘探及开采作业安全,在沿河、沿海投资兴修一系列防护工程。规模较大的工程是:(一)海堤:1982〜1987年先后在桩11、桩古46、桩203、桩101、黄河海港、桩303、桩西等处修筑长堤、引堤。1987年将各堤连接圈闭为海堤,总长约65公里,堤顶高程5〜5.5米,用以抵御风暴潮和黄河漫滩之灾。
(二)孤东围堤:该处原为浅海,水深5米左右。1976年黄河改道清水沟后渐次淤为潮滩,地面高程2〜2.8米。1984年探出石油,因地处潮间带和黄河口漫流区无法开采。1985年胜利油田会战指挥部再三委托东营修防处王锡栋组织全处主要工程技术人员勘测设计,由东营市政府组建孤东油田围堤工程施工指挥部,副市长李启万任指挥,调集广饶、垦利、利津、河口4县(区)民工2.4万人,利津及垦利修防段机械队,沾化及江苏泰兴挖塘机队,联合施工,修成围堤长32公里(其中人工修堤18公里),险工5处。1986年又做续修,形成隔离海水与黄河泛洪的安全封闭圈,建成年产500万吨原油的大油田。
(三)六号路:为阻止黄流北漫,保护一棵树、长堤等油田开发,有利生产交通,胜利油田于1987年修建六号路。起点在北大堤30公里,止点与孤东南围堤相接,长14.4公里。1988年春,经水利部、石油部、黄委会、山东河务局等单位负责人共同查勘研究确定:按防御10000立方米每秒洪水标准改修为北大堤延长工程,由山东河务局规划、设计,胜利油田投资实施。
(四)顺河路:黄河两岸滩区发现油田后,为适应勘探开发交通运输需要,胜利油田于1986年沿两岸滩唇附近高地修筑顺河公路各1条。右岸顺河路自防洪堤23公里处入滩,至清9断面长23公里;左岸顺河路自北大堤24公里处入滩,至清9断面长32公里。1988年又按防御5000立方米每秒洪水进行加培(见表4—16) „1988年底河堤防情况一览表表4-16第五节流路整治一、稳定流路的探讨清水沟流路自1976年汛前行水后,专家学者预测其使用年限为12〜14年。按历史上黄河尾闾自然摆动“大循环”的规律,清水沟流路一旦衰亡,应向北另寻新的入海之路。但是,黄河自清水沟入海以后,三角洲地区社会经济面貌发生很大变化:工业、农、牧、林业、养殖业及乡镇企业发展很快,人民生活水平已有较大提高;胜利油田已成为全国第二大油田,而河口地区油、气资源是胜利油田的主要支柱,具有现实与长远的战略地位。据预测,黄河口若向北摆动,每年的石油产量将减少一千万吨左右;许多重要设施和地面工程均需重新调整布局,经济损失巨大。因此,在清水沟流路尚未衰亡之前,对黄河入海流路安排进行探讨,实为当务之急。
为落实胜利油田发展计划,协调油田开发与黄河口治理关系,农牧渔业部部长林乎加、国家计委主任宋平先后在1984年7~9月到东营听取各家对河口治理的意见。宋平指出:黄河河口的流路因泥沙淤积不断抬高、延伸、改道,这是自然规律。但是,我们可以采取一些措施,合理安排流路,延长河道寿命,这对胜利油田的发展将起很大作用。油田发展及城镇建设要和黄河河口流路的规划统一起来,不要在黄河流路上搞建设,要给黄河留有出路。此后”胜利油田和东营市提出稳定黄河入海流路和避免流路向三角洲北部改道的要求,并吁请有关部门和专家进行探讨和论证。
1985年元月,中国水科院受胜利油田委托,进行稳定黄河口清水沟流路40〜50年的研究。当年9月,项目负责人尹学良提交初步研究成果报告,次年9月又提交科研论证报告。指出:黄河口每七、八年改道一次的说法缺乏分析和根据。塑造河口形势的要素是来水来沙条件、河道条件和海域条件;黄河河槽包括河口感潮段在内,具有大水冲刷、小水淤积、“大水岀好河”的特性,冲或淤的分界流量大致为1500〜1800立方米每秒。设法减少或制止河口小水淤积,依靠大水冲刷,可使河口形势逐渐变好。延长清水沟行水年限40〜50年的标准,以西河口防洪水位不超过现有大堤的防洪标准(堤顶高程13.10米,超过11000立方米每秒之水位1.0米),不求额外加高大堤。在此前提下,用大、小水分流的办法,让大水造成窄深通畅的河槽,将小水另辟入海捷径,可使河口形势变得通畅稳定,延缓河口河段水位抬升速率。同时采取机械挖淤的辅助措施,将小水时期的淤沙送至深海。根据清水沟口外海域条件及泥沙淤积分布特性,以不影响小清河排水为原则,计算西河口以下河长延伸到78〜83公里,比降保持在1〜0.8%。。,仍可具备足够的泄洪排沙能力,进而使清水沟流路保持40〜50年的稳定期,延缓改道时间。
