加载中…河床演变规律
(2013-10-09 18:21:12)
标签：
泥沙黄河治理教育 |
分类： 我说黄河 |
第四章
河床演变规律
前面我们把泥沙重新分类，并对泥沙颗粒进行的受力的分析，基本认清了泥沙在河床上的分布规律。也清楚了河床的抬升关键在于狭义河床，单纯研究广义河床是舍本求末，意义不大。
1、河床演变的普遍规律
我们还用前文中的水槽试验为例，这回试验的注水口可以上下移动。随着水槽中泥沙的淤积，床面的抬高，调整注水口的高度。
试验时，我们把水槽的注水口调低后开始注水，并加入泥沙。待泥沙接近饱和时，停止加入泥沙，继续注水，直到水槽中的泥沙颗粒基本停止运动，再停止注水，此时的床面才是狭义床面。绘制出床面曲线后，调高注水口的高度重复上述过程。最终可以得到如图—1所示的曲线组。
假如我们能够消除水槽本身的阻力影响，（比如在A-A1曲线实验中，出水口在A1点右侧附近，B—B1对应B1点，C—C1对应C1点。）则每次颗粒停止时对应的流速一样，比降相同，相同颗粒每次形成的饱和比降线互相平行，见图—1.。
http://s9/mw690/5f18825dgddefecc34cd8&690
图—1
上述试验告诉我们，只要上游有泥沙进入下游河道，而河道中的泥沙不能将其排走，河床就会淤积。淤积的结果是，一是使河口不断的向前延伸，二是使谷口抬高。
自然的河流中的泥沙会向大海甚至下游的平原上排放，从上游下来的泥沙大小比例会有不同，下游从河道中排出的颗粒大小比例也不尽相同。小颗粒更容易排走，对于每个断面来讲，能够淤积的颗粒都是大颗粒，淤积下来的颗粒都是上一个断面的推移质。淤积的位置与上游下来的泥沙颗粒的大小及这个位置的流速有关。而流速与流量、比降有关，所以，自然中的每条河流，河流中的每段，表现出来的淤积情况各不相同，但是结果完全一样，只要河道对其中一种颗粒无法容纳，它就要向外释放，在原始的自然状态下，它可以改道。被大堤束缚的河道，只能靠决口排放。
2、黄河河床的演变
2.1黄河狭义河床的演变
现在普遍认为，黄河河床抬高的原因是；黄河来沙多，来水少，泥沙比例不协调，不能形成不淤比降。虽不能说是误读，起码可以说是不全面。
首先，在没有人为的干预下，冲积平原的河床，都在淤积，差别在于淤积的速度不同，根本就不存在不淤平衡比降，把黄河抬高的原因归结为不能形成不淤比降，本身就是错误。
黄河也是自然中的一条河流，它的河床演变过程应该与普通河流一样。虽然它被称为是世界上携泥沙量最大的河流，实际上，很多年份其携沙量没有亚马逊河多，也没有长江多。黄河的含沙量与它自己的几条主要泥沙来源的支流比，也没有它们大。为什么长江、渭河包括亚马逊河的河床抬高很慢，唯有黄河抬升这样快，这就要具体问题，具体分析，黄河河床抬高速度快主要是以下3大原因共同作用的结果。
2.1.1河口延伸效应
与黄河不同，长江的入海口在太平洋，是东海与黄海的分界点。太平洋的暖流正从其前边经过，洪水期间的悬移质入海后，部分在河口附近与推移质一起堆积外，大部分（颗粒更小）汇入到这股洋流当中，随它向北漂流扩散，使海水变成黄色，黄海的名字由此产生。亚马逊河与长江一样，河口前方是大西洋洋流，它排到大海里的悬移质被带走的距离更远。
在没有修建三门峡水库之前，潼关至小浪底是大比降的峡谷河段，渭河在潼关汇入黄河后，不单其悬移质被黄河带走，就是以推移质进入黄河的泥沙，也全部被带走，不存在河口延伸。
