黃河下游后備流路研究.pdf

1、當(dāng)前黃河面臨著河道淤積，河床增高和懸河形勢不斷加劇的局面，并且黃河沿線的地質(zhì)活動(dòng)也影響河道的行河安全。從地貌學(xué)的角度來看，當(dāng)前黃河的基本特征已與明清黃河故道基本接近，面臨自然改道的危險(xiǎn)。但是當(dāng)前針對黃河洪水災(zāi)害的各種防洪減災(zāi)措施都不能完全規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)黃河的長治久安。沿黃100 多座城鎮(zhèn)的城市防洪投入成本都很高，年年都要面對洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也影響沿黃區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文在對各種黃河治理理論分析的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前黃河日益增加的防洪壓力，根據(jù)

2、地學(xué)理論提出黃河需要進(jìn)行后備流路研究。通過對前人治理研究工作的分析，認(rèn)為目前黃河存在的問題是黃河下游行河和發(fā)育的規(guī)律支配下，所處外部條件制約發(fā)展所導(dǎo)致的必然結(jié)果。
　　 如要規(guī)避黃河洪水風(fēng)險(xiǎn)，就必須改變當(dāng)前黃河的外部條件，使其向有利于黃河穩(wěn)定的方向發(fā)展。對黃河后備流路的研究就是要在黃河下游地區(qū)范圍內(nèi)覓找具有最有利于黃河穩(wěn)定外部條件的區(qū)域。利用黃河下游地區(qū)的地學(xué)數(shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，采用綜合評價(jià)方法，從地形、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地殼穩(wěn)定性、土

3、地利用、人口分布和GDp等方面構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系，采用圖論理論，運(yùn)用GIS 網(wǎng)絡(luò)分析方法在成本柵格表面的基礎(chǔ)上，利用最低成本路徑函數(shù)生成不同情景下的八條后備流路。最后評估啟用后備流路所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失與各種后效。以上研究的主要內(nèi)容如下：
　　 （1）建立綜合自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的后備流路適宜性評價(jià)體系黃河下游后備流路適宜性是一個(gè)綜合性的概念，含意是，客觀上存在一個(gè)區(qū)域，當(dāng)黃河現(xiàn)有河道未來使用壽命達(dá)到極限后，啟用后備流路時(shí)，此范圍內(nèi)

4、的各種條件對新河道的行水行沙、堤防穩(wěn)定、維持使用年限等情況的影響程度，對造成的直接經(jīng)濟(jì)損失的影響程度。適宜區(qū)的影響因子包括兩類：自然條件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件。自然條件包括地形、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地殼穩(wěn)定性；社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件包括土地利用、人口分布和GDp。只有在對以上自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子進(jìn)行深入分析，綜合評價(jià)的基礎(chǔ)上，才能準(zhǔn)確的得出研究區(qū)內(nèi)的后備流路的適宜區(qū)域。
　　 （2）解決后備流路復(fù)雜問題時(shí)多種方法手段綜合運(yùn)用后備流路問題涉及到自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)兩

5、個(gè)方面，資料有地質(zhì)、地理、水文、水力、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、歷史等，數(shù)據(jù)類型中，圖形包括點(diǎn)、線和面，數(shù)字包括水文、水利、測量等，采用的方法有對比分析、疊加分析、綜合評價(jià)、AHp法、模糊數(shù)學(xué)法、模型化方法等，運(yùn)用的手段包括統(tǒng)計(jì)、GIS、水力學(xué)模擬、水文學(xué)模擬等。可以看出，在黃河下游后備流路的研究過程中，由于問題的復(fù)雜性，必須多種方法和手段綜合運(yùn)用才能有效的加以解決。
　　 （3）識別黃河下游地區(qū)地殼穩(wěn)定性狀態(tài)空間分布黃河下游地區(qū)的地殼穩(wěn)定性綜

