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一、清代河势

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1855年铜瓦厢决口后,由于清政府不顾黄河的修治,洪水在北金堤以南的冲积扇上漫流了二十余年。咸丰年间,黄河溜势一直是或分或合,水势散漫,正溜无定,其宽“二、三十里至七、八十里”。同治三年,主溜移到金堤的南面,顺金堤“自西南斜趋东北,濮州直当其冲,由濮而范又东北过寿张境至张秋穿运。”(《再续行水金鉴》)。至光绪三年(1877年),南岸堤防修筑完成,北岸堤防也于同年在北金堤以南原民埝基础上连接齐全,(即现北岸临黄堤)。运西堤防基本形成,漫流逐渐集中,河道约束在两岸大堤之间,下游河道又开始产生新变化。

黄河夺大清河后,陶城铺以下河道演变情况与张秋以上不同。大清河本济水故道,清代为运盐河,原是一条窄深的地下河,宽不过十余丈,深不到

第三章 河道整治

一丈。黄河初来时狭窄难容。咸丰八年山东巡抚崇恩勘大清河情形说:“深阔均不及黄河三分之一,寻常大水,业已漫溢勘虞”。加之黄水在运西漫流落淤后,含沙量较少,汇入大清河后很快把河道冲宽刷深。同治十二年(1873年)李鸿章称:“大清河原宽不过十余丈,今自东阿鱼山下至利津,河道已刷宽半里余。”到光绪十年左右,大清河宽处达一里多,窄处也有七、八丈。大清河在迅速冲宽的同时,也不断刷深,同治十一年冲刷“深至三丈”(《黄河图》)。同治十二年李鸿章称大清河“冬春水涸尚深二、三丈,岸高水面又二、三丈,是大汛时河槽能容水五、六丈哭”。(“清宫档案”闰六月初三奏)①。大清河的冲刷已经达到很深的程度了。

铜瓦厢决口至同治末年,大清河的趋势基本是冲刷。至光绪三年,上游两岸堤防基本形成,溜势逐渐归一,输入下游的泥沙迅速增加,大清河逐渐由冲刷转向淤积。光绪九年(1883年)大清河“淤垫日高,水势稍大便不能容,是以泛之患年甚一年”(《再续行水金鉴》);同年游百川亦称:“大清河十年以前两岸高者约计二丈内外,低者亦一丈五、六尺不等……今春查勘河形,水落时高者仅露岸八、九尺,低者仅五、六尺,偶遇盛涨,便尔漫溢。”这时大清河已淤得相当严重,由窄深的地下河逐渐上升到地面,使“河岸变为河身”,河患越来越重。光绪十年(1884年)创修张秋挂剑台上接金堤,下至平阴九十五里长堤,同时对隄进行了培修,其高、厚与长堤相差无几,黄河被约束,此后虽有决溢,但基本流路一直保持至今。

二、演变过程

黄河下游河道是强烈堆积性河道。为了适应来水来沙的变化,河流边界条件也不断进行调整,除纵向淤变变化外,河槽的平面外形和平面位置也经常发生变化,即“河势演变”。聊城河道右岸为梁山、平阴、长清县中低山区,无堤防,有山溪汇入黄河;另有大清河经清河门泄水闸流入黄河,从上至下有八座山头形成制导河势的天然节点。左岸除鱼山、艾山外,为人工修做的临黄大堤以束范水流。建国前,虽修有许多险工,但常有老险工脱河又出新险或溜势提挫,防守处于被动。50年代开始大力进行河道整治,至50年代末已取得显著成效。70年代河道控制工程进一步增建加强,全区河道基本得到控制,河床虽仍有淤积,大部分分段河势基本稳定。由于来水来沙条件

① 转引自《人民黄河》,1986年2期60页。的变异,河势变化主要表现为局部河段溜势上提下挫。

(一)陶城铺河段

黄河主溜由右岸肖庄、徐巴士坐湾挑向左岸进入聊城地区陶城铺险工。1957 年前,溜势由右岸占屯、肖庄折左岸石桥护滩,陶城铺险工基本脱河。1958 年大水时,溜势北移,石桥护滩工程脱险,大溜下延到张庄;由张庄直趋位山险工。1959 年位山枢纽截流后,大河由陶城铺折向拦河闸。陶城铺险工位于拦河闸上游 3000 米处的凹形河湾底部,由于拦河闸束水,河槽淤高 1.5 米左右。1961 年 7 月下旬,黄河第三次洪峰,溜势北移,右岸大洪口凸形滩尖被削去,大溜由徐巴士直冲陶城铺险工,造成陶城铺出险。1963 年位山拦河坝破除后,石桥重新着溜,陶城铺溜势趋于缓和。1968 年右岸徐巴士建护滩工程,坝垛挑溜,使陶城铺溜势上提,造成险工上首滩岸严重坍塌,1、3 号坝原来不着溜而突然受溜出险,进行了抢护。为保护滩岸,控制河势,于 1970 年汛前在陶城铺险工上首修做长 360 米的护滩工程,以后,河势基本稳定。