我们知道，狭义河床的抬高，必然是悬疑质先转变为推移质，最后停止移动，才能实现。与悬疑质相比，河道每个断面上的推移质的含量都极小。长江、亚马逊河的河口延伸极慢，甚至在短时间内都无法观察到。所以长江、亚马逊河的河口延伸影响极小，而原来的渭河不存在河口延伸，河床不受河口延伸的影响。
黄河的入海口在渤海，虽有潮汐运动会将部分泥沙带往远海，但速度很慢，与长江、亚马逊河无法比拟。以悬移质状态进入大海的泥沙颗粒，很快沉淀，就淤积在河口附近，致使河道不断延长，河道总阻力增加，相同流量下，流速降低，河流推动泥沙的动力减小，泥沙更容易淤积。那么河口的延伸是怎样影响着河床的淤积，下面我们具体的讨论一下。
还以上面的试验为例，假如前期水槽中的泥沙已经形成图—2所示的稳定
http://s9/mw690/5f18825dgddeff00f3948&690
图--2
河床，此时注水口高度不变，并且只加入最小的泥沙颗粒。大、中颗粒形成的河床不会变化，唯有小颗粒的河床还会延伸，见图—3，比如由A延伸到B。b点以上河段阻力不变，最小的颗粒只能在b点以下堆积，形成新的床面。由于河道
长度增加，阻力增大，流速降低，比降减小。
上面说，b点以上床面的阻力没有变化，但是，由于最小颗粒相互之间的顶托，它们也能在b，并且仅能在b点附近向上淤积一段，最后形成的床面是从c点到B点。从能量这个角度来分析，正是由于大比降区缩短，减少能量损失，部分补偿小比降区延长造成能量损失的增加，这是自然趋向平衡的一个表现。值得注意的是，这种补偿，不是全部，而是部分。
如果我们再加入中颗粒，中颗粒形成的河床也会抬高，大颗粒形成的河床不会变，阻力也不会变，同理，中颗粒肯定从a点开始淤积，形成如图—4河床，
http://s8/mw690/5f18825dgddeff3eda2c7&690
图—4
比降下降。此时在b—c点之间的部分小颗粒，受到局部水流流速增大的影响，会被中颗粒挤走，继续向下游移动，按理说小颗粒的比降进一步减小，但减小的量很少，影响不大，不予考虑。
从图----4中可以看出，对于中颗粒来讲，e点相当于小颗粒与海床的交点B点，对于中颗粒来讲，e点可以看成是中颗粒的“河口”。
如果同时加入中、小颗粒，最终的结果与此基本一样。并且在上述试验还可以看出，河口延伸对河床抬高的影响取决于同类颗粒量的多少，同类颗粒越多，不单所占的堆积区河段长，而且比降下降也快。
由于最大的颗粒已经饱和，试验中无法再加入，也就是说再加入最大的颗粒，唯有抬高注水口，见图—5.。
http://s10/mw690/5f18825dgddeff65a0e99&690
图--5
在上面所述的试验中，我们是绝对理想化的分析。实际上，我们做不出完全理想的试验。由于，水流在大小比降区的转变，流速会有一个过渡，河床的曲线不会是折线，在过渡区应该是向下弯曲的曲线。
一般的，在自然的河流中，颗粒越大所占的比例越小，并且颗粒大小是连续不断应有尽有，所以河口延伸对河床抬高的影响是连续不断的平滑曲线，如图—6所示；从以上分析中，我们可以看出，大颗粒泥沙直接在河道中淤积，使河
http://s10/mw690/5f18825dgddeffc240369&690
图--6
床抬高。小颗粒泥沙能够进入大海，使河口延伸，河口延伸对河道的影响，主要是小颗粒区，即小比降区。在河口段，河口延伸的影响，会使河口附近的河床急剧抬高。
