第四节 挖河固堤工程

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20世纪90年代,黄河下游河道来水量锐减,河道断流频繁,河道淤积萎缩加剧,
防洪形势日趋严峻。为缓解这种不利局面,黄委先后组织相关方面专家进行研讨后认
为,在黄河下游河道采用机械疏浚方式,扩大主槽过流和输沙能力十分必要;同时,
挖出的泥沙用于加固堤防,可以提高下游防洪工程抗洪强度,挖河固堤工程逐渐被提
上日程。1996年,黄委开始组织编制《黄河下游挖河疏浚淤背固堤规划意见》,199
7年1月完成。鉴于黄河下游挖河固堤涉及问题较多,决定先在淤积较为严重的接近河
口河段实施挖河固堤启动工程,并开展观测研究。之后,分别于2001-2002年、2004
年4月-12月,在河口地区实施第二次、第三次挖河固堤工程。

一、挖河固堤启动工程
挖河固堤启动工程位于东营市垦利县朱家屋子至清2断面,全长24.4公里。1997
年4月,水利部水利水电规划设计总院(简称水规总院)对黄委1997年2月上报的《黄河
下游挖河疏浚淤背固堤启动工程可行性研究报告》进行审查。1997年11月,山东黄河
设计院编报《黄河下游挖河固堤启动工程设计(朱家屋子至6断面河段)》,同年12月
,水利部批复黄委《黄河下游今冬明春挖河固堤启动工程实施方案》。该工程分为挖
河段和疏通段,其中朱家屋子-CS6断面长11公里为挖河段,设计开挖主槽底宽200米
,平均挖深2.5米左右,两侧边坡1∶3。CS6断面-清2断面长13.4公里为疏通段,主槽
开挖底宽20米,两侧边坡1∶3。挖河土方用于黄河堤防加固,固堤长10公里,固堤宽
度100米,高程与堤防后戗顶平。同时,通过原型观测,开展观测试验研究,研究分
析挖河固堤的施工方式、设备效率以及挖河固堤的作用和效果等。工程设计总土方量
652.96万立方米,其中挖河土方量544.6万立方米,固堤工程永久占地1546亩,工程
概算总投资9645万元。
挖河固堤启动工程由山东河务局承担7.48公里的挖河和6断面以下13.4公里的河
道疏浚任务,胜利石油管理局承担3.53公里的挖河任务,东营市承担工程建设的挖、
压、踏、占土地和相应地面附着物的赔偿,并负责做好群众工作。
1997年11月,挖河固堤工程开工,分两期施工。第一期开挖长度1.4公里,因当
时黄河断流,施工以挖掘机、自卸车等旱地机械开挖为主,由河口管理局组织队伍施
工,1998年3月完成。第二期开挖长度9.6公里,疏通河段长度13.4公里,由山东河务
局与胜利石油管理局共同组织实施。鉴于河道来水情况,在开挖段上端临时修建拦河
围堰,施工采用挖掘机、自卸汽车等旱地机械与水力冲挖机械、泥浆泵等水力机械相
结合,以水力机械为主,1998年5月完成开挖,6月6日通过黄委验收。验收时,拦河
围堰被爆破,河道正式通水。

图3-47 1998年4月河口河段挖河固堤启动工程施工现场。

挖河固堤启动工程实际完成开挖及填筑土方559.52万立方米,利用开挖土方加固
两岸大堤长10公里。完成总投资9770万元,其中,国家承担5105万元,其他由省政府、
东营市政府和胜利油田管理局承担。
1999年11月,黄委设计院根据观测资料,结合黄委水科院进行的物理模型试验结
果的汇总分析,编制《黄河下游窄河段挖河固堤启动工程原型观测试验研究综合报告
》,总结得出以下结论:第一,河口地区在主河槽挖沙对利津站-清6断面河段,在一
定时间内有减淤效果。第二,通过挖河,汛期同流量水位明显下降。第三,挖河后,
其断面形态(宽深比)经过汛期几场洪水的调整,较挖河前变得相对窄深,除个别断面
外,同流量下宽深比减小。挖河以后,1998年汛期河道水面比降调整明显,挖河段过
流初期水面比降较非挖河段平缓,随着挖河段的回淤,比降逐渐变陡,上下两河段比
降则由陡调缓,最终使整个研究河段的比降趋于平缓,挖河对其上游河段有明显的溯
源冲刷作用。第四,挖河固堤工程利用挖出的土方加固堤防,一举两得,效益显著。