(二)位山河段

大溜出陶城铺险工经右岸黄庄挑向位山险工,由位山 25 号坝挑向右岸阴柳棵护滩。黄庄位于位山河段对岸,山基突出河岸,是本河段的一个天然节点,山前河湾大小直接影响位山河段的溜势变化。

1949 年前,主溜冲 7 号坝上口,经 9~13 号坝又冲 23~25 号坝,后下挑至阴柳棵。1950~1957 年主溜一般在 7~25 号坝之间摆动。1958 年汛期,右岸黄庄以上形成大弯,使位山工溜势下延至 25 号坝,25 号坝以上脱溜。1959 年至 1963 年位山截流期间,大河改行黄山、柏木山之间,位山河段为稳水。1963 年 12 月拦河坝破除,大河恢复原河道下泄,由于故道红淤底顶托,右岸解山上滩岸坍塌宽 400 米左右,左岸位山 33 号坝以下塌长 300 米,宽 6.5 米,29、31 号坝出险。至 1966 年逐渐恢复截流前的势。现一般洪水主溜在 13 坝以下,大水时在 22~25 号坝之间,25 号坝与对岸解山村基对峙,槽窄溜急,大、中、小水均着主溜的主坝。

(三)荫柳科河段

大溜经位山工趋右岸阴柳棵护滩,至八里汀折向范坡险工。1947 年黄河归故后荫柳科段堤坍塌严重,坐湾较陡。村前原有 9 段坝,1949 年河湾上提,坝被冲垮,后拆改为潜坝。八里汀原有石坝 3 段,亦在同年被冲垮。1959 年至 1963 年位山枢纽截流期间,位山至范坡河段形成两个无约制的平湾。破

第三章 河道整治

坝后,荫柳科至八里汀发生坍塌。为稳定河势,于1968年修做荫柳科、八里汀护滩工程,河势基本稳定。

(四)范坡河段

1949年,中小水主溜冲范坡3~5号坝,大水时8~23号坝着主溜。1952年后荫柳科坐湾,范坡险工溜势上提,1号坝以上坍塌严重。1955年修做4段活柳坝,以缓溜落淤。1956年汛期溜势下延,险工下首边溜冲刷滩岸,后修做石渣护滩。位山截流后该河段溜势发生变化,1960年1月,大河流量仅70立方米每秒,主溜冲4号岸,坍塌长90余米,造成抢险。又由于拦河闸泄水流较清,河槽下切,4、6和12~23号等坝根石严重走失,抢抛石料5000余立方米。1963年年破坝后,八里汀坍塌座湾,影响范坡溜势上提;此后,随着八里汀村西滩嘴逐渐被冲刷,影响范坡溜势下移,直至1968年修做八里汀护滩工程,该段河势基本稳定,范坡9号坝以上出滩,主溜在13~47号坝之间摆动。

(五)鱼山——南桥——旧城河段

大溜由范坡险工直趋右岸姜沟山上首坐湾后,折向南桥险工。姜沟山突入河中,大、中、小水均着溜,是该段右岸的一个天然节点。大清河经东平湖由清河门泄水闸入黄河,该口位于姜沟山以上1.5公里处。姜沟山前弯道发展和清河门泄流大小影响本河段的河势。1953年由于清河门泄水顶托,主溜北移,使鱼山滩岸坍去100米左右,1957年又坍30~80米。为控制溜势,防止继续坍塌出险,当年修乱石坝1段,活柳坝3段;1958年又修坝2段。1964年姜沟山前修石护岸工程,托托水流,使南桥险工受溜吃重。1970年由于清河门泄流影响,托溜左移,鱼山险工出险,护滩工程被冲毁。1974年姜沟山前修石坝1段,1977年又建扬水站工程,起挑溜作用,影响南桥险工河势有所上提。至1985年由于姜沟山以上座湾及山基挑溜作用,使南桥险工上首滩岸发生坍塌。

南桥至旧城河段较为顺直。旧城险工与对岸铁扬对峙,铁扬村基土质坚硬,此处河槽较窄,且有浪溪河在杨庄以上1公里处入黄。为防止滩岸坍塌,控制溜势,1954~1957年在南桥、于庄、前殷分别修建石垛和柳坝护滩工程,发挥了显著作用,基本稳定了河势。

