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第三节 研究试验
知识类型:
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内容出处:
《东营市黄河志》
图书
唯一号:
151320020220000351
颗粒名称:
第三节 研究试验
分类号:
P554
页数:
7
页码:
265-271
摘要:
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。
关键词:
河口研究
研究试验
内容
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。
知识出处
《东营市黄河志》
黄河三角洲的开发日益引起世人瞩目,《东营黄河志》的诞生,为根治黄河提供了重要史料依据,也为黄河三角洲的开发建设创造了有利条件,令人鼓舞,催人奋进!
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