1、黄河堤防溃口对策研究【摘要】本文从分析黄河堤防溃口情况为切入点，然后，针对典型口门溃口来具体分析了如何应对溃口问题的出现，通过详细的分析应对对策，本文最后总结了几点经验和认识，以供今后类似的工程抢险参考。【关键词】黄河；堤防；溃口；对策 中图分类号：TV871 文献标识码： A 一、前言 黄河堤防一旦出现了溃口问题，就会危及当地居民的生命财产安全，也会影响黄河自身的生态系统。所以，分析黄河堤防溃口的原因，并提出应对的对策很有必要。 二、堤防溃口情况分析 1、堤防分段及口门选定 为便于研究，根据下游河道概况、分滞洪区所处的地理位置等，将堤防划分成不同的典型堤段。如南岸分为郑州兰考、兰考东平湖、济
2、南以下；北岸分为沁河口原阳、原阳陶城铺、陶城铺以下。 黄河下游游荡性河道易出现横河、斜河、滚河等不利河势以及黄河堤防特有的土质条件，使得在任一河段的任何位置都有发生决口险情的可能。但为了便于分析计算，有必要从来水控制、洪泛区淹没范围、抢险难度、堤防本身状况等方面综合考虑，选择出最不利的大堤决口位置。2、决口形式分析 黄河下游河道是一条堆积性很强的河道，历史上具有“善淤、善决、善徙”的特点。堤防的决口形式关系到抢堵措施的采用。黄河下游大堤历史上的决溢形式主要有漫决、冲决、溃决三种。据不完全统计，黄河下游堤防在 1949 年以前 2000 多年的时间里，决口达 1500 多次，造成改道的有 26
3、次。历史上下游堤防决口多为冲决和溃决，如清嘉庆八年（1803 年）河南封丘大功决口，道光二十一年（1841 年）开封张家湾决口，道光二十三年（1843 年）中牟九堡决口，咸丰五年（1855 年）兰阳铜瓦厢决口及 1934 年封丘贯台决口等均属于冲决；清光绪十三年（1887年）郑州石桥决口，1935 年山东鄄城董庄决口等属于溃决。随着黄河下游防洪工程体系中上拦水库工程的建设，提高了控制上游来水的能力，下游堤防现有的防御洪水标准可提高到近 1000 年一遇，漫决的机遇变的极少了。因此，黄河堤防可能的决口形式主要考虑溃决、冲决两种。 3、口门发展变化 由于黄河下游具有河道宽阔、河势多变、堤防土质松散
4、、 “悬河”地貌等特征，因此溃堤口门的发展变化异常复杂。研究中采用了北京大学的“堤防溃口数学模型及口门区水流特性”研究成果。该研究认为:溃口发生后，水流从缺口处流出，口门两侧堤防在水流的冲刷和重力崩塌作用下不断后退。开始时口门展宽的速度较快，随着口门的扩大，口门处流速逐渐减小，展宽速度也相应地变慢。当口门扩大到一定宽度后，口门展宽会变得很缓慢。口门扩展过程中，下游侧比上游侧扩展更快，这是因为下游侧堤脚正对着来流的方向，受水流冲刷更为剧烈。溃口横剖面的冲刷坑形状基本上是中间较深，两侧较浅，但变幅不是很大，可以按近似矩形加以概化。 溃口口门出流在决口的前期与口门展宽具有同步性，之后与河道人流有关。
5、经选择典型洪水进行计算分析，决口出流所占上游来水流量的比例大致为:第 1 天，40%60%。第 23 天，70%75%。第 4 天以后，若上游河道来水流量稳定，则维持在 75%左右；若上游河道来水流量逐渐减小，则为 75%95%；当上游来水流量降至 3000m3/s 以下时，全河夺流。4、溃口洪水演进及洪灾损失模拟计算 （一）防洪保护区概况 黄河下游南决乱淮(河)，北决乱海(河)，历史上三年两决口，百年一改道。决溢范围北抵天津，南达江淮，在冀、鲁、豫、皖、苏 25 万km2 时的土地上均有黄河洪水肆虐的痕迹。据分析，在目前地形地物条件下，黄河下游洪泛可能影响范围涉及上述 5 省 24 个地(市
