高含沙水流对河床的冲刷和淤积问题

黄河水流以含沙量高而闻名世界，其平均含沙量35kg/m3；而黄河的高含沙洪水的含沙量可高达500kg/m3以上，这种高含沙洪水可称为黄河的特殊洪水。这种高含沙洪水具有二重性，既具强烈冲刷性，又具强烈淤积性。无论哪种性质都会对堤防构成威胁。

一般低含沙水流是由水挟带泥沙而运行的。但高含沙洪水的水与沙是同步移动，既不是水带沙，也不是沙带水，在运动时是一相流。由于高含沙洪水的底层含沙浓度大，可使底部水流停止流动，引起河水突然高涨。这种突然水流高涨现象称为浆河现象。从地质意义上分析浆河现象，实质上与泥石流有相同的内在机理。泥石流危害严重性和它发生的突然性是人们特别是地学界的同行早已熟知的，但对于浆泥给治黄带来的危害则了解甚少。

当浆河形成一定时间后，河水位突然下降，由于泥流比重大，而冲击动能也大，遇到河道的建筑物就一扫而过顷刻无存，靠人们抢救是措手不及的。例如，1977年，黄河下游出现了两次高含沙洪峰：第一次在7月8～12日，花园口水文站最大流量为8400m3/s，最大含沙量为546kg/m3，其时，位于花园口上游的小浪底水文站所测最大含沙量为911kg/m3；第二次在8月7～12日，花园口水文站最大流量为10800m3/s，最大含沙量为437kg/m3，小浪底水文站最大含沙量为898kg/m3。这两次高含沙洪水出峡谷后，在河南武陟县驾部控导工程附近，6小时水位降落0.8m，接着在1.5小时内猛涨2.84m。这里是残存的Ⅱ级阶地，地形较高，如果这里不是阶地，浆河对大堤将造成漫顶的巨大灾难。这种陡涨骤落的高含沙水流具有极强的下切力，使兰考以上200km的河道内普遍发生了揭河底强烈下切的现象。此间，浆河发生不到2h，便将孟州附近7个护岸工程一扫而光。在汜水河口，曾观测到水流从河底揭起泥块直径3m多。河中泥块，先是竖起继之翻倒，接着河水位骤降0.7～1.3m。

同时，这种浆河现象还具有很强的侧向侵蚀能力。例如1977年7月9日16时，孟州化工控导工程附近，500m宽的滩地，在1h之内全部侧蚀殆尽，平均侧蚀速度为8m/min。500人守护的9号、10号、11号丁坝来不及抢护就以0.4～0.6m/min的侧蚀速度塌入河中，3000m3的防洪石料也随之葬于泥流之中，使以后的抢险持续了一个多月才告结束。由此可知，在防治黄河下游水害中，高含沙洪水是黄河“急病”的说法，是非常形象和准确的。

表2-15　洪水期大堤背河堤脚渗流脱坡统计表(www.xing528.com)

高含沙洪水危害的另一面是强烈的淤积问题。黄河下游的非浆河期，其淤积厚度一般可高达0.1m，而在1977年两次浆河发生之后，在洛河口到孙口河段内，最大淤积厚度竟达1m左右，淤积量6.7亿t，占7月、8月、9月三个月淤积量9.4亿t的72%，占全河全年平均来沙量16亿t的42%。由此说明，浆河淤积是黄河的“慢性病”的说法也是正确的。

著名泥沙专家方宗岱先生分析了龙门站泥沙资料后得出的概念性结论是：发生揭底的条件是含沙量大于400kg/m3的时间至少为16～48h，而流量大于6000m3/s的时间是5～6h，单单从时间来比较，高含沙量的因素是重要的。这也就是说，无论黄河的“急病”或“慢性病”，高含沙量是黄河的病根。

黄河流域产生高含沙水流的自然因素主要是中游地区的土松、雨暴。中游地区的黄土与风沙，土细土松，粘着力低，易于冲刷。另外，晋陕之间是我国两个最大暴雨区之一。如1977年内蒙古伊盟乌审旗日降雨量1800mm，是世界降雨史上的最大一次。

解除高含沙洪水对下游防洪的威胁，最根本的办法是加强上中游的水土保持，防止黄土流失与风沙入河，以减少入黄河泥沙；其次是加固堤防及护堤等工程的地基。由于部分大堤及大部分护坦、护岸的坝、垛等建筑物，是建筑在极易被水冲蚀或淘刷的细砂、粉土和砂壤土的地基上，加深堤防及护堤工程的基础，如设置混凝土防渗墙等措施，以防止高含沙水流对其强烈冲刷的危害是迫切研究的新课题。