黃河三角洲

黃河三角洲的範圍,以孟津為頂點,北達天津,南抵淮陰,麵積達250000km2。遠在1933年,我國著名水利學家李儀祉即已指出此點。他說:“觀黃河者須知孟津、天津、淮陰三角形,直可以三角洲視之,魯西山地昔海島也,則此三角形麵積中俱黃淮諸流淤積而成也。所以如此之廣者,遷徙之功也”。後來,美國著名地質學家葛利普(A.W.Grabau)亦著文申述此觀點,並認為黃河三角洲是世界三角洲中最特殊的一種類型,特稱之為“黃河型”。

以上所述是黃河的全新世三角洲。本書所述限於最近5000年來黃河在海岸帶所建造的三角洲,它自北至南包括:天津附近的老三角洲,形成於大約公元前3000年至公元1128年;現代三角洲,1855年以後形成;廢黃河三角洲,1128—1855年形成。

黃河水文特征及下遊河道變遷

黃河三角洲是黃河每年以巨量泥沙沉積在河口地區,並向海域快速推進建造的三角洲體係,它是黃河流域最新的陸地。黃河三角洲的建造和演變過程,除與濱海水動力條件有關外,主要是下遊河道頻繁變遷和河口尾閭擺動改道影響所致,受控於黃河特有的水沙過程。

黃河發源於青海巴顏喀喇山的約古宗列渠,流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陝西、山西、河南和山東9省(自治區),今在山東墾利縣入海。黃河幹流全長5464km,流域麵積為75.2×104km2,是我國的第二大河,而其含沙量之高,輸沙量之大,不僅為我國諸大河之冠,而且舉世聞名。

(一)水文特征

黃河流域大部分位於我國半幹旱地區,特有的氣候條件和自然地理環境,使黃河具有不同於其它大河的下列水文特征:

(l)水少沙多、水沙異源黃河流域多年平均雨量僅約400mm,水量極小,僅占全國河川徑流量的2%;但黃河泥沙之多,為世界大河所罕見,其多年平均輸沙量達16×108t(入黃總沙量),多年平均含沙量高達37.6kg/m3,水少沙多。此外,在空間分布上是水沙異源。黃河水量主要來自蘭州以上的上遊地區,其控製麵積為花園口以上控製麵積的30%,水量占58%,沙量僅占9%,黃河的90%以上泥沙來自中遊黃土高原。如頭道拐(河口鎮)至龍門區間的黃土高原麵積為11×104km2,區間徑流僅73×108m3,占花園口以上的13%,但該區間的輸沙量高達9.5×108t,占全河總輸沙量的57%(圖2-2)。顯然,黃河水文是上述兩個不同的自然地理環境影響的水沙不同組合的過程,使下遊和河口的水沙過程更加複雜多變。

(2)高含沙量輸沙黃河流域半幹旱氣候,雨量既小,變率又大,沙源集中在黃土高原地區,使黃河輸沙主要集中在幾個主要的大沙年,甚至集中在幾場大洪水過程內。據統計,黃河幹支流各站最大年輸沙量,可占25年總輸沙量的10—20%,最大6年的輸沙量約占25年輸沙量的5%,在一年之中,輸沙較徑流更為集中,幹流站7—9月輸沙可占全年的80%,支流站接近100%。陝縣站1933年輸沙量高達39.1×108t,7—9月輸沙量占了全年的90%,其中8月輸沙量為27.8×108t,占全年輸沙量的71%。黃河幹流主要測站的多年平均的水沙相關曲線表明,其時序方向均為順時針方向(圖2-3),反映了黃河上中下遊洪峰和沙峰在時間上出現的同步性。這種同步性反映了全河輸沙在年內分配上的不均勻性。

(3)徑流和輸沙量年際變率大黃河流域雨量小,雨區分布

不均勻及變率大,再加上水沙異源,因此無論徑流和輸沙量的年際變化均很大,其中,輸沙量的年際變率大於徑流(表2-1)。大水與大沙,或小水與小沙均不一定出現在同一年,可出現年水沙的不同組合。年水沙的不同組合,對於下遊河道的淤積和河口尾閭的演變的影響有所不同,如是中水大沙年或小水大沙年,則下遊河道輸沙能力減弱而淤積,尾閭河道淤積,延伸加快。

表2-1黃河年水沙極值統計

(二)下遊河道變遷

黃河獨特的水沙過程,巨量的泥沙和洪水使其下遊河道成為強烈堆積性河流,具有善淤、善決、善遷的特性。自第四紀以來,黃河下遊地區一直處於地麵下沉和泥沙堆積環境之中。第四紀沉積物厚達120—150m,最厚可達400—600m。下遊兩岸衝積平原是因洪水經常泛濫和決口改道,由泥沙長期堆積而成。據統計,自公元前602年起至公元1938年的2500多年中,黃河下遊河道決、溢、改道達1500多次。洪泛和決遷波及的範圍北至天津,南達江淮,麵積25×104km2(圖2-4)。自公元前400多年,黃河下遊始築有堤防,洪水自由泛濫雖有所約束,但河道內泥沙不斷淤積,河床抬高,漸成地上懸河。一旦堤防決口,洪水更是居高臨下,勢不可擋,水沙衝刷及淹沒更甚,甚至改道而行。因此,黃河下遊河道是在其頻繁決口改道的不同曆史時期內分段形成的。黃河下遊現行河道是1855年銅瓦廂決口奪大清河北徙後形成的。至今實際行水127年(1938—1947年,花園口人為決口,黃河複南流,奪淮河入黃海)。目前下遊河道為兩堤所束,河道淤積更趨嚴重。河道淤積的主要原因為:一是河槽寬淺,水流挾沙能力低所形成的沿程淤積;二是河口淤積、延伸,侵蝕基準麵抬高所形成的溯源淤積。自1855—1982年的127年內,黃河花園口至利津河段,淤積厚度平均達7.64m,即河床平均每年淤高約7cm。特別是建國以來,實行了寬河固堤、蓄泄兼施的治河方針,黃河大堤曆經三次加固加高2—6m,雖未發生洪水溢決,但河道淤積更有所加劇。據統計,1855—1954年間年平均淤厚6cm,1954—1959年為8.3cm,1965—1982年增加到9.6cm。河床在逐年抬高,床底與背河地麵高差平均為3.75m,最大達10.72m。這給下遊防洪帶來了十分不利局麵。按現在的沉積速率發展下去,一旦洪水超過1958年的22300m3/s洪峰流量,甚至出現46000m3/s特大洪水,黃河下遊一旦決口,下遊地區人民生命財產和國家經濟將遭受巨大損失。因此,黃河下遊的防洪是事關國家安危的大事。