(六)旧城——艾山河段

大溜由旧城37号坝折向右岸桃园护滩,再转向左岸丁口护滩,直趋右岸外山,经山基挑出,逐渐趋向井圈险工。

1949 年前,该河段溜走中泓,河势平稳。1949 年汛期,右岸桃园村西滩岸坍塌 100 米,1954 年桃园继续座湾,造成左岸丁口滩岸坍塌。为控导溜势,同年在丁口修建护滩工程长 500 米,建石垛 5 段;1955 年又增修石垛 6 段。1968 年桃园修建护滩工程,河湾得到控制。1976 年桃园护滩修建扬水站,起挑溜作用,使丁口护滩中段被冲毁。此后经历年加修,并将护滩接长,河势基本稳定。外山位于本河段右岸,山基突出河岸,山前上游座湾,直接影响井圈河势,1974 年修做护滩控导工程,湾道得到控制。玉带河在外山以上汇入黄河,对井圈河势亦有一定影响。

(七)井圈——滑口河段

大溜经外山挑出,折向井圈险工 11~15 号坝,走中泓偏左,至 55+1 号坝,冲 63、65、79、81 号坝;由 81 号坝折向龙桥,经平阴大桥右岸主桥孔直冲龙桥扬水站。

1949 年汛期,大水漫滩,由右岸王小庄涌出之漫水与大河主溜相汇,顶冲井圈 0~1 号坝岸,致使 0 号岸坝塌出险。1950 年井圈上首至艾山建护滩工程。1958 年溜势下延,由外山向下直冲 13~17 号坝。1974 年外山山前修做护岸工程,河湾得到控制,河势较为稳定。

(八)康口河段

大溜经龙桥挑出,直趋康口险工 7、9、11 号坝,然后折向右岸田山扬水站上首坐湾。龙桥位于毕庄险工上游右岸,是该河段的一个天然节点。龙桥至康口河道较为平顺。1953 年春于毕庄栽植活柳坝,落淤成滩。1963 年右岸龙桥座小湾,大义屯滩岸坍塌。1958 年汛后查勘,龙桥、龟山头和乱石路基的影响,溜势北移,加之对岸田山影响,使杨庄滩岸坍塌,宽 50~60 米,最宽坝 300 米。1962 年溜势下延,毕庄滩岸淘刷严重,当年于毕庄东南植活柳坝 3 段,1963 年又改为 3 段乱石坝。此后,该河段河势没有大的变化。

(九)周门前河段

主溜经康口险工 11 号坝挑出,至田山扬水站座湾,然后折转向北至周门前险工 13~23 号坝,再趋右岸望口山。

田山在该河段右岸,突出河岸,其山基挑溜作用及山前弯道发展情况对本河段河势有很大影响。1957 年以前,主溜出康口险工在田山以上坐湾,然后折向周门前险工 1~13 号坝,由 13 号坝挑出至右岸望口山。1957 年汛期,受田山山基托溜,周门前河势下延,17~22 号坝着大溜。1958 年增建 27 号坝,同年汛期湖溪渡南滩嘴被淘刷 300 余米,周门前险工河势继续下延,19

第三章 河道整治

〜27号坝着大溜,险工下首吃重,董圈村南老滩岸坍塌115米。至1970年,田山修建扬水站并向河内倾倒石渣,托溜外移,致使周门前险工复由下延转向上提,1〜5号坝靠水,9〜23号坝着大溜。1977年田山门前修建护滩工程,1978年又加修乱石坝4段,田山以上河湾基本固定,该河段的河势亦趋于稳定。

(十)朱圈河段

朱圈险工首对岸的望口山,山基突出河岸,是本河段影响溜势的一个天然节点。1949年至1954年,大溜由周门前险工托出折向望口山上首,此处坍去150多米,形成一大坐湾。1958年汛期,望口山前的坐湾回流很急,大溜由此急转东北至朱圈险工,顶冲3〜7号坝。1958年汛后,望口山弯道逐渐淤积,河道较为顺直。1961年,望口山前倾倒石渣向河内推进5〜7米,推高5米左右,影响溜势,使朱圈3〜7号坝顶冲大溜。1971年望口山前修建护滩工程,1974年刘官庄修坝5段,1974年至1975年望口山护岸工程又进行加修,河湾已成固定,该段河势亦基本稳定。