二、第二次挖河固堤工程
1998年,中共中央、国务院发出《关于灾后重建、整治江湖、兴修水利的若干意
见》,要求加强河湖清淤疏浚、利用清淤土方加固干堤。并提出建造100多艘挖泥船
(又称百船工程),组建疏浚队伍,三年完成清淤疏浚6亿立方米的任务目标。其中把
黄河下游作为清淤疏浚重点,采取多种形式对影响行洪的河段逐步进行清淤疏浚。1
999年6月,国家计委和水利部联合下发《关于做好河湖疏浚和挖泥船建造工作的通知
》,要求尽快编制《1999年河湖清淤疏浚项目实施方案》。
为贯彻落实国家计委和水利部通知精神,山东河务局根据黄委《1999年黄河挖河
固堤实施方案》,编制《1999年山东黄河挖河固堤工程施工详图》,主要内容为:从
挖河固堤启动工程上端朱家屋子断面向上游到垦利义和庄险工实施主槽开挖疏浚,河
段长9.7公里,设计挖河长度9.3公里(其中中古店弯道段400米不挖),实际开挖长度
9.7公里,开挖断面底宽为150米,开挖深度1.6—1.9米,设计开挖河底高程
6.96—5.99米;在CS6断面至清3断面20.4公里范围内的部分淤积严重河段进
行间断疏通,共5段、疏通长度9.16公里,疏通宽度60米,深度0.6—1.9米,
疏通开挖底部高程4.91—2.87米;开挖的泥沙用来加固黄河大堤,加固长度
8公里,有村庄处加固宽度50米,其余均为100米,顶部高程与2000年设防水位平。同
时,对有关工程建设内容进行观测和研究分析。2001年3月,黄委分别对设计进行批
复、下达投资计划,主要土方工程量354万立方米,批复预算6152.29万元(其中观测
试验费206万元)。
第二次挖河固堤工程共分三个标段,实行公开招标,中标单位分别为水利部淮河
水利委员会沂沭泗水利工程公司、中国水利水电第十三工程局和山东滨州恒泰工程公
司。2001年10月开工,根据河道水流情况,开挖施工主要采用每小时80立方米的挖泥
船和水力冲挖机械。至2002年11月,完成河道开挖和疏浚,随后对堤防加固段进行包
边盖顶。2003年底,通过由黄委主持的竣工验收。工程实际完成开挖土方349.56万立
方米,包边盖顶土方40.42万立方米,投资6095.97万元。
2003年1月,黄河河口治理研究所和山东黄河水文水资源局根据观测资料,共同
编写《1999年山东黄河挖河固堤工程水文原型观测研究报告》,得出以下结论:第一
,挖河工程在所挖河段的上下游一定河段范围内,引起溯源冲刷和沿程冲刷。其影响
程度为越靠近挖河段越强,随着距挖河段距离增大而变弱。因此,挖河工程有减小河
道淤积、加大河道输水输沙能力的作用。第二,由于挖河段平均河底高程降低,使其
上下游河段一定范围内的同流量水位有不同程度的降低,1000立方米每秒流量下的水
位降幅在0.2—0.5米。对减轻防洪压力具有重要意义。第三,通过监测河段
河道断面形态的变化分析,实施挖河工程使挖河段及其上下游段河道宽深比减小、河
道断面形态改善、稳定河道主槽的作用加强。第四,挖河工程实施,引起监测河段冲
刷和河底平均高程降低,使各河段平滩流量有不同程度增大。与挖河前相比,各站平
滩流量增幅一般达300立方米每秒左右。第五,通过与对比河段的冲淤比较分析,从
挖河开始到2002年11月,整个监测河段挖沙减淤比(挖沙量与减淤量的比值)为0.47,
即挖沙0.47立方米,使利津站至清4断面河段减少河道淤积量1立方米,说明挖河工程
对监测河段减淤影响还在继续。