6、)所属的 110 个县(市)，总面积 12 万 km2，耕地 733 万 hm2，人口 8510 万。保护区内有京九、陇海、津浦等铁路干线及 107、310 等国道，还有开封、新乡等重要城市和中原油田、胜利油田、充济煤田等重要能源基地。洪水一旦决溢，经济损失巨大。 （二）溃口洪水演进及洪灾损失模拟计算 为分析采取各种措施的经济性和适用性，需要估算出可能洪泛区的淹没损失。研究中采用了由黄委设计院完成的“溃堤洪水演进及洪灾经济损失计算模型” 。其计算的内容主要包括:根据堤防溃口数学模型提供的溃口口门出流过程，通过在可能洪泛区进行洪水演进模拟计算，分析溃堤洪水主流到达的重要城市、主要基础设施以及流人
7、其他水域的时间，并估算出淹没范围及洪灾损失情况。 三、溃口对策预案编制的思路及内容 溃口预案的编制涉及面广、难度较大，属另一个研究课题。现简要介绍预案编制的思路及主要内容。 1、溃口裹头抢修预案。主要根据溃口口门位置、溃口处河势情况、溃口时河道流量大小及后继洪水变化情况等，分析口门发展情况，选择合适的裹护位置，制定合理的裹护预案。 2、水库拦洪预案。水库拦洪是减小河道流量、防止口门扩大、为堵口创造条件的最有效措施之一。因此，堤防一旦决口，应分析水库以上未来人库水情，结合水库蓄水运用情况尽早关闭防洪库容较大的三门峡、小浪底水库，为减少洪泛区淹没损失和尽快堵口创造条件。在堵口前再选择适当时机关闭故
8、县、陆浑水库，为堵口进一步创造条件。若决口时水库已经关闸，则保持其关闸状态。 3、分滞洪区及涵闸分洪预案。正常情况下，各分滞洪区按既定的原则统一调度运用。当下游大堤发生决口险情时，为顾全大局，口门以上尚不该运用的滞洪区可突破常规调度原则提前分洪，或使已运用的滞洪区进一步多分洪。一般来说，当高村孙口河段发生决口时，可用北金堤滞洪区分洪;当孙口一栋口河段决口时，可用东平湖水库、北金堤滞洪区分洪;当栋口以下河段决口时，可用东平湖、北展宽区或南展宽区分洪。北金堤的运用可视上游水情和决口位置分别采取渠村闸分洪或张庄闸倒灌形式。用东平湖分洪时，如果正常防洪运用已占去了全部或大部分防洪库容，则可相机开放新湖
9、区司坟泄水闸，通过梁济运河向南四湖紧急泄水。其分洪时机依据后续洪水大小、分滞洪区群众迁移及堵口要求等情况而定。一般来说，若后续来水不大，应尽快开闸分洪;若后续来水较大，可适当推后几天，以合理利用分滞洪区蓄洪库容并有利于堵口。用引黄涵闸分洪时要考虑到灌区渠系的承受能力，以不淹没群众和重要城镇为原则。 4、导流预案。根据口门河势情况，可在口门上游修筑挑水坝，挑流外移，以缓和口门的流势。在全河夺流的口门，为有效配合引河，挑水坝的方向以最末一道坝恰能对着引河口的上唇为准，将主流送往引河。引河口的位置，应根据河势来定，一般选在口门对岸大河初转之处，距口门不可太远。 5、口门堵复预案。由于黄河临背悬差大、