(十一)邵庄——李营河段

大溜由朱圈险工折向右岸刘山头,经刘山头挑向陶邵险工,顺23〜43号坝,再折向右岸燕刘宋护滩工程。此后,主溜逐渐左移,至李营险工出境。

1953年汛前,由于刘山头上首坐湾,主溜冲邵庄险工1号坝,险工上首滩岸坍塌。汛期,溜势下延至16〜18号坝,险工下首滩岸坍塌长300米,宽10米左右,李营险工上部脱河。1956年邵庄险工溜势下延至21、33、39号坝,李营险工势复上提到1〜5号坝。1958年大水时,大溜顶冲邵庄33、39号坝,后挑向对岸庞道口;庞道口至付庄滩岸坍塌宽50〜60米,引起李营险工溜势下延至9〜12号坝。1959年汛期,刘山头山后过水,溜势东移,邵庄险工溜势缓和,主槽顺燕刘宋,该河段溜势下挫而趋顺直。1967年汛期,付岸险工19号坝以下受大溜,33、37、39号坝大溜顶冲;右岸燕刘宋滩岸坍塌,当年修做了护滩工程。此后,该河段又有下延,李营险工溜势下移到10号坝以下。1972年为控导溜势,修建了付岸护滩工程,建石垛6段,后又加修接长,共1180米,发挥了显著作用,该段河势已基本稳定。

三、河道形态变化

黄河下游河道形态变化主要取决于来水来沙条件与河床边界条件之间的相互制约作用与演变进程。聊城河段横断面多为复式河槽,有主槽及二级滩地,少数河段河槽紧靠险工或山头,形成单式河槽,如位山与解山、鱼山与姜沟山、艾山与外山等。聊城河段因河势受到控制,横断面侧向移动幅度不大,但纵向冲淤变化比较明显。受工程约束大的河湾,发育受到限制,随流量的增大,主要是通过增加水深来满足所需过水断面;受工程约束小的河湾,随着流量加大,河道断面向展览,但水深比宽增加快,断面趋于窄深,主槽位置仍在凹岸,深泓点无显著位移。直河段横断面水深增加的速度低于河槽展宽的速度,断面趋于宽浅,在展宽的同时,河槽伴有大幅度淤积。

黄河是冲积河流,具有在一定来水来沙与边界条件下河床自动调整它的坡降及断面形态,以求保持相对稳定。在这种输沙相对平衡情况下的上述各因素之间的函数关系即“河相关系”。由于来水来沙条件及受边界(工程)作用影响不同,各河段的河床水力、几何形态如比降、河宽、水深、流速等,也要发生相应的变化。一般情况下,当河床淤积,河宽与“宽深比”(即$\sqrt{B}/H$,B 为河宽,H 为水深)将加大,滩槽高差将减小,深泓点摆动幅度也会增加;当河床冲刷,则有相反的变化。

在 1960 年以前,中水河槽较窄。1960~1964 年三门峡水库采取蓄洪拦沙方式运用,河槽有所展览;70 年代由于几种原因来沙较多,主槽仍为淤积,河相宽浅。1982 年以后来沙相对有所减少,河相也有所改善。据历年大断面统测资料,聊城段河“宽深比”多数在 5 左右,最小 2.6,最大 15.6。艾山断面为 $3.4\sim5.4$,南桥断面 $5.9\sim15.6$。滩槽差的变化是由主槽、滩地冲淤变化引起,与来水来沙情况和断面形态、边界条件有关。弯道部分河道窄深,滩槽差一般较大,直段河道宽浅,滩槽差一般较小。黄庄断面滩槽差最大 4.96 米,最小 2.43 米;南桥断面最大 4.16 米,最小 1.74 米;艾山断面最大 5.37 米,最小 3.59 米。各断面主槽深泓点最大摆幅在 500 米以内,一般为 $300\sim450$ 米。

第二节 整治工程

一、发展状况

晚清治河以筑堤修坝为主,尚未进行河道整治。民国时期,一些水利专家曾提出整治黄河下游河槽的意见,未能实现。建国后,在贯彻“宽河固堤”治河方针的同时,按照“固定中水河槽”的方案,有计划地创修护滩工程,固滩定槽,稳定主溜。同时,在滩区截治串沟、堤河,使洪水主溜集中

第三章 河道整治

主槽,以增大河道泄洪排沙能力。护滩控导工程配合堤防险工,组成河道整治工程体系。

1949年汛期大水,河道变化急剧,滩岸坍塌严重。为控制河势,汛后在于庄进行了坍滩防护实验,修建乱石护滩工程。1950年开始有计划地在艾山、毕庄试修护滩控导工程,就地取材,栽植活柳坝,起到了缓流落淤的作用。

