黄河下游生态廊道构建理论与实践

第1章 黄河下游治理与保护 黄河是我国的第二大河，发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓海拔4500m的约古宗列盆地，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等九省（区），*后注入渤海。干流河道全长约5464km，流域面积79.5万km2（包括内流区4.2万km2）。自河源至内蒙古托克托县的河口镇为黄河上游，干流河道长约3472km，流域面积42.8万km2，汇入的较大支流（流域面积大于1000km2）有43条。河口镇至河南郑州桃花峪为黄河中游，干流河道长约1206km，流域面积34.4万km2，汇入的较大支流有30条。桃花峪以下至入海口为黄河下游，干流河道长约786km，流域面积2.3万km2，汇入的较大支流只有3条。黄河下游现状河床高出背河地面4～6m，比两岸平原高出更多，成为淮河和海河流域的分水岭，是举世闻名的“地上悬河”。 本书所关注的黄河下游研究范围从西霞院水利枢纽坝下开始，至黄河入海口结束，以宽滩河段为研究重点。由于中游河南洛阳白鹤镇至郑州京广铁路桥河段与下游一样具有宽、浅、散、乱的宽滩游荡特征且无拦河闸坝阻隔，通常也将其纳入黄河下游研究范围内，在说法上概称黄河下游。山东利津以下断面成为河口河段，为黄河泥沙堆积造陆形成的年轻陆地，形成了多流路入海的河口三角洲地带，其生态系统独特、生物多样性层次丰富，其生态空间功能的强约束性得到了公认。本书将河口地区纳入生态廊道考虑范围，加强保护与修复，探讨水沙通道作用对河口的影响，对河口治理暂不作深入讨论。 1.1 黄河下游河道及滩区概况 1.1.1 河道与滩区形成 黄河下游为堆积型的河道，加之多泥沙的特性，河势游荡摆动，构成了黄河下游善淤、善徙、善决的特点。在输送泥沙入海的同时，也淤积塑造了华北大平原。自有历史记载以来，黄河下游河道发生过多次变迁。自周定王五年（公元前602年）到1948年的2500多年间，黄河下游决口1500多次，大改道26次，因此有“三年两决口，百年一改道”的说法。早期黄河被称为禹河，据历史记载，禹河流路大致经新乡、浚县、广平、广宗、巨鹿、沧县、静海等地，从天津以北流入渤海。周定王五年（公元前602年），河水侵夺漯水、漳水河道，注入渤海。汉武帝元光三年（公元前132年），黄河决口，向南摆动，经泗水入淮水。王莽始建国三年（公元11年），黄河决口，再度东侵漯水。唐昭宗景福二年（公元893年），黄河河口段决口，侵无棣水入海。此后至宋初，黄河下游频繁决口，河道分流不断。直到宋仁宗庆历八年（公元1048年），黄河大改道，北侵御河（今南运河）、界河（今海河）入海。12年后，黄河又东出西汉故道侵笃马河入海，是为北、东二流。此后，宋神宗熙宁年间黄河又东流夺泗入淮，北流合济入海。16世纪，明朝万历年间经潘季驯推行“筑堤束水、以水攻沙”的治河方针，黄河下游基本固定为单股河道（即图1.1-1中的明清故道）。1855年铜瓦厢决口，黄河夺大清河入渤海，形成下游现行河道。与现行河道相比，公元前206年至1127年，黄河变迁范围大都在现行河道以北，1127～1855年，黄河变化范围皆在现行河道以南。 图1.1-1 黄河下游河道变迁图 下游河道自白鹤镇至京广铁路桥河段为禹河故道，已有几千年的历史；京广铁路桥至东坝头（兰考县）河段为明清故道，已有600多年的历史；东坝头以下河段是1855年铜瓦厢决口后，黄河从东坝头改道流向东北，穿运河夺大清河以后形成的。黄河夺大清河入海之后，洪水漫流达20余年，沿河各地为限制水灾蔓延，顺河筑堰，遇湾切滩，堵截支流，修起了民埝，后在民埝的基础上陆续修建形成现状大堤（图1.1-2），构成目前黄河下游滩区格局。铜瓦厢决口后黄河侵占了滩区居民的生存生活基地，堤防的修建使大量人口成为滩区居民。