黄河和长江的河床演变有什么区别

黄河下游的主要特征是强烈摆动游荡，严重淤积。前者使河道很难安全防护和利用；后者则使一切防护工程都不断被淤没和失效，使河床淤高到两岸地面以上，大大增加工程防护的困难和灾祸的严重性。因此，两者也是黄河灾难深重的主要根源.很明显，前者由横断面极为宽浅，主流极易摆动所决定；纵比降过陡，流速过大也加强河道游荡摆动。后者则是由断面太宽浅和纵比降偏小，两者相配合所形成的输沙能力偏小，不足以输走其大量来沙造成.因此黄河下游的主要基本问题是断面太宽浅，比降偏大，以及来沙多比降偏小，以致严重淤积等.其中来沙多，水少沙多历来已被人们关注，并认为是黄河问题的主要原因.可是，水少沙多并不一定就宽浅游荡、强烈淤积.如渭河、北洛河等，平均含沙量均比黄河干流大，但却不游荡、不淤积.同样断面积，黄河下游河宽只要能束窄15%，输沙能力就能加大30%，或者加大比降河道就可免遭淤积了.

1　黄河为什么极其宽浅、强烈游荡

河道形态的形成，关键是水沙冲淤什么地方，从而使河道向多汊宽浅或单股窄深发展.大水淤滩刷槽，小水淤槽，河性河型就在这两个相互矛盾过程的相互交替、相互低消、相互消长中形成、演化、塑造的.前者导向好河，后者导向坏河.对来水来沙如何塑造断面形态，60年代我们曾论述如下：“设想河道的实际输沙能力如图1的c线.(纵座标为输沙率Qs，横座标为流量Q和比降J的函数；J为定数时则f(J)为常数).河道的来水来沙关系线如果恰好和c线相合.则在各级流量下，都将大致保持平衡，河型也不致发生变化.这就是河道断面形态与来水来沙关系相适应的情况.如果来水来沙关系如d线所示，比c线为陡，则大水期将发生淤积，小水期将发生冲刷.我们知道，大水期淤积，应主要淤在滩地上，这样可使滩地易于淤高；小水期冲刷则只能发生于河槽中，有利于冲深河槽.因此d线所示的来水来沙将促使河道断面变得窄深，其实际的输水输沙关系线(c线)也将逐渐被调整到和d线相合.相反地，如果来水来沙关系如e线所示，即比c线平坦，则大水期将发生冲刷，小水期要淤积.大水期冲刷除了可冲刷河槽以外还有可能发生切滩改道；小水期淤积则会淤浅河槽.因此e线所示的来水来沙关系，将促使河道断面变得更为宽浅多汊.河道的输水输沙关系也将逐渐由c线变到与e线相合”，可见陡峻的来水来沙关系易造成窄深河道，如弯曲性河流.相反地，较平坦的来水来沙关系易造成宽浅河道，如游荡性河道.其中关键作用是小水期泥沙的淤槽作用.

流入关中的四河，流量Q和输沙率Qs的关系Qs=KQm曲线如图2所示.各线斜率差异很大.黄河龙门最小，m=2.4，北洛河状头最大，m=5.5.断面的宽浅程度则正好相反，黄河干流极其宽浅，北洛河则是窄深的通航河流.将国内典型河流的m值和河性列如表1.可见m大于2.5的都发展成窄深蠕动性河道，m小于2.5则为宽浅游荡性河道.黄河下游的m值约为2，相应地发展成宽浅游荡河道.表中汉江下游和下荆江因受洞庭湖和长江顶托，大水期比降大大减小，相当于加大大水来沙量，易于淤滩，因此形成单股窄深河道.其m值改用Qs=K(QJ)m计算，J为比降。

龙门、华县、状头、河津四站水沙和的m值为2.8，与汾河相同，应能造成窄深蠕动性河流，但因潼关卡口及其上汇流区的调节，将大水期泥沙滞蓄，到小水期才冲刷带下，使m值减小到2.1，见图3.黄河下游也发展成宽浅游荡的.永定河官厅卡口、辽河支流柳河闹得海卡口及其上汇流区也一样，能将大水泥沙转化成小水泥沙，淤坏下游河槽.河道也都是宽浅游荡的.自然滞洪水库大水期滞洪滞沙，洪水过后的小水期才将淤沙冲刷排出，含沙量极大.这是更强烈的将大水泥沙转化为小水泥沙的情况.其下游河槽也依次严重淤高变浅，滩地大量坍塌.闹得海水库，三门峡水库，官厅水库等都曾出现过这种情况.