1985年7月,胜利油田和东营市联合召开河口治理座谈会,由李晔主持,国家有关部委、省、市负责人林乎加、朱奇民、李敬等及专家、教授参加。山东河务局包锡成汇报情况和意见。8月24日,胜利油田会战指挥部提岀,为延长现行河道和十八户流路的使用年限,以利黄河口范围内18个油田的勘探、开发和建设,委托山东河务局承担以下可行性研究:十八户流路的使用方案;北大堤和孤东围堤之间的行水放淤方案;刁口河故道放淤方案;七干渠放淤方案。1986年9月,山东河务局提出《关于延长黄河河口现行流路使用年限的技术咨询报告》,认为:由于黄河携带巨量泥沙进入河口地区,在自然情况下,尾闾河道存在着不断淤积延伸、摆动改道的演变规律。如加强工程控制,因势利导,流路行水年限可以延长。并提岀:对现行清水沟流路以西河口大堤设防水位12米作为改道的控制条件。在此设防水位以下,清水沟流路南、北股还可行水14〜21年,再加十八户流路可走河30年或更多一些时间。为保证清水沟流路延长行水年限,应加强堤防和河道整治工程,提高尾闾河段防洪能力;近口段自然分汊摆动,尽量扩大容沙海域,减缓河口延伸速率。
1984年底,东营修防处开始组织技术人员进行探讨,提出稳定清水沟流路的规划和设想。1987年12月,王锡栋发表《稳定清水沟流路三十年以上的初步意见》,提出在不影响整体防洪安全的前提下,从控制河道、安排泥沙入手,以用沙、排沙、河道摆动点下移等手段,延长清水沟流路使用年限。主要措施是:①加高加固延长大堤,完善河口地区防洪工程体系,把摆动点控制在清7断面以下;加强河道整治,固定单一河槽,把王庄以下至清7断面河段整治成二级河床。②导沙入海造陆,变水下石油勘采为陆上勘采,同时达到面型推进,减缓河道延伸速率。③研究打通拦门沙,增大排沙入海量;选择河门,束水导流,辅以疏浚,借助潮汐动力输沙。④减沙、固堤,引沙淤背,淤临河堤根,提高大堤御洪能力。⑤分洪放淤减沙:完善十八户淤区,增建分洪闸,分洪结合放淤;利用麻湾分洪闸,放淤结合分洪;增建罗家屋子分洪闸,分洪削峰结合放淤;同时达到减沙目的。⑥用沙改土减沙:充分利用已建的引黄涵闸、分洪闸、放淤闸进行放淤,改良土壤,抬高三角洲地面,并将山东黄河两岸大堤外3公里内低洼盐碱地带划为沉沙改土区,充分利用引黄涵闸,辅以提水沉沙抬高地面,清水外排补给地下水源,同时达到减沙之目的。实施以上措施后,可以用沙、减沙104.4亿立方米,使三角洲内2773平方公里的面积抬高3米,改良土壤,填海造陆336平方公里供油田陆上勘采。估算需要投资23.35亿元,其中东营市所辖范围15亿元,预计稳定清水沟流路40年左右。
另外,山东海洋大学侯国本提出“挖沙降河、稳定河口”的建议;黄委会温善章等提岀“哪里有油就向哪里改道,填海造陆,促进河口油田开发”的意见。还有不少专家、学者提出各自的议论和主张。
总之,东营市和黄河三角洲的开发建设规划和决策,均寄望于黄河口有一个相对的长治久安局面。围绕以流路安排为中心的河口治理,做了大量分析研究。为集思广义,深入探讨,东营市委、市政府和胜利油田会战指挥部于1988年6月中旬至7月上旬,倡议促成两次高规格、多学科的大型河口治理研讨会在东营召开,许多专家和学者提供了研究成果,发表了各自见解,对稳定流路的必要性和可行性取得共同认识,但具体方法仍有分歧。
二、整治情况1976年清水沟开始走河时,西河口以下河底有0.5〜1.0米厚的红泥层冲刷不动,导致溜势散乱,河无正槽。为促使水流集中归一,1978年春在护林修做长丁坝导流,在清1至清2断面间人工开挖引河长500米,爆破引沟长2400米,形成宽30米,深3米的河槽。但仍有1.2公里长的红泥底未能打通,引河很快被淤平。后因汛期来水由小到大,加之护林险工控导溜势见效,遂将主槽刷开,使入海河道由乱归一。此后,根据黄委会及山东河务局制定的河口治理规划,结合油田开发需要,安排了一系列整治工程,主要项目前节叙及,不再赘述。