10、河床易冲蚀，溃口堵复十分困难，因此选择堵口时机十分重要。在汛期进行堵口，除根据场地、物料情况外，还需考虑上游水库运用、预报后续来水情况，确定堵口时机。堵口方法根据口门处的地形、抢险料物准备及人力等情况综合确定。6、泛区围堤修筑和排水预案。在主流区，根据已有河道、引水渠等，通过加高或加修堤防、疏通溃水通道等方式，使溃地洪水尽快外排，以减少泛区淹没水深和淹没时间。在非主流区，县以上重要城市和地势较高的大型乡镇等均可修筑围堤，采取自保措施;或利用洪泛区内的高地、公路、铁路、渠堤等建筑物抢修临时挡水工程，与“排”结合减少泛区淹没面积和利于排水。 四、典型口门溃口对策实施步骤 现举例说明典型口门溃口对策
11、的实施步骤。典型口门假定在兰考一东平湖堤段的东明县，口门中心大堤桩号 217+000，洪水类型选“下大洪水” ，典型年选 1982 年型，洪水机遇为 100 年一遇，决口时机假定为洪峰前一天。 1、对于“裹”的措施 (一)溃口后，已在溃口处参加抢险的机动抢险队、部队、群众等，立即投人平整抢险场地工作，为后续增援队伍上堤和实施抢险作业创造条件。 (二)沿黄各省防汛指挥部立即发布指令，调集附近县机动抢险队、专业抢险队携带抢险车辆及机具快速赶赴抢险堵口现场。必要时军区派员进行支援。 (三)在设备、人员、料物基本到位时，开始修做裹头。 (四)成立堵口现场指挥部，负责堵口工程的组织指挥，有关专家组成堵口
12、技术指导小组，负责技术指导。 2、对于“拦”的措施 (一)要求小浪底水库立即全关，三门峡水库立即控泄，故县继续保持全关状态。 (二)当水库水位接近蓄洪限制水位时，在确保水库安全前提下，通知水库管理单位相机开闸泄洪。 (三)口门一旦堵复，通知仍在关闸状态的水库逐步开闸泄洪。 3、对于“导”的措施 (一)由堵口现场指挥部指挥，现场专家组进行技术指导。 (二)组织抢险队伍修筑施工道路和导流坝。 4、对于“分”的措施 (一)防汛指挥部门在准备堵口的前一天下达口门上游涵闸开启放水的命令，并将情况通报沿黄两省防汛指挥部。 (二)各涵闸需按规定备好抢险料物，以防涵闸出险。 (三)涵闸管理单位做好开闸放水的一
13、切准备工作，在接到命令后实现开闸放水。 (四)省局将涵闸放水情况上报，如有险情随时上报。 (五)派出防汛督察组，检查监督各地分水情况。 (六)堤防堵复后，黄河指挥部门下达停止分水命令。 5、对于“堵”的措施 (一)由现场指挥部组织指挥堵口，请示国家防总增派堵口专家组。 (二)地方政府做好大量柳料和石料的采运、调运工作，并做好后勤供应工作。 (三)在决口出流减少至适当流量时开始实施堵口方案。 (四)合龙闭气后，抓紧大堤恢复工程，迎接水库泄水，确保不再决口。 6、对于“排” 、 “围”结合措施 (一)省防汛指挥部发布紧急动员令，并成立修筑排水堤和围城堤现场指挥部。 (二)紧急向上级防汛指挥部门请示
14、利用京九铁路路基和高速公路基修做挡水围堤防线方案，边请示、边组织实施。 (三)省防汛指挥部下达可能泛区内人员撤离和重要工矿企业、县城自保命令，人员撤离由地方民政部门负责，围城堤由各地党政领导负责。(四)利用广播、电视媒体宣传发动、组织洪泛区外二、三线防汛队伍自带工具和机械参加修堤。 (五)方案批准后，由省防汛指挥部下达修堤命令，二、三线防汛队伍立即按分工抓紧修堤，同时围堵铁路路基缺口、桥涵和加修子堰。 (六)围堤达到预定高度后，要加强防守并根据堵口进展和口门进展情况继续加高加固。 7、溃口综合措施 堤防的不同堤段决口，溃水波及范围不同，采取上述各种抢护措施的组合也不尽相同。要在分析对比各种抢护