同时黄河下游河势游荡摆动，小洪水不上滩，一年中至少有一季收成，广阔的滩地适合人类耕作、生活。 图1.1-2 黄河下游堤防格局示意图 1.1.2 自然概况 （1）地形地貌 黄河下游的地貌类型主要为平原，有少量山区、丘陵。自沁河入黄口以下两岸为黄河冲积扇平原区，形成了我国*大的平原—黄淮海平原，渔洼以下为黄河三角洲。在山东东平湖以下右岸有一些山区丘陵，黄河下游*大支流大汶河在此山区形成。历史上黄河下游两岸平原是水域，由黄河长期淤积形成平原。由于堤防约束水沙，黄河下游河道淤积严重，成为世界闻名的“地上悬河”，也成为淮河、海河流域的天然分水岭。现行河道为1855年铜瓦厢决口形成的，河床已高出大堤背河地面4～6m，局部河段达10m以上，高出两岸平原更多，严重威胁着黄淮海平原的安全，是黄河防洪减淤的*主要河段。从桃花峪至黄河口，除南岸东平湖至济南区间为低山丘陵外，其余全靠堤防挡水。 黄河下游河床高于两岸地面，汇入支流很少。支流只有天然文岩渠、金堤河和大汶河三条，由于河道淤积升高，入黄不畅。河道上宽下窄，比降上陡下缓，由2.65 降到1 。按照河道自然形态，黄河下游河道可分为游荡型、过渡型、弯曲型和河口段四类。 白鹤镇至高村（东明县）河段，河道长299km。其中，京广铁路桥以上，右岸为高出河面100～150m的邙山黄土丘陵；左岸温县以上一般高出河面10～40m，称为青风岭，温县以下地面逐渐降低，沁河口两侧修有堤防。京广铁路桥以下为广阔的大平原，两岸均修有堤防。该河段滩地广、河宽、水散，冲淤幅度大，主流摆动频繁，为典型的游荡型河段，两岸大堤堤距一般为5～10km，*宽处达20km以上，河道比降为1.72 ～2.56 ，支流伊洛河、沁河在此段汇入。 高村至陶城铺河段，河长165km，由于河道控导工程的作用，尽管河势仍然变化较大，但主槽已趋于稳定，属于由游荡向弯曲转化的过渡型河段。两岸大堤堤距为1.4～8.5km，大部分在5km以上，河道平均比降为1.48 。 陶城铺至宁海河段，河长322km，除右岸东平湖至济南郊区宋庄为石质山区未修堤防外，其余全靠堤防挡水。两岸整治工程较多，河势稳定。两岸大堤堤距为0.4～5km，一般为1～2km。河道平均比降为1 左右，属弯曲型河段，支流大汶河在此段汇入。 宁海以下为河口段，河长92km，现行入海流路是1976年人工改道清水沟流路，目前已行河三十多年。 （2）气象、水文 黄河下游地跨河南、山东两省，除河口地区外，均属大陆性季风气候，四季分明，冬季漫长寒冷，春季干燥少雨，夏季炎热，降水高度集中，秋季凉爽。以郑州市为例，郑州市年平均降水量为648.8mm；各年的降水量很不均衡，1964年降水量达1041.3mm，1986年降水量只有384.8mm。1978年7月2日，日*大降水量为189mm，三日*大降水量达215.9mm，分别占当年降水总量的32.6%和37.3%，为历年*大。7～9月降水量占全年的50%～56%，冬季降水量占全年的4%～5%，年内大到暴雨降水日数为5～7d。 黄河河口地区属北温带半湿润大陆性气候，光照充足，四季分明。多年平均气温为12.2℃，极端*高气温达41℃，极端*低气温为–22℃。多年平均降水量为601mm，*大年降水量达950mm，*小年降水量为284.6mm。多年平均水面蒸发量为1944.2mm。全年日照小时数为2750h，年均无霜期为211d。风向随季节变化，年均风速为3.7m/s。 黄河下游洪水主要由中游地区暴雨形成，洪水发生时间为6～10月。黄河中游的洪水，分别来自河龙间（河口镇—龙门区间）、龙三间（龙门—三门峡区间）和三花间（三门峡—花园口区间）这三个地区。 由于黄河流域面积大，上游、中游、下游各区的气候特性和暴雨特性各不相同，因此各区所发生的洪水并不同时遭遇。对实测和调查资料统计分析，花园口站大于8000m3/s的洪峰流量，都是以中游地区来水为主所造成的；兰州站相应来水流量一般仅2000～3000m3/s，组成花园口站洪水的部分基流。