山東黃河下游挖河固堤工程實踐有關問題淺析

袁 峰 楊 婧 許鳴琳

（山東黃河勘測設計研究院 山東 濟南 250013）

黃河水少沙多，河道淤積嚴重，河床不斷抬高，排洪能力降低，下游河道被塑造成相對“地上懸河”，加大了對兩岸大堤的威脅；大量泥沙輸入河口地區，造成河口淤積延伸，影響河道排沙和河口地區的防洪。泥沙是黃河治理開發和防洪的重要影響因素，也是洪水危害的主要原因。解決黃河的洪水泥沙問題，須采取綜合措施，即按“上攔下排，兩岸分滯”的工程體系調控洪水，按“攔、排、放、調、挖”綜合處理和利用泥沙，其中的“挖和放”就是通過先進的挖沙和輸沙設備在主河槽中挖沙疏浚，改善河勢增大排洪能力，挖出的泥沙淤積在大堤背河一側，用來加固大堤。1997～2004年實施的三次挖河固堤及口門疏浚試驗工程，就是對解決黃河洪水泥沙問題綜合措施中“挖和放”治理方略的具體實踐。

1 挖河固堤工程的概念

挖河固堤工程，就是開挖黃河下游河道主槽淤積的泥沙，用其加固兩岸大堤，淤筑相對地下河，同時起到疏浚河道主槽，使河底高程降低，加大主槽過洪能力，行洪順暢，加固大堤的目的。

2 工程建設的必要性

在黃河下游主河槽中長期挖取相當數量的泥沙，減緩河道淤積，增大河道排洪能力，同時利用開挖出的泥沙淤背固堤，逐漸形成“相對地下河”，是變被動為主動的治河措施。特別是河口河段在其他措施的配合下，有計劃地進行挖河疏浚，在一定水沙條件下發生沿程和溯源沖刷，不僅有利于現行河口流路的通暢和穩定，而且對河口以上局部河道將起到一定的減淤作用。實施挖河固堤工程是河口治理的重要措施。

3 挖河固堤工程河段選擇

考慮到小浪底水庫建成后，陶城鋪以下窄河段和河口段仍然可能會繼續發生淤積，挖河固堤工程的重點是陶城鋪以下的窄河段及河口段。挖河宜選擇在淤積嚴重、對河道排洪輸沙影響較大、對河段淤積起著不利影響的河段。根據河口河段沖淤演變的特點分析可知，河口段淤積延伸，使侵蝕基面抬高，河道比降變緩，導致溯源淤積。反之，則產生溯源沖刷，因此挖河固堤工程先在河口段河道進行。

4 挖河固堤工程施工方式選擇

挖河固堤工程施工方式分為旱挖和船挖。

4.1 旱挖

旱挖方式即在開挖河段上首攔河筑壩，造成黃河斷流的情況下，利用泥漿泵以及挖掘機與自卸汽車組合的施工方式挖河。這種施工方式優點：工效高、使用靈活、單價低、受氣候影響小、對周圍環境無污染，便于觀測、研究挖河效果。缺點是影響開挖河段以下工農業用水，調水難度及施工風險大，施工過程中整個開挖河段的河道內形成相互交錯的河流狀態，施工結束后，河道形成“三高兩低”的形態，出現局部河段不能完全按設計河槽過流的情況。旱挖方案關鍵問題：一方面施工區不能有大的水流通過；另一方面水力沖挖機組有需要一定的水源。這需要有關部門統籌安排，加強水量調度，控制下泄流量控制在一定范圍內。

施工分造漿和輸送兩個過程，造漿由清水泵吸水加壓后通過輸水管道送至與之相連的水槍，再由人工操作高壓水槍水力沖擊切割泥沙，使漿液達到輸送濃度。送漿是利用水力沖挖機組吸運至集漿池，最后由主泥漿泵同步將所集泥漿抽吸加壓送至大堤背河淤筑區。開工前在挖河段上首修筑臨時攔河壩（擋水圍堰），設虹吸管抽水向開挖段輸送，以保證施工用水。在開挖河段首先沿深泓線開挖子槽，形成送水通道，施工期間各工段根據河床變化情況自行修筑臨時擋水導水圍堰，但各施工作業面不得阻斷子槽，影響下游工段用水。