三、第三次挖河固堤及口门疏浚工程
(一)第三次挖河固堤工程
2002年3月,国家“百船工程”一期配备山东河务局8艘挖泥船中,2艘进口海狸
1600型绞吸式挖泥船交付使用,黄委批复山东河务局做好利用该设备疏浚河口拦门沙
的前期工作。同年5月,河口管理局委托山东黄河设计院编制《2002年利用挖泥船疏
浚黄河河口拦门沙试验工程实施方案勘测设计任务书》。经山东河务局初审后,报送
黄委。2002年11月25日,黄委在郑州组织专家对任务书进行了审查。根据审查意见,
安排山东河务局编制以挖河固堤为主,并考虑进行开挖拦门沙试验的可行性研究报告
。山东河务局据此安排河口管理局编制《2003年黄河河口挖河固堤及口门疏浚试验工
程可行性研究报告》(简称《2003年可研报告》)。黄委对《2003年可研报告》进行初
审后,上报水利部审批。此后,水利部指示将《2003年可研报告》更改为《2003年黄
河河口挖河固堤及口门疏浚试验工程实施方案》,2003年10月,黄委审查后批复,工
程概算投资为4412万元。2004年4月,山东黄河设计院根据黄委审查意见,编制《黄
河河口挖河固堤及口门疏浚试验工程施工详图设计报告》,山东河务局批复,项目投
资为4412万元。主要内容为:在第二次挖河段上端义和险工向上到纪冯险工河段范围
内实施挖河,河道长12.5公里,其中开挖河段长9.8公里,平均开挖底部宽度100米,
平均挖深1.4米,开挖的泥沙用于加固黄河堤防,设计加固堤防长度6.8公里,淤背固
堤顶高程与2000年标准设防水位平(部分段落降为2000年设防水位以下2米),宽度80
米,外边坡1∶3;在河口高潮线至低潮线之间的拦门沙河段,试验海狸1600型绞吸式
挖泥船在黄河入海口门附近复杂海域的适应性、施工方法和疏浚效果,设计疏浚河长
5—6公里,开挖宽度20—38米,平均挖深1.7米,设计疏浚土方量33
万立方米,疏浚泥沙堆积在河道右岸500米以外,堆积区长约2000米,宽约500米。
第三次挖河固堤工程采取公开招标的形式,山东乾元工程集团有限公司和山东黄
河工程局两家施工企业中标。工程于2004年4月开工,主要采用挖泥船施工。由于小
浪底水库调水调沙和汛期来水较大,曾一度停止施工。9月15日,挖河固堤复工,同
年12月24日完成河道开挖主体工程。至2005年3月,工程全部竣工。实际完成开挖土
方157.19万立方米,淤背固堤包边盖顶和临时工程土方50.06万立方米,加固堤防长
度6.8公里。
(二)口门疏浚试验工程
口门疏浚试验工程由山东黄河工程局组织实施。疏浚试验于2004年5月16日开工
,采用国家配备的海狸1600型绞吸式挖泥船,开始沿河流出口方向由上(里)向下(外
)顺流开挖。6月16日,由于开始调水调沙运行试验及后续来水较大,为确保人员、设
备安全,6月18日暂停试验。试验暂停时疏浚河长2500米,疏浚泥沙12万立方米。进
入10月,河道流量减小,8日开始继续疏浚试验。因口门处溜势发生变化,汛前疏浚
部分脱离主流,产生淤积,遂调整疏浚部位,沿河流出口方向由海(外)向河(里)逆流
开挖,至11月5日结束,完成疏浚泥沙6.87万立方米。口门疏浚试验累计完成疏浚河
长3600米,疏浚泥沙18.78万立方米,海狸1600型挖泥船运行768台时,修筑长管袋施
工围堰2688米。施工期间,按照设计要求对河道水流、气象、施工方式方法、机械效
率等进行了现场观测。

图3-48 2004年5月口门疏浚试验工程开工。 图为使用海狸1600型绞吸式
挖泥船进行口门疏浚试验现场。

挖河固堤口门疏浚试验工程共计完成土方207.25万立方米,实际投资4412万元。200
5年12月,由山东河务局对工程进行验收。
三次挖河固堤工程,开挖疏浚河道53.6公里,挖出土方1066.27万立方米,加固
堤防24.8公里,总计投资2亿元。

图3-49 1997-2004年山东黄河三次挖河固堤河段示意图。

1997-2005年三次挖河固堤工程完成情况统计表
表3-46

┌────────────────────────┬─────┬────────┬─────┬────┐
│项目 │挖河固堤 │第二次挖河 │第三次挖河│合计 │
│ │启动工程 │固堤 │固堤 │ │
├────────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│时间 │1997.11- │2001.10- │2004.04- │ │
│ │1998.05 │2002.11 │2004.12 │ │
├────────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│涉及河道长度(公里) │24.4 │41.1 │12.5 │53.6 │
├──┬─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│挖河│地点 │朱家屋子-6│义和险工- │纪冯- │ │
│ │ │断面 │朱家屋子 │义和险工 │ │
│ ├─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│ │挖河长度(公里) │11.0 │9.7 │9.8 │30.5 │
│ ├─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│ │开挖断面底宽(米) │200 │150 │100 │ │
│ ├─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│ │平均开挖深度(米) │2.5 │1.6—1.9 │1.4 │ │
├──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│疏通│地点 │6断面- │6断面- │疏浚口门 │ │
│疏浚│ │清2断面 │清3断面 │S1-S6 │ │
│ ├─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│ │疏通长度(公里) │13.4 │20.4 │累计3.6 │ │
├──┴─────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│固堤长度(公里) │10.0 │8.0 │6.8 │24.8 │
├────────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│开挖土方(万立方米) │559.52 │349.56 │157.19 │1066.27 │
├────────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│土方工程(含包边盖顶及临时工程土方)合计(万立方米)│663.48 │422.00 │207.25 │1292.73 │
├────────────────────────┼─────┼────────┼─────┼────┤
│投资(万元) │9770 │6095.97 │4412 │20277.97│
└────────────────────────┴─────┴────────┴─────┴────┘