河口延伸会使河道的总阻力加大，流速减慢，比降减小，但这种影响并不是很大，距离河口比较远的地方，比降变化不大，由达西公式可以推理，可用公式；Δh= ha/L近似计算河床由于河口延伸影响产生的抬高量。其中a为河口的延伸量，L为距新河口的距离，h为原河口处的抬高量。
2.1.2泥沙组成的影响
在河流泥沙组成中，部分的泥沙颗粒较大，在流量不变的情况下，这些大颗粒泥沙不会越过自己的饱和比降区，必然在河道中会永久停留下来，成为床构质，使狭义河床抬高。图—7是1960年3000m^3/S流量狭义河床套绘图，（图中是
http://s5/mw690/5f18825dg7c98000fd964&690
图—7
以小浪底水库的坝底高程为注入点），从图中可以看出花园口附近的比降约为2个万分点，陶城埠河床正处于2个万分点的饱和比降线上，当时花园口处的推移质，在3000m^3/S流量下永远也不会移动到陶城埠以下。同样，当时鉄谢的推移质永远也不会推移到花园口。
人们从实际观察中，早已经注意到大颗粒在河床淤积这一现象。比如，尹学良、
长江、亚马逊河、渭河它们本身也携带有相当数量的大颗粒泥沙，在上游可能还是悬移质，随着比降的降低，流速的减小，泥沙还没有移动到河口就变成推移质，直至床构质。理论上讲，它们的狭义河床也在淤积抬高。
黄河首先经过汾渭平原，从上游（包括支流）下来的泥沙中的鹅卵石、砾石，基本都在这里沉积为床构质，不能进入潼关，进入潼关的泥沙颗粒相对较小。而潼关至小浪底之间的平均比降在8~9个万分点，比降很大，这些泥沙在此无法淤积。同样由于颗粒较小，在洛阳段的大比降区域也不会淤积，必然进入下游的小比降区。而能在小浪底下游附近淤积的泥沙，（确切的讲应该称为砂石）都是从潼关至小浪底之间流域冲刷下来的泥沙。由于这区间的各个支流比降极大，汇入黄河中的泥沙颗粒很大，但流域面积小，大泥沙颗粒所占的比例很小，这些颗粒在谷口附近基本沉积完了，不会再向下游移动。正是这个原因，谷口附近颗粒变化剧烈，比降变化也大。在谷内还是10个万分点，在洛阳不到100公里的河段上，就下降到了3个万分点以下。从潼关以上下来的泥沙，其中较大的颗粒，在孟津以下河道中淤积，较小的颗粒才能进入大海。
对于潼关以上河道来讲，能够进入潼关并被排走的泥沙颗粒都是细小颗粒，同样的颗粒，在潼关至洛阳河段，都是“悬疑质”，不可能淤积。过了孟津，这些颗粒从大到小，逐渐变成推移质，直至床构质。
黄河的大部分泥沙是从潼关以上下来的，潼关至孟津之间侵蚀下来的泥沙很少，能在孟津以上淤积的泥沙更少，所以，历史上，自然决口大部分发生在孟津以下。那么为什么更下游的山东段决口比较少，却经常发生在花园口附近的呢？原因就是在泥沙组成中，能在河南段淤积的粗沙太多。并非是王渭泾所说的：“由于泥沙输移的惯性影响”。从理论上讲，这些泥沙只能堆积在比降为2附近，不能移动到更小的比降区。
2.1.3其他因素
另外一些人为的因素不得不考虑，由于黄河有厚厚的覆盖层，泥沙混杂，从工程材料上讲，质量很差，加上河道较窄，采砂容易危及大堤，我们必须控制采沙，总的采砂量小。而长江却不同，其本身覆盖层薄，后期中水又能对其充分筛选，优质河砂就在表层。长江上现在有成千上万的挖沙船，这些挖沙船都是真对着粗沙，它们从干流挖到支流，许多地方已经把几百年前淤积的泥沙都给挖走了，加上三峡以及众多支流上水库的拦截，长江中的粗纱已经入不敷出，个别河段河床不但不会抬高，甚至可能要降低。