1952~1954年,护滩控导工程发展很快,先后修建了位山、鱼山、于庄、旧城、丁口、周门前、陶嘴等护滩工程,连同艾山、毕庄共计9处;1957年修建杨庄护滩工程。至50年代末,全区河道整治已取得显著成效。60年代,三门峡水库建成运用及改建,采取不同方式下泄水沙,改变了下游原来的来水来沙分布过程,河势变化相对加剧,局部河段河势发生较大变化。据此,1970年、1972年适时修建了陶城铺和付岸护滩工程,挖溜效应加大,河床虽仍有淤积,但全区河段河势基本稳定。

1974~1985年,黄河下游进行了第三次大复堤,险工坝岸进行了加高改建。但是,对护滩控导工程修做较少,除陶城铺、丁口、陶嘴、付岸等处进行了加修外,其他护滩控导工程多年未加修,大部分坝垛被淤没,护滩控导工程长度亦缩短了2060米。局部河段控溜能力减弱。

二、护滩控导工程

(一) 平面布置

按照河道整治规划的治导线,在滩地上修建丁坝、垛、护岸工程叫作护滩控导工程(或护滩工程),与堤防险工共同作用,控制主槽,使河势向有利方向发展。聊城黄河护滩工程,有间断式和连续式。开始修筑时,为了省料做成间断式的石垛,有的垛圬受回溜掏刷后又逐步把圬护起来,成了连续式。护滩工程的平面形式,大体有4种类型:一是河湾控制性工程,即按规划流路布设的控导性河整整治工程。主要作用是控导河势溜向,固槽定险(工),兼顾保护滩地;二是节点控制性工程。上下游两岸邻近的二、三处控导工程紧密配合形成节点,协同发挥控导河势的作用;三是险工上接或下延性工程。因溜势上提下挫,险工原有长度不足,在险工上、下首修建的上延或下延性护滩工程;四是一般护滩性工程,修做的主要目的是护滩保村,兼有控导河势的作用。

工程布置原则是:以防洪为主,护滩保堤,控导主槽,固定中水河槽;因势利导,以坝(垛)护湾,以湾导溜,并尽量利用原有工程及地形等条件,因地制宜,就地取材。

为了保证工程安全并有效地控导河势,利用迎溜入湾及导溜出湾,一般是采取“上平、下缓、中间陡”的布局,使弯道半径中间小、下段大、上段最大,甚至渐近成直线,整个弯道的平面形状呈凹入型复合圆弧曲线。建筑物的布设,一般采取“短坝垛、小埽距”各坝(垛)头的连线即规划的治导线。垛的迎水面与溜向夹角成30°左右,垛的围长一般40米左右,净埽距30米左右,垛的中心距60米左右。当来溜与迎水面交角较小时,埽距可以稍大些。

(二)工程结构

护滩工程的结构形式主要有四种:一是石垛(堆)。采用乱石散抛而成,平面形状有鱼鳞形、雁翅形、人字形等;二是柳石堆。多数是用柳石枕抛护而成;三是活柳坝及活柳桩篱,其坝头需用乱石或柳石枕裹护,以防坝头淘刷坍塌;四是乱石或石渣护坡。

50年代初期以活柳坝为主。活柳坝在槽顺直溜势不顶冲的河段内,一般成20°~30°夹角,用二年生皮色油绿长约0.7米,直径4厘米之柳,在开始结冰时栽植。每道以十行为宜,每处至少植四、五行,以便缓溜落淤。桩柳护岸宜在植树季节选择三年生柳,皮色油绿的木桩挖坑栽植,成活后将柳条互相编结,以御风浪。50年代后期,逐渐改为柳石堆为主,基础稳定后改抛为石垛。1960年在鱼山及于庄护滩修建胶泥护坡,后又就地取材改为石渣护坡,效果亦较好。

护滩控导工程顶部高程控制标准:以接近造床流量的设计平滩流量作为整治流量,位山以上河段按5000立方米每秒相应水位,超高1.0米,位山以下河段与附近滩岸平,不影响洪水漫滩。

土坝基顶宽10~15米,连坝顶宽8~10米,临背边坡均1:2。裹护工程高度与土坝基平。

旱工裹护采用柳石枕、铅丝笼及块石结合使用。挖槽深1~2米,铺底宽3~5米(包括柳石枕、铅丝笼),柳石枕上以块石与铅丝笼压坡固根。块石护坦顶宽1米,外坡1:1~1:1.5,内坡1:0.8~1:1.3。

水工裹护采用柳石搂厢进占,顶宽2~2.5米,搂厢之外用柳石枕护根,乱石护坦。

第三章 河道整治