6、合評價(jià)把研究區(qū)分為六個(gè)級別區(qū)，即相對穩(wěn)定、相對較穩(wěn)定、相對次較穩(wěn)定、相對次較不穩(wěn)定、相對較不穩(wěn)定和相對不穩(wěn)定。黃河下游地區(qū)地殼穩(wěn)定性整體表現(xiàn)為穩(wěn)定區(qū)（包括相對穩(wěn)定、相對較穩(wěn)定和相對次較穩(wěn)定區(qū)域）和不穩(wěn)定區(qū)（包括相對不穩(wěn)定、相對較不穩(wěn)定和相對次較不穩(wěn)定）的面積相當(dāng)；中間等級在面積中占據(jù)主體，向兩端等級面積依次減少。
　　 從地殼穩(wěn)定性分區(qū)的面積比來看，相對穩(wěn)定區(qū)域面積為6581.9844km 2，占總面積的2.26%；相對較穩(wěn)定區(qū)

7、域面積為34647.9329km 2，占總面積的11.93%；相對次較穩(wěn)定區(qū)域面積為100234.9553km 2，占總面積的34.53%；相對次較不穩(wěn)定區(qū)域面積為104649.3475km 2，占總面積的36.05%；相對較不穩(wěn)定區(qū)的面積約為37786.5754km 2，占總面積的13.02%；相對不穩(wěn)定區(qū)域面積為6308.1822km 2，占總面積的2.17%。由以上分析可以看出，屬穩(wěn)定區(qū)的面積總和占總面積的48.72%，屬不穩(wěn)定區(qū)

8、的面積占總面積的51.28，兩者基本相當(dāng)，不穩(wěn)定區(qū)面積略占優(yōu)勢；相對次較穩(wěn)定和相對次較不穩(wěn)定兩個(gè)中間等級占總體的70.58%，而兩端的相對穩(wěn)定和相對不穩(wěn)定等級共占總體的4.43%。
　　 總體南部穩(wěn)定性優(yōu)于北部。主要相對穩(wěn)定區(qū)出現(xiàn)在黃河以南地區(qū)，顯示出北部地殼活動(dòng)情況較復(fù)雜，整體受裂谷影響，內(nèi)部受斷裂活動(dòng)控制。最低值區(qū)出現(xiàn)在本區(qū)域最大的斷裂帶―郯廬斷裂帶、聊蘭斷裂帶和太行山山前斷裂帶上。可以看到，較低值區(qū)呈帶狀分布，走向均為北東

9、向，與本地區(qū)的主要斷裂帶的分布有較好的對應(yīng)關(guān)系，充分反映構(gòu)造斷裂帶對穩(wěn)定性的重要影響。
　　 （4）確定黃河下游地區(qū)地形和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)空間特性分布通過一系列技術(shù)方法，表明黃河下游地區(qū)地形，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地殼穩(wěn)定性的空間特性如下：地形上，將二維洪水模擬和匯流模擬的結(jié)果進(jìn)行疊加分析，結(jié)果表明運(yùn)用二種手段得出的結(jié)論相當(dāng)一致。
　　 經(jīng)過二者的相互印證，說明運(yùn)用匯流模擬和二維洪水模擬方法進(jìn)行核心區(qū)地形分析是準(zhǔn)確的。模擬結(jié)果與核心區(qū)的實(shí)際

10、地形情況相吻合，能夠反映出核心區(qū)地形的特點(diǎn)；構(gòu)造活動(dòng)上，從構(gòu)造單元角度來看，不適宜行河區(qū)位于魯西中臺(tái)隆、太行山隆起以及內(nèi)黃隆起，從地形變區(qū)劃角度，不適宜行河區(qū)位于上升區(qū)內(nèi)，從兩方面表明此區(qū)域是不適宜黃河行河的。適宜行河區(qū)在構(gòu)造單元上位于海黃裂谷和淮海平原上的拗陷內(nèi)，在地形變區(qū)劃中，大部分位于下沉區(qū)內(nèi)，從兩方面表明此區(qū)域是適宜黃河行河的。較適宜行河區(qū)的情況介于中間.影響因子空間特性分布數(shù)據(jù)，為最優(yōu)后備流路的識別提供了定量依據(jù)。
　　