与黄河相比，长江的泥沙总量也不少，他的河床抬高缓慢其河道宽容沙量大的原因，更有中游大量的湖泊有关。你想想，号称千湖之省的湖北，现在还有多少湖泊？这都是长江的泥沙淤积的结果。其中洞庭湖的作用特别大，现在的它仍处于地质沉降阶段，每年的洪水期，它拦截了大量的泥沙，特别是粗沙，只要从四口（现在剩下3口）排出长江，可能永远也不会再回到长江中来。而长江所携带的粗沙并不多，大部分是细小的颗粒，虽然它的狭义河床也一直在抬高，但它的江面宽，河口延伸效应极小，其抬升速度相当缓慢，与黄河相比，已经不在一个数量级。
狭义河床抬高的2个因素是自然形成的。长期以来，我们把这2个原因归结为泥沙过多这一个原因，虽然不能说是错误的，但没有充分考虑泥沙颗粒大小，使得对问题的分析不够清晰。对于具体问题，可能出现主次不分，甚至得出是错误结论。比如，在黄河的控导工程中，个别工程采取尾部使用暗坝，以期把主流推向对岸，减小控导工程尾部的冲刷，就是一个典型错误。这种暗坝实际上把粗沙推向对岸，工程的下首不能得到粗沙的及时补充，更容易被冲刷，河道的主流不但不会被推向对岸，反而使主流不能离开此岸，很难达到预想的效果。
要解决黄河泥沙造成的危害，我们必须从上述的2个自然因素入手，找出解决问题的方法。我们经过几十年的努力，投入了大量的人力物力，收效甚微，原因就是没有找到问题的关键。现在我们清楚了泥沙各自的特点，有的放矢，针对不同情况加以整治，（落脚点应该是加以合理利用，）会得到事半功倍的效果。
管道清淤法治理黄河，在理论上已经没有问题，已经通过试验和实践，事实证明，完全可行。过去我们采用放淤工程，淤背工程等排沙方式，由于规模不可能做大，不足以清除黄河内绝大部分的泥沙。把管道清淤法运用到小浪底水库，直接利用自然的力量，将泥沙清除河道，完全可以保证泥沙不在河道里淤积，并把黄河两岸抬高，使黄河成为真正的地面河。最后需要靠人力清除的泥沙仅仅是淤积在水库中的卵石、砾石，粗砂等大颗粒，这些大颗粒，数量极小，根本就不是大问题。
狭义河床是个新概念，对它不能狭义的理解。它是一个理想化的概念。实际的河床，不仅与流量有关，而且与涨水速度，与平水期的长短都有关系，是一个不断变化的河床，显然狭义河床不能与实际河床等同。过去我们没有注意狭义河床的演变，也就不可能对它进行研究，不会收集这方面的数据，现在只能根据历次洪水期间的河道相关数据进行比对、研究，今后对于狭义河床的研究会越来越重视，会注意收集这方面的数据。在数据的收集上，应该注意以下3点。首先，根据定义，测量狭义河床的高度应该去除覆盖层的影响。其次，测量狭义河床上的泥沙颗粒大小只能在洪峰期，取主流中的河床表面的推移质，不能取覆盖层的泥沙颗粒，更不能取滩地上的颗粒。再者，对于具体的河道来讲，一般狭义河床所指的是洪水流量对应的“狭义河床”，测量比降应该测量洪水时的比降，不能用小水时的比降代替大水时的比降。
2.2广义河床的演变
知道了狭义河床的演变规律，广义河床的演变就不难理解了。我们知道，在2次洪峰之间，会在狭义河床上淤积一层泥沙，这一层是河床的覆盖层，狭义河床与覆盖层一起构成了广义河床，所以，广义河床随狭义河床的演变而演变。