2　黄河下游纵剖面的形成

黄河比降大于长江约10倍，在大江大河里是少见的.比降大，流速大，也是造成河道强烈游荡原因之一.这是河道淤积严重，上段淤得更多的结果.但即使淤成这样陡的比降，仍不足以输走全部来沙.故从输沙要求来说，黄河的比降是偏小的.

2.1　泥沙淤积分选问题　黄河来沙中有大量的(约一半，见表2)冲泻质.除少部分可在滩面低速处淤下之外，大部分均能随水流直泻入海，到滨海才淤积下来.这是造成河长迅速延伸的因素.据报道，当前黄河大三角洲海岸线早在公元前6000年以前就淤成了，海平面高也不再变化多少〔1〕.虽然现在行水河口还在不断延伸，但延伸长度与总河长近800km相比，并不占重要地位.而且现黄河长度比过去从天津和苏北入海时都短很多.而大于0.1mm的粗颗粒在河南段就全淤下，输送不到山东(少量被细颗粒裹挟而下).可见大量冲泻质在很久以前就将黄河大三角洲前缘铺垫出去很远.正象水库淤积，细颗粒可以直送坝前，粗颗粒则在三角洲顶坡上淤落一样，不受坝前淤积的制约.纵剖面的形状与来沙的颗粒级配很有关系.

2.2　河口不淤积延伸的情况　当前，黄河来沙的约1/5输送不过艾山，1/4送不过利津.不管河口淤积延伸与否，这些泥沙总要淤积下来.即使河口不再淤积延伸，河道仍将继续淤积，比降将陆续增大，淤积率也将陆续减小，直到不再淤积，达到不淤平衡为止.黄河的不淤平衡纵剖面如何定呢?图4中A线是1960年7月3000m3/s流量的水面线，是正在强烈淤积的.调整比降使黄河不再淤积，需将A线抬高加陡成B线，或将A线挖低加陡成C线.B、C线都是不淤平衡纵剖面，各地比降都能输走从铁谢下来的全部泥沙.

B、C线如何绘制?图4中A线铁谢到花园口的比降为2.8/10000+，不淤平衡纵剖面比降应该再大些.不淤平衡纵剖面形成、且各地悬沙与床沙充分交换之后，含沙量、悬沙级配、床沙级配、糙率，流速都将沿程不变，比降也沿程不变(若考虑泥沙沿程磨损，河宽沿程变化，洪峰沿程坦化等，这些因素也会有些变化).粗估各段的不淤平衡比降如表3.陶城埠到利津估用1.8/10000，虽比当前实际大70%左右，但到不淤平衡时，利津含沙量将增加1/3(当前排沙比以75%计，若按1972年—1983年排沙比67%计，含沙量将增大1/2)，较粗颗粒的增大百分比还要多；不淤平衡比降自然要比现在大很多.表中采用1.8/10000，仅为铁谢到花园口比降的64%，应不算过大.计得纵剖面如表3.图4B线即按此并假定河口不再淤高而得，C线则是按花园口以上不再抬高画得的.由B线，即使河口不再淤积延伸，花园口以上还将淤高50 m多,才能达到不淤平衡.按目前堤内面积计，共可淤沙1400亿m3.以目前每年淤3亿m3，并按自然衰减到每年0.3亿m3才算平衡，将可继续淤千多年.这就是说即使河口不再淤积延伸，黄河下游仍然要长期淤积、大量淤积.

2.3　黄河下游不可能形成不淤平衡纵剖面　从图4看，明显可见黄河下游就是因为河床过早铺垫过远以致比降偏小.将陶城埠以下铺垫过远的部分挖掉成c线，自然是不可行的.让A线逐渐淤成B线也行不通.首先，B线上段比A线高几十米，是自然和人力都维持不了的.过去堤高不过十多米，还要三年两决口，每次决口都要把大量河床泥沙冲出堤外，堵复后才能淤回，因而淤高冲深反复不止，终没有一处能隆之于天，构成平衡纵剖面.其次，由于河口还要往外淤，B线还要不断上抬，堤防只好跟着赛跑，不淤平衡纵剖面也终于不能形成.