15、措施在可能决口地点实施的可行性、经济性和合理性基础上，确定出相应的对策，以便制定出具体的抢护方案，为领导决策提供较为可靠的依据。本次研究中划分的各堤段决口可采取的综合措施见表 1。 表 1 不同堤段决口可采取的综合措施 四、几点认识 1、通过对堤防溃口典型案例的计算分析可以看出，洪水的类型、大小以及决口的时间都对口门的冲刷和洪泛区的淹没造成不同的影响。要在认真分析各种洪水及决口时间的基础上，按各种组合情况制定出相应的溃口对策预案，为领导决策提供依据。 2、随着社会的进步和科技的发展，特别是黄河下游防洪体系的建立和完善，使抗御黄河洪水的能力逐步提高，防范各种黄河突发事件的技术手段不断成熟，从而使
16、黄河汛期堵口成功成为可能。因此，黄河下游堤防一旦发生决口，选择最佳运用时机相应采取“裹” 、 “拦” 、 “导” 、“分” 、 “堵” 、 “排” 、 “围”的综合措施，可有效减少洪灾损失。 3、在各项措施中，利用水库拦洪对口门的堵复能起到非常关键的作用，是溃口能否在汛期堵复的最重要措施之一。在洪泛区采取“排” 、“围”措施虽然没有水库拦蓄措施的效果好，但在减少洪水淹没面积方面效果还是比较明显的，特别是避免了人口密集的城镇受淹，社会效益非常明显。 4、黄河一旦决口，汛期堵复与汛后堵复有着不同的意义。因此，要在各种措施的密切配合下，调集各方力量，千方百计尽快将口门堵复。在堵口技术上，应以继承和改
17、进黄河上已有的成熟方法和技术为主，此外还应积极引用一些防汛抢险的新方法、新技术、新材料。 5、黄河一旦决口，除积极采取各种措施尽量减小河道流量外，通过在洪泛区修筑围堤， “排” 、 “围”结合，把溃堤洪水控制在较小的范围内，具有减少洪水灾害和保护生态环境的双重意义。但由于工程量大，因此制定洪水流路和围堤的规枯归卜常重要。 6、黄河溃口对策是根据黄河下游的具体情况研究出来的，其他江河可根据自身的特点进行借鉴和应用。如决口口门上游只要有拦洪水库或分滞洪区，就可借鉴黄河溃口对策中的“拦”或“分”措施。对于“地下河”的江河，由于洪水过后，河道水位一般会回降至两岸地面以下，可采取以“围”为主，根据洪水传
18、播时间和预计出河水量，修建防护围堤，使洪水暂存此处，待洪水过后，使洪泛区水量重回大河。 五、结束语 综上所胡，黄河堤防溃口的原因众多，只有在明晰问题出现的原因的基础上，才能够有针对性的制定应对的对策，尽量避免黄河堤防出现溃口的情况，提高黄河堤防的质量。 【参考文献】 1祝杰,薛云鹏,赵咸榕.黄河堤防溃口对策在其他江河的适用性探讨J.人民黄河,2009,03:20-21. 2田治宗,梁跃平,解吉祥,赵见龙.堤防溃口口门区水力及冲淤特性模型试验研究J.人民黄河,2010,03:32-33. 3房殿荣.黄河下游堤防溃口土体的冲刷性能D.郑州大学,2010. 4魏向阳.黄河下游干流堤防溃口对策分析J.人民黄河,2009,01:9-10+13. 5陈珺,张小峰,谈广鸣,陆俊卿,白洋.考虑溃口展宽的溃堤水流泥沙数值模拟J.水动力学研究与进展 A 辑,2007,05:647-653. 6黄河河防词典 ，水利部黄河水利委员会编，1995,11. 作者简介：
