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黄河泥沙在下游淤积,使黄河下游成一条地上悬河,洪水危害最为严重,被称为“中国的忧患”,历史上平均三年两决口,百年一改道,北侵海河,南夺淮河,洪水泛滥范围达25万km2,使中华民族饱受洪水之害。人民治黄以来,采取上、中、下游综合治理的治黄方略,取得了安澜50余年的巨大成就。但黄河的泥沙未能得到明显控制,河道仍在淤积抬高,防洪形势日益严竣,悬河稳定性问题成为急待解决的治黄问题。
从黄河的形成、演变可以看到,黄河河道的变迁和流路在一定程度上受控于区域地质构造的格局和活动性,受控于地质地貌条件和河流水动力条件,也受控于人类活动,所以说黄河下游悬河稳定性受环境地质条件、河流动力地质作用、人类工程活动等多重因素制约。随着社会和科学技术的不断进步和对黄河泥沙之规律认识的不断深入,通过多学科、多技术手段的溶合,最终达到根治黄河,实现除害兴利之目标。
黄河下游在河南省境内长度371km,本段河道宽、浅、散、乱,淤积速率高,存在着易于发生河势不良变化的敏感性河流地貌,易于发生决溢灾害。尤其是东坝头—高村河段,1855年改道后淤积厚度达4~6m,结构松散,俗称“豆腐腰”。随着河床的不断淤积升高,两岸滩唇高,堤根低,滩面向堤根倾斜,部分河段的河槽平均高度已明显高出滩面,形成“二级悬河”。因此,对黄河下游,尤其是河南省宽河段及其两岸开展环境地质工作,从河道环境和河道内部的地质地貌特征、河流动力地质作用等不同方面,分层次对悬河稳定性进行分析评价,对黄河综合治理具有重要意义。
通过黄河悬河稳定性调查评价,主要认识及结论有:(1)地质构造活动是影响悬河稳定的主要地质因素。缓慢下降的济源—开封坳陷和东明断陷区,河道宽浅、河流散乱、河床淤积严重、悬河悬差日益增大。缓慢上升的鲁西中台隆区,河道窄且弯曲,对河流行洪和排沙具明显的阻滞作用。活动性断裂的缓变和突变对悬河稳定都将产生严重影响,尤其是穿黄、邻黄的深大活动性断裂。这些断裂与黄河的交切部位是险工集中分布的部位和历史上容易决口改道的河段。(2)河道内地貌、微地貌、河床质及土体结构直接关系到河道的稳定性。河道内高村以上,漫滩及河床岩性多为粉细砂和粉土,抗冲刷能力差,是河流摆动冲刷的主要原因。高村以下河道内土体中粘性土增加,抗冲刷能力相应增强。(3)历史口门、液化砂土严重破坏了大堤的稳定性。堤基以下20m深度内地层以全新统粉土、粉细砂为主。在两岸大堤之下,分布着较多的历史口门。厚层且结构疏松、饱水,易于液化的粉细砂、粉土和成份复杂的历史口门填筑土,在洪水期河水偎临大堤的地段,极易产生渗水、管涌,尤其是在背河洼地发育的河段,危险性更大。沿大堤分布的液化砂土、粉土,在发生强烈地震时,可产生中等和严重液化,严重地破坏了大堤的稳定性。(4)造成黄河下游河道失稳并发生洪水灾害的决口类型主要有盗决、漫决、冲决、溃决四种,其中以冲决和溃决两种类型发生的次数多且危害性大。而地震活动造成的震决破坏成灾模式,虽偶然性大,但危害性极大。(5)经对黄河下游悬河稳定性综合评价,黄河左岸的沁河口—郑州铁路桥、陡门—辛店集段、东坝头—张庄段,右岸的夹河滩—范集段为极不稳定段,失稳模式类型主要为震决、冲决;左岸包厂—陡门段,右岸郑州铁路桥—夹河滩河段为不稳定段,失稳模式类型以冲决为主,其中杨桥—万滩、南仁—柳园口段发生冲决的危险性较大;左岸的郑州铁路桥—包厂、孙口—陶城铺段为次不稳定段,失稳模式类型分别为冲决、溃决。经综合分析,需要重点防御和治理的河段主要包括左岸的沁河口—郑州铁路桥段,包厂—辛店集段、东坝头—张庄段;右岸杨桥—九堡段、南仁—柳园口段、夹河滩—范集段等。