下游为“地上悬河”，汇入水流较少。以三门峡以上来水为主的“上大洪水”和以三花间来水为主的“下大洪水”一般不遭遇。 （3）潮汐与风暴潮 黄河三角洲滨海区大部分岸段为不正规半日潮，仅神仙沟口附近岸段表现为不正规日潮，离神仙沟越远半日潮性质越强，现行清水沟入海位置为不规则半日潮性质。各地潮差不等，神仙沟以北潮波附近潮差*小，仅为0.4m，沿三角洲北部岸线向西和沿三角洲东部岸线向南，潮差均逐渐增大，徒骇河口、小清河口潮差达1.6～2.0m。 三角洲地区的大风主要是东北风，8级以上的大风中东北风占将近一半。春季（3～5月）大风日数*多，约占全年大风日数的一半。西部海岸的大风日数多于东南海岸。因此，风暴潮多发生在春季和西部海岸。 百余年来，黄河三角洲发生特大风暴潮8次，分别是在1845年、1890年、1938年、1964年、1969年、1992年、1997年和2003年，其中1997年8月发生的特大风暴潮，无棣县东风港出现3.26m的*高潮位，浪高达到4m，造成了严重的人员伤亡和损失。 1.1.3 社会经济概况 黄河下游防洪保护区面积广大，涉及黄淮海平原的重要经济地带。由于特殊的黄河河情，下游悬河一旦发生洪水决溢，其洪灾影响范围将涉及冀、鲁、豫、皖、苏5省的24个市110个县（市、区），总土地面积约12万km2，耕地1.12亿亩 。黄河下游两岸防洪保护区内人口密集，2017年人口约9655万人，有郑州、开封、新乡、济南、聊城、菏泽、东营、徐州、阜阳等大中城市，有京广、京沪、陇海、京九等铁路干线以及京珠、连霍、大广、永登、济广、济青等高速公路，有中原油田、胜利油田、永夏煤田、兖州煤田、济宁煤田、淮北煤田等能源工业基地。由于目前河床高出背河地面4～6m，局部超出10m，黄河一旦决口，洪水淹没和泥沙埋没，将造成人民群众大量伤亡和巨大经济损失。除洪水直接淹没造成巨大损失外，洪水带来的泥沙沉积在城市、农村、工矿企业，淤塞治海、治淮水系和引黄渠道，淤高交通道路，大量良田沙化，这些损失远远超过直接淹没的损失，对经济社会和生态环境造成的损害将长期难以恢复。 黄河下游两岸堤防约束着广大滩地，社会经济发展历史悠久，是不可忽略的重要区域。 黄河下游渔洼以上河段流经河南省、山东省的15个市43个县（市、区）。下游河道面积为4860.3km2，现行河道两岸堤防之间，有120多个大小不等的滩地，滩区面积为3154.0km2（含封丘倒灌区），占下游河道总面积的65%。按滩区面积划分，单个滩区面积大于100km2的有7个，50～100km2的有9个，30～50km2的有12个，30km2以下的有90多个。滩地大部分位于陶城铺以上河段（表1.1-1），面积占下游滩区面积的83%以上（表1.1-2）。 表1.1-1 黄河下游滩区总体情况 表1.1-2 黄河下游滩区主要滩区情况表（2007年卫星解译数据） （1）人口 1946年人民治黄之初，黄河下游河道内已居住有40多万人。2007年，黄河水利委员会（简称“黄委会”）通过入户调查、抽样调查的方式，对黄河下游滩区人口进行了全面统计，人口总数为189.52万人。考虑河南、山东两省多年人口自然增长率计算至2014年，黄河下游滩区共有1928个村庄，人口195.79万人，其中河南省共有村庄1146个，人口130.92万人；山东省共有村庄782个，人口64.87万人，这次数据统计分析与2014年黄委会开展黄河下游河道测绘工作时典型调查人口基本一致。2013～2017年，河南省人民政府陆续开展外迁安置试点工作。2017年，发展改革委印发《山东省黄河滩区居民迁建规划》《河南省黄河滩区居民迁建规划》，人口处于不断变化中。2019年，通过典型调查和抽样统计，滩区居住群众约190万人，河南、山东两省迁建规划完成后仍有近百万群众生活在洪水威胁中。 黄河下游滩区