由于黄河的泥沙量大，覆盖层有时可以达到几米，可以理解成洪峰过后的淤积厚度。虽然在下次等量的洪峰时，这个覆盖层可以被再次冲起，再次筛选。但是这些泥沙被重新启动前都是床构质，颗粒之间有一定的牵引力，转化为悬移质和推移质需要一个过程。其中床构质向游离质的转化，不但能量消耗大，需要的时间也长。
特别值得提出来说的是粘土层。粘土颗粒组成的覆盖层，颗粒之间的缝隙小，水分子不易渗入，相互之间的摩擦力很大，尽管其颗粒很小，一旦脱离了河床，
我们继续说覆盖层。进入洪峰的平水期时，象黄河这样的河流，覆盖层泥沙不会全部被冲起，甚至洪峰过后，也没有冲干净，所以广义河床还是要影响过洪能力。为减小河床覆盖层的高度，减少洪峰后期以及小水时的含沙量还是有必要的。我们知道，小水时期的狭义河床，是大水时期的覆盖层，所以，已经淤积在水库中的泥沙，不要在小水时期向下排放，应该尽可能留到大洪水时向下泄放，利用人造洪峰“调水调沙”，以期让更多的泥沙排放到海，有科学道理。
3.河道的弯曲
实际的河道比较复杂，洪水时，主流的位置不同，淤积的情况也不同，洪水过后，河道中有时能有几条河槽，为讨论问题的方便，我们仅讨论比较常见的只有一条河槽的河道，如图—8所示。
http://s3/mw690/5f18825dgddf005fc6ce2&690
图--8
现在我们已经知道，在狭义河床上面是河床的覆盖层，它的泥沙颗粒比狭义河床上的颗粒小，并且泥沙颗粒大小混杂。当洪水过后，河水归槽，虽然水流的速度与洪峰期相比有所减小，但与落水期相比，并没有减少多少，主槽中的流速甚至比落水期的流速还大。另外，作用于每个泥沙颗粒的水流方向和瞬时速度，与落水期相比可能更大，洪水过后，你能看到河水还会对主槽进行冲刷，对河床覆盖层中泥沙还要进行筛选。较小的颗粒被冲走，较大的颗粒沉底，上游下来的大颗粒也会在这里堆积。正是这样，即有冲刷，也有淤积，在主槽中仍然能看到有的地方或向下、或向两侧冲刷，而有的地方却表现为淤积。
河水对主槽的冲刷，导致河床逐渐下切，河水水位下降，此时河水只能冲刷水面以下的河床和边壁。由于边壁下面不断被冲刷，俗称“搜根”，水线以上的边壁逐渐突出，最后在重力的作用下坍塌。（见图—9）随着河水对边壁的冲刷，
http://s16/mw690/5f18825dgddf01177140f&690
图—9
河道展宽，水深变浅，湿周加大，粗糙率加大，流速降低，河水对河床及边壁冲刷强度渐渐减弱，最终，无力将覆盖层中最小的颗粒冲走，河水对河道的冲刷才能停止，河水才能变清。我们在黄河中会经常观察到这样的情况，洪水过后，中水时间越长，河水对边壁的冲刷量越大，河道越宽，原因就在这里。
我们早已发现，在自然状态下，进入平原的河流全部都是左右摇摆，蜿蜒延伸。其实所有河流都有这样左右摇摆特性，只是在山区、大堤间的河流受到大山阻挡，大堤的束缚，阻断了河流的摇摆，河流只能在山谷和大堤间流淌。那么平原上的河道为什么会有这样的摆动特性呢？
不论是自然的或人工的河道，即使暂时顺直，由于河道左右两岸的阻力肯定有差别，河岸的耐冲刷性也不尽相同，加上地球自转，产生偏向力，使得靠近两岸水流的速度不可能一样，被冲刷的程度也不尽相同，河道的主流总会偏向某一岸。如图—10a所示；对这一岸的冲刷力就会加大，冲刷程度大，截面积增
http://s3/mw690/5f18825dgddf0315da972&690
图—10