3　黄河下游为什么不断淤积

明清年代，人们就认为黄河的不断淤积是海口不断淤积延伸的结果.靳辅力主开挖宿迁以下的黄河；阮元绘了《黄河海口日远运(河)口日高图》，明确表明河床淤高量与距河口远近的比例关系.50年代以后，人们继承这个论点，并进一步认为黄河下游的淤积是平行淤高的.然而上面已经指出，即使河口不再淤积延伸，河道还要大量淤积、长期淤积.因此当前的河口淤高不能成为河道淤高的必需条件或充分条件及原因.

有学者认为〔1〕，黄河下游的不断淤积是地壳不断沉陷的结果.海岸线及海平面大抵在公元前6000年以前就决定了.地壳沉陷速率虽远比黄河泥沙淤积为慢，但在不行河的地带上，多年沉陷累积就能成大数.不过，黄河改入一个新洼地，大量来沙能很快把洼地填高，地壳沉陷的累积影响也很快减弱，再后就不占重要分额了.另外，河道测量如果真能按其理论要求，以海平面为准，且海平面是大抵不变的.则测得的淤高值就仅计其海拔的升高数.不再是因地壳沉陷而需填补的数值了.

淤积总是输沙能力小于来沙量造成；黄河输沙能力过小是横断面过于宽浅和纵比降偏小造成.花园口断面平滩河槽宽深比B/H比长江大通断面大40倍，表称流量(QH=∑bH5/3)则仅为大通的7.5/1000，表称输沙率(QSH=∑bH8/3)更仅为4.2/10000〔2〕.前已述及，这是由于来水来沙搭配不良，小水来沙偏多而被小水淤坏的.黄河的比降偏小，则是由于泥沙沿程分选，大量冲泻质很早以前就把河道铺垫过长，较粗颗粒却不能很快在上段淤积较厚的结果.黄河来沙太多也是个问题，已为广大人们关注，而且只要河道窄深些，比降加陡些，不难全部排泄入海.

80年代中以后，黄河来水来沙大幅度减少，中水河槽淤高迅速，显明地证明“黄河是被小水淤坏”的这个说法.亟应设法解决.

4　结　论

4.1　河道强烈游荡，是断面过于宽浅的结果　流域来水来沙搭配关系不良，指数m偏小，小水淤槽多，是河道宽浅的原因.比降大也对河道强烈游荡起促进作用.

4.2　河道纵剖面的形成与泥沙沿程淤积分选关系很大　黄河来沙中的大量冲泻质很早以前就把三角洲外缘铺垫很远，造成了很长的河道.粗颗粒泥沙则主要集中在河道上段淤落，但始终不能形成不淤平衡纵剖面.因而从输沙来说，黄河的比降是偏小的.

4.3　输沙能力由河道纵、横断面形态决定　黄河横断面极宽浅，比降偏小，两者配合而成的输沙能力，不足以输走全部来沙.因而严重淤积.

4.4　黄河问题的主要原因是　a.来水来沙搭配不良，造成了极其宽浅的断面；b.大量冲泻质来沙很早以前就使河道延伸过远，比降偏小；c.来沙量过大三者.b项是人力不可挽回和克服的，c项是人们正在积极努力用水土保持及拦沙去解决的.a项则是我们历来希望用调水调沙，改造河性去解决的问题.用水库枢纽、引水工程等将小水调成大水，将小水泥沙转化成大水泥沙，或制止小水挟沙进入河段；加强大水淤滩刷槽过程，减弱小水淤槽过程，就能使河道逐步改造成窄深通畅，输水输沙能力增大，既便于兴修兴利整治工程，也减小河床淤积抬高速率，逐步达到根治的要求.

4.5　80年代中以后的枯水系列　来水来沙大量减少，河槽淤积抬高迅速.亟应设法调度水沙，制止或减少小水淤积，改造河道，使河性向良好方向改进.

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