4.2 船挖

船挖方式即在動水中實施，在黃河不斷流的情況下，用組合泵和挖泥船等設備進行挖河疏浚。雖然船挖對黃河流量、流速和水深要求較高，但自1999年黃委實施統一水量調度至今，黃河已實現十多年連續不斷流，且下游的利津水文站流量最小都在50m3/s，總結多年來調水調沙的經驗，船挖施工已具備條件。

根據《疏浚工程施工技術規范》，船挖宜采用前進定深擺動式開挖方式，當流速小于0.5m/s時，宜采用順流開挖；當流速不小于0.5m/s，宜采用逆流開挖。當施工區挖前水深不足，挖泥船施工受限制時，應先挖淺段，由淺及深，逐步拓寬加深。分條施工時，分條的寬度與挖泥船一次開挖的寬度相適應。為避免船只相互干擾，宜采用單船進退法施工。

5 三次挖河固堤工程具體實施概況

1997～2004年為穩定清水溝入海流路，減緩尾閭（江河河道的下游）河道淤積延伸抬升速度，減少對上游河道不利反饋影響，實施了三次挖河固堤及口門疏浚試驗工程三次工程挖河地點分別為朱家屋子—6斷面，義和險工—朱家屋子和紀馮斷面—義和險工，共計挖河長度30.5km，利用挖河的泥沙固堤長度24.84km。

6 挖河固堤工程實踐總結

通過對三次挖河河段沖淤變化過程監測和各水位站水位變化的綜合分析，挖河固堤工程效果主要表現在如下幾個方面：

挖河固堤工程在挖河段上下游一定河段范圍內引起了溯源和沿程沖刷，其影響程度為越靠近挖河段越強，隨著距挖河段距離的增大而減弱。挖河工程具有減緩河道淤積發展趨勢、加大河道輸水輸沙能力的作用。

由于挖河固堤工程使挖河段平均河底高程降低，使挖河段及其上下游河段一定范圍內的同流量水位在挖河后有不同程度的降低，1000m3/s流量下的水位降幅在0.4m左右，因此挖河工程具有降低挖河段及其上下游一定河段同流量水位的作用，對減輕防洪壓力具有重要作用。

通過對監測河段河道斷面形態的變化分析，挖河固堤工程具有使挖河段及其上下游河段河道寬深比減小、河道斷面形態變好、穩定河道主槽的作用，具體表現為寬深比向減小方向發展，減小幅度多在1.0～3.0m范圍，河道灘槽差向增大方向發展，增大幅度多在0.25～0.4m之間，河道主槽向窄深方向發展。

挖河的效果不僅體現在使挖沙河段直接減淤上，更主要的表現是對上下游河道的減淤作用。挖河不僅在挖河期間引起監測河段的沖刷，而且在挖河后一定時期內，對其上下游河道仍有一定的沖刷影響，這種影響的時效性一般為1.5～2年。

挖河固堤工程不僅改善灘地橫比降及二級懸河不利局面，還加固大堤，提高堤防抗洪能力。

7 結束語

在黃河下游實施挖河固堤工程，是項前無古人的偉大事業，三次挖河固堤的實踐及觀測研究表明，在黃河下游窄河道進行挖河疏浚，起到了降低河床、減緩淤積的作用，同時利用挖河疏浚的泥沙淤寬加固大堤，提高了大堤的整體穩定性和抗滲透破壞的能力，背河堆沙區經包邊蓋頂后可以開發利用，將原來的荒地改造為能夠開發利用的淤背區。所以挖河固堤是黃河下游窄河段防洪減淤的重要措施，對黃河河河口地區防洪與經濟建設發揮了較好的作用，具有明顯的工程效益、經濟效益、社會效益及生態效益。