大，局部的阻力减小，流速进一步提高，致使河道主流进一步向流速大的一岸偏移，河道进入正反馈（恶性循环）状态，靠近主流这一岸冲刷的越来越大，另一岸水流速度越来越小，不但不能继续得到冲刷，由于从上游下来的泥沙淤积，或由于对岸下切量太大，岸边反而会向河道内凸出，如图—10c所示。在这个凹陷处的下端流出的主流就会变向，使主流向对岸流出，（见图—10b、c）促使对岸的流速增加，使得对岸得到冲刷，同样,对岸的凹陷会导致主流再次回到这一岸，从而造成主流的来回摆动，最终导致河道左右摇摆，如图—11所示。
http://s3/mw690/5f18825dgddf03949eab2&690
图--11
因为河道的主流总是从一岸向另一岸靠近，被冲刷的河岸不但向外继续扩展，河道弯曲程度越来越大，出现斜河、横河，而且在凹陷处的入口处，会向上游冲刷，出口处向下游冲刷，使同岸的凹陷间的距离越来越近，最终可能连到一起，河道再次趋直。见图—11中的e。
为了辨别河水究竟是趋直还是趋弯这样一个基本道理，专家们一直在探究，但是至今没有给出正确的结论，主流派仍然认为是河水趋弯，并依此作为黄河河道整治的基本依据。【注1】在上面的分析当中，我们所依赖的基础是，若没有其他力的作用，河水仅仅在重力（比降）的作用下，河水走直线。当有其他力的作用，才变向、弯曲。由于河床和边岸的结构不同，耐冲刷能力不同，河道弯曲。弯曲的河道使河水受到了侧向力，致使河水变向。而在河水变向的点上，河床、边岸受到了河水取直本性作用，冲刷强度更大，若此时的河床、边岸不能抵抗河水的冲刷，侵蚀量会越来越大，河道更加弯曲，进入恶性循环。
比如，在黄河治理中，利用河水性直这一规律，尽量让河道走直线，若哪里变弯曲，说明两岸的受力不均，在下凹处加固河岸，在突出处疏浚，河道就会稳定。在某些人看来，这是“背着石头撵河”，不是主动治河，但这样做符合自然规律，不会出现大量的嗮太阳工程，更不会把大量的石头白白扔到河水里。
4、河道的游荡
对于河道为什么游荡，过去的解释是，由于泥沙在河槽的淤积，使原河槽逐渐被淤满，导致河槽位置改变，致使河槽游荡不定。这种解释表面上看，视乎很有道理，但仔细想来，却有很大的问题。即使有泥沙淤积，在洪峰之前，原来的河槽在河道中位置最低，洪水期间河槽的深度最大，阻力最小，流速最大，冲刷量应该最大。落水时，也是河槽处流速最大，淤积量应该最小，二者共同作用的结果，河槽应该更深，应该更加稳定，不该游荡，那么河槽游荡的原因究竟在哪里呢？
图—8是小水河槽，槽内河床表面泥沙颗粒虽然比较粗大，但没有狭义河床泥沙颗粒大。在洪峰的涨水期间，河槽会得到更强烈地冲刷，河床表面泥沙颗粒会越来越大。洪水漫滩后，不但主槽会得到冲刷，两侧的滩地也会得到冲刷，由于主槽处深度最大，流速最大，主槽被冲深的速度最快，主槽中淤积的泥沙颗粒最大。同样是因为主槽的流速大，对于每个泥沙颗粒来讲，河心一侧的压强小于滩地方向，产生趋向河心的横向力，（虽然很小，但泥沙运动纵向距离远远大于河宽，这种趋势的影响并不可小视）致使上游下来的、能够淤积的泥沙首先向原来的主河槽集中。见图—12.。随着河道的冲刷，主槽不但下切，同时也要向http://s16/mw690/5f18825dgddf0a246dd9f&690
图—12
两边扩展，已经漫水的滩地也会受到冲刷，但由于滩地的流速相对较小，冲刷速度没有主槽快。
