黄河口清8出汊工程的作用及对河口演变的影响

摘要：通过实际查勘、依据多年积累的原型观测资料，分析了清8出汊工程对黄河河口、河床演变的作用；解答了入海口门调整的淤海造陆效果、对河口段河道、防洪、流路演变的贡献等问题；论述了黄河河口演变的机制，揭示了黄河河口第三次小循环的形成、发展及黄河河口流路在下半个世纪的归宿；得出了人工干预下的河口河道形成机制；提出了科学地确定黄河口门出汊调整的时机、地点与周期，极大地延长黄河自然演变单循环过程中最有利于行河周期的可能性及人工干预下复循环演变规律的存在性。使人工干预河口演变、延长河口流路使用年限成为可能。

关键词：黄河复循环演变淤滩采油河口治理

1 清8出汊工程实施背景及基本情况

利用黄河泥沙淤滩造陆，变滨海区的石油海上开采为陆上开采是近年胜利油田滨海区油汽开发的发展战略之一。在清8出汊工程预行河海域发现储量2亿多吨新滩垦东油藏情况下，胜利石油管理局提出了适当调整清水沟流路入海口门，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。90年代以来黄河口断流日益加剧，给河道、河口演变带来诸多问题。黄河河口演变的客观形势也要求重新认识河口，采取新的治理对策。实施清8出汊工程不仅是淤滩采油的需要而且为重新认识河口，寻找治理河口新方法提供了契机。清8出汊工程实施方案经山东黄河河务局详细论证并报请黄委会批准后，于1996年汛前实施了人工出汊。该工程5月11日开工，7月18日完工。工程主要包括(图1)：开挖引河5.0km；引河断面为梯形，纵比降1/5000，平面挖深1.0～1.3m。在原河道修筑4.1km 长的截流坝；

图1 清8出汊工程示意图schematic diagram of the qing 8 man-madebranch project

坝顶高出原河道两岸导流堤0.4m。在引河左岸距引河轴线1.5km外，修筑5.5km长的导流堤。在开挖引河两侧破除原河道左岸导流堤，破除口门4个。出汊工程实施后，黄河入海流程较原河道缩短16.6km。

2 清8出汊工程的作用

2.1 出汊对河口段河道演变的作用

2.1.1 出汊河道行水状况及其河道形成机制

1996年黄河入海水沙控制站利津站年水量为167亿m3、年沙量为4.5亿t，分别较多年平均偏小53%和50%，该年河口来水来沙仍属枯水少沙系列。清8出汊后，当年河口段出现了

一次较理想的流量过程，对河口口门段成河较为有利。汊河过流后几天内，利津站流量就超过1500m3/s；并且该年黄河两次洪峰在河口段汇合，利津站最大洪峰流量达4130m3/s。汊河行水初期因河口流量较小，水流沿开挖引河下泄入海；此后随着流量的增大，水流沿引河漫溢，在两侧导流堤之间下泄入海；但主流仍在引河内。当利津站流量达到2000m3/s时，截流坝南侧部分被冲开，老河部分过水，过水量约占总水量的30%。利津站流量达到2800m3/s时，洪水沿开挖引河漫溢并冲毁右岸，分别沿引河、老河、导流堤破口处呈三股下泄入海。当利津站流量回落至1500m3/s时，因老河截流坝仍未堵复，老河仍有部分过流，此时出汊点以下河道流速均匀，已形成较明显河槽。出汊点下1km范围内，河宽300～400m，深弘点水深5～6m；1km以下，河槽开始展宽，河宽1～2km，深弘点变浅，并且在出汊点以下9km处，形成向左的微弯，入海口门处水深1.1m左右。整个出汊河段比较顺直，大水过后无分汊现象。出汊工程缩短了入海流程，河口侵蚀基面相对降低，河口段河道发生冲刷。由实测资料计算分析，出汊点以下河道主槽平面冲深0.5m以上，同时从出汊点以下的汊2河道断面比较图(图2)可看出：出汊河道主槽河底高程亦明显低于该河段原始地面高程，主槽河宽约为开挖河槽的2倍；河两侧出现明显滩唇，滩唇最高点较两侧原始地面高约1.5m。可见，清8以下河道形成机制不象清水沟流路改道初期是单纯的淤滩成槽过程。而系在人为干预下与自然演变相结合发展形成的；即河道主槽形成机制为人工开挖引河，河水冲刷下切、拓宽逐渐淤滩成槽而成。

2.1.2 由河道冲淤变化看清8出汊的作用

近年因河口段连续的枯水枯沙系列、清水沟流路不断延伸，使河口段河道处于连续淤积状态，其表现在河道断面萎缩、河底高程抬高、同流量水位抬升，出现了对河口防洪、防凌不利的局面。清8出汊后河口段河道冲淤状况发生了质的变化。由表1所示的出汊前后利津以下河道冲淤变化可知：出汊前利津以下河道冲淤趋势仍是淤积，并且愈靠近河口淤积愈厚，淤积的溯源特征明显。

图2 汊2断面横断面比较图superimposed tracing of the cross-section of branch 2

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，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1440万m3。西河口以下河道的冲刷强度是利津至西河口之间的2.5倍，冲刷厚度也大于西河口以上；溯源冲刷特征明显。当年汛后至1997年汛前，利津站水量较小，且断流多次，致使清8出汊所引起的河道冲刷渐趋减弱。该阶段利津以下河道保持微冲状态；其冲淤特性仍为溯源性冲刷；

根据实际查勘，清8出汊缩短黄河入海流程后，潮流影响已上溯到清6至清7断面间。此间口门段冲刷主要以潮流作用为主。1997年汛期，利津站水量只有2.44亿m3，沙量仅有0.0747亿t；河口出现了历史上罕见的枯水枯沙年份。致使利津至西河口段河道淤积了1210万m3；西河口以下仍冲刷了1110万m3。至1997年汛后，清8出汊引发的河口段冲刷对西河口河段以下还发挥着作用。1997年汛后至1998年汛前，利津站来水5.43亿m3，来沙0.02亿t，因该期严重干旱，河口段引水加大，且有地方部门在清6断面以下约3km处修的截流坝，基本无水量入海。该阶段利津至截流坝段河道冲淤变化不大；截流坝以下河道因距入海口门较近，在潮流作用下继续表现为冲刷。1998年汛期，河口段水沙条件接近1986年后的正常年份，利津站水量为93.6亿m3，沙量为3.53亿t。该年因在河口段的朱家屋子至清6断面间11km范围内实施了“挖河固堤启动工程”实验，挖走了550万m3泥沙，使河口段河道的边界条件在局部发生改变，其对河口段河道冲淤特性有所影响，挖沙河段发生回淤，而其上下河段一定范围内出现冲刷，产生了一定的减淤效果。由于挖沙部位在西河口以上，距河口尾闾尚有50余km，因此其对河口尾闾段影响较小。