11、 （5）確定了黃河下游后備流路成本（阻力）柵格表面和最優(yōu)后備流路通過對研究區(qū)內(nèi)的地形、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地殼穩(wěn)定性、土地利用、人口分布和GDp的綜合評價(jià)，采用統(tǒng)一的分?jǐn)?shù)刻度進(jìn)行空間疊加后，生成了黃河下游后備流路成本（阻力）柵格表面，其中，分?jǐn)?shù)高與阻力大相對應(yīng)，分?jǐn)?shù)低與阻力小相對應(yīng)。區(qū)域有許多點(diǎn)、團(tuán)狀分布，以人口、GDp分布密集的城市為主，體現(xiàn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素在后備流路選擇過程中起著舉足輕重的作用。因?yàn)?，在目前我國的社?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件下，進(jìn)行大規(guī)模

12、的社會(huì)經(jīng)濟(jì)重新布局面臨著極大的困難，即使在國際上，大規(guī)模的進(jìn)行人口遷移也是極少見的。高成本區(qū)域分布在核心區(qū)的兩側(cè)，與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)評價(jià)中臺(tái)隆分布基本一致，同時(shí)也是地形不適宜的區(qū)域，主要反映自然條件對適宜性的影響。低成本區(qū)主要分布是地形上的低洼區(qū)，在水力學(xué)模擬過程中水深較大的區(qū)域，構(gòu)造條件也比較適宜，同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)密度不大，對黃河后備流路布局十分有利。
　　 在后備流路成本（阻力）柵格表面的基礎(chǔ)上，運(yùn)用距離加權(quán)函數(shù)和最低成本路徑函數(shù)依次

13、計(jì)算，得到了八條后備流路預(yù)案。通過對預(yù)案圖形和基本參數(shù)的仔細(xì)對比，確定預(yù)案s2 為最終的最優(yōu)后備流路。從圖形分析來看，s2 完全擺脫魯西中隆起的影響，全線在海黃裂谷中行河，有利于河道的穩(wěn)定；從表中列出的七項(xiàng)參數(shù)和縱剖面的情況來看，s2的比降、長度、曲率、穿越城鎮(zhèn)和占用城鎮(zhèn)土地面積五項(xiàng)為最優(yōu)，影響人口數(shù)和GDp值為第二。因此，將s2 作為最終結(jié)果―—最優(yōu)后備流路。
　　 （6）評價(jià)了后備流路啟用的直接損失及其后效啟用最優(yōu)的后備流路

14、方案－方案s2，造成的直接社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失包括需要搬遷商河、聊城兩座城市，占用城市用地面積0.44km 2，全線整體受影響的居民人口數(shù)為914226 人，GDp為501260 萬元，直接社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失值總量不大。
　　 啟用后備流路的后效可分為有益后效與不利后效。啟用后備流路，從根本上徹底解決了現(xiàn)行黃河的洪水風(fēng)險(xiǎn)問題，而后備流路區(qū)域由于水資源的充裕和相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，獲得了難得的發(fā)展機(jī)遇。同時(shí)卻又面臨著近百萬人口遷移，部分城鎮(zhèn)搬遷，

15、大量基礎(chǔ)設(shè)施重建以及用水短缺和生態(tài)、環(huán)境退化等一系列問題。因此，后備流路啟用的綜合影響仍需要深入探討。
　　 （7）提出啟用黃河后備流路的時(shí)機(jī)后備流路的啟用時(shí)機(jī)有四種可能：發(fā)生稀有洪水，被迫啟用后備流路分洪；黃河壽命達(dá)到極限啟用后備流路；大堤培修和防洪連續(xù)投資成本大于啟用后備流路成本，啟用后備流路比較經(jīng)濟(jì)；洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)引起的隱性經(jīng)濟(jì)損失大于啟用后備流路的成本。本文主張對培修和防洪連續(xù)投資成本、由黃河洪水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)引起的隱性經(jīng)濟(jì)損失