行水10年后的清水沟流路由于河长延伸,比降变缓,尾闾河段呈现宽浅散乱状态,六汊并行入海,拦门沙发育迅速,落潮时水深仅0.1〜0.2米。1987年凌汛漫滩,造成滩地钻井停工,油井停产,经济损失近千万元。伏汛期间,2750立方米每秒的小洪水便溢槽漫滩,造成滩区油田再度停工停产。针对日趋恶化的河口形势,东营市委书记兼胜利油田党委书记李晔于1988年4月6日主持召开河口流治理工作会议,决定成立胜利油田河口疏浚领导小组,设立前线疏浚工程指挥部,由胜利油田投资,东营修防处进行技术设计,开始对清水沟流路疏浚整治。疏浚整治方案报经山东河务局、黄委会批复同意后,旋即进行以“截支强干,筑堤导流,拖淤破门,攻沙入海”为目的、多种措施相配合的河口疏浚整治试验工程。
河口疏浚工程上自清6断面起,下至拦门沙前沿,长30公里,分作两期进行。第一期工程4月12日开始,7月底完成。期间集结推土机、铲运机、挖塘机共60台(部),简易吸泥船2只,350m³挖泥船1只,拖轮2只,民工1500人,完成以下几项工程:(一)截堵汊河、潮沟6条。其中,位于清7断面下的北汉河系胜利油田在1986年开辟的分水河道,长2.5公里。至1988年春,过流占来水的80%以上,有夺流改道之势,危及孤东油田。截堵时采用土坝合龙。土坝前事先排打钢管桩,布挂铅丝网片,网前排放尼龙袋装土至出水高度,逐步掩护两岸土坝相向进土,直到顺利完成合龙。
南汊河位于清7断面以下10公里的潮间地带,走向偏南,长7公里,宽120米,深2.7米,分水入海量约占70%。因受潮汐影响,每天水位涨落变化。7月7日开始截堵时,先在导流堤轴线100米处趁每天退潮之机,打桩修做透水苇坝一道,桩长5米,入土2〜3米,桩上编排直径15厘米的苇把,每五层苇把搭挂以尼龙袋装土做荷重的“背搭子”,用简易吸泥船2只和挖塘机在临河冲沙落淤。当透水坝完成后,遇较大海潮造成倒桩毁坝,淤土流失,截堵未成。后又在导流堤轴线附近用尼龙袋、麻袋装土,趁落潮之机由两岸同时向河中推进立堵,当进堵到缺口仅有7米将要合龙时却又遇较大海潮,坝体全被冲垮。总结两次失败经验教训后,又在导流堤轴线以上100米处打双排透水苇坝截堵。该处河宽150米,水深2.2米。沿断面方向打钢管桩(油田废钻杆)2排,桩长5〜10米,入土深分别为3米、6米,桩距1米,排距2米,每排桩上挂孔眼20X20厘米的铅丝网片,网片间填充苇料,每隔1米厚加压尼龙土袋一层;坝前加打拉桩10根,以防坝体倾覆。此次截堵共用钢管桩300根,鲜苇料6.9万公斤。至7月21日完成坝体时,黄河洪峰到达,含沙量40公斤/立米,透水坝发挥缓流落淤作用。洪峰过后,坝前淤积与滩面平,截堵成功。
其他4条汊沟截堵,基本与上述方法大同小异。
(二)河道清障3处。清6断面以下原有鸡心滩多处。对其中阻碍行洪较严重的3处,采用局部切除或开挖沟槽的办法予以疏通。
(三)修筑导流堤3500米。导流堤位于潮间带内,临背两面分别受河水与潮水冲刷,故按高出滩面1.5米、顶宽10米修做。临河面采用5个、背河面采用3个苇袋枕或荆条枕做为堤坡。枕前每隔2米打桩1根固定枕位。枕间空档再用土工布包泥或泥浆泵抽泥淤成堤身,上部排列草袋装红泥封顶。修成后的堤顶高程与当地4000立方米每秒的水位相平。
(四)开挖拦门沙沟槽长2000余米,宽200米,深1.5米左右,出口方向与潮流方向基本垂直,以利潮流挟带泥沙送至深水及口门两侧。
第一期工程在7月底告竣后,基本实现“塞支强干、治乱归一、河有正槽、口门通畅”的目的。其后,黄河八次洪峰接踵而来,峰量递次增加,第七次洪峰流量最大,利津站实测值为5740立方米每秒(8月20日9时),与第一次洪峰 (7月14日8〜10时)相比,流量增加2940立方米每秒,北汊河(清7断面)水位却降低0.13米。第八次洪峰(8月24016时)流量5090立方米每秒到达河口时,实际水位和预报水位相比,西河口降低0.18米,十八公里降低0.79米。由于尾闾河段通畅,八次洪峰沿主槽安全入海,保证了河口地区油田的正常生产。
八次洪峰过后,立即开始第二期疏浚工程。共组织拖淤船10只,总功率4000余马力,分别采用拖拽耙具、高压水枪冲刺、推进器水力喷射河底等方法,在20余公里河段内往返作业,并在拦门沙区拖出一条宽100〜200米的过水通道。疏浚拖淤作业一直持续到10月31日结束。经过疏浚后的尾闾河道呈现单一顺直、水流集中、滩槽高差增大、拦门沙区过水通畅的局面,泄水排沙能力增强。凌汛期再度显现疏浚整治的成效。12月16日,西河口以上插冰封河,西河口以下50多公里河道仍是水面敞露,改变了前几年因河门不畅、率先封河并造成冰水漫滩,影响油田正常生产的情况,安全渡过凌汛。