由于主槽的扩展，面积扩大，形成床构质的大颗粒泥沙的淤积厚度开始降低，见图—13。一般的，主槽向两边的扩展速度不会一样，会出现一边大，一边小的情况，见图—14.http://s2/mw690/5f18825dgddf0aac0fc41&690图--13
http://s2/mw690/5f18825dg7c981186cbd1&690
图--14
当洪峰过后，整个河床都表现为淤积，但河槽的边壁还有更小级别的颗粒，河流会继续对其冲刷。这里要特别注意，从表面上或测量数据上看，洪峰过后，包括洪峰期，河床已经淤积，但河水对主槽边壁，对覆盖层，甚至河底的床构质还是进行冲刷，将其中的小颗粒拉出来，并带走。进入平水期和后来的小水期，对于整个断面来讲，淤积的速度大于冲刷的速度，从表面上和数据上看，河床表现为淤积，但冲刷并没有停止。这时冲刷没有停止，是说河水还会对河床上的泥沙进行筛选，直到游离质中的最小颗粒全部推走，河水不能将河床上最小的游离质推走，才算告一段落，此时河道只有淤积，没有冲刷。从河道的表象上看，河道不再展宽，河床也不再加深，河道也不再摆动，河水开始变清，床底的泥沙不再移动。
洪峰前主槽的位置在洪峰期间已经堆积了大量的粗沙，位置变高，在平水期局部流速已经开始变小，淤积变快。而洪峰期间河床最低的地方，流速大于其它地方，其淤积量最小，洪水过后，形成新的主槽位置改变，（见图—15）河道表现游荡。
http://s9/mw690/5f18825dg0ab66ebab5d8&690
图--15
从以上分析中，可以得出结论，河道的游荡的主要原因是洪水时对河床覆盖层的冲刷，原主槽粗沙淤积较多造成。或者说，洪峰期间，原主槽的狭义河床淤积增高，才使主槽改变位置，造成河道游荡。所以，河道游荡必须有2个条件，一个是要有游荡的空间，另一个是必须有大水冲刷。
5、黄河的决口；
自从有了黄河大堤，洪水被束缚在大堤之内，但这同时也把泥沙拦截在两条大堤之间。由于泥沙的积累，河床不断抬高，在相同的流量下，水位不断攀升，人们不得不继续加高大堤。但是，随着大堤与两岸平原高差的加大，大堤修筑的难度越来越大，成本呈指数上升，最后大堤的抬高跟不上水位的抬高，必然发生决口。
一旦发生了大堤决口，在大堤较低时期，运送土石、沙袋等防洪材料还比较还比较容易，一般的决口还可以及时堵上。在大堤很高时，运送防洪材料就不方便了，出现决口，往往是不能及时堵上，眼睁睁的看着大堤小口变大口，洪水泛滥成灾。过去，由于生产力低下，本身就无法修筑高标准的大堤，稍大一点的洪水，就会发生决口。同样是因为生产力低下，发生了决口又不能及时堵上，所以，在历史上才会有“三年两决口”的现象。
从河床演变规律上看，决口并不是一无是处。每次决口，都是对河道长期淤积的泥沙有效释放。由于受到溯源冲刷，决口以上河道中的粗泥沙会大量排放到河道之外，一方面使河床降低，另一方面使平原得以抬高，综合结果使原有的大堤相对高度降低，有利于灾后恢复河道。
现在的长江、渭河两岸也都修筑的大堤，前面我们讨论过，它们也存在河床抬高问题，只是河床抬高的速度不一样。我们说黄河是靠决口向两岸释放泥沙，长江、渭河等，也同样靠决口才能把泥沙释放到两岸的平原上。长江每过几年也要发生一次决口或滞洪区分流，（从河流运动上来看，滞洪区分洪与决口相当）大量的泥沙首先把两岸平原山的湖泊填满，使得千湖之省的湖北大量的湖泊消失。渭河是由于三门峡水库的影响，原本可以通过黄河释放的“粗沙”无法通过黄河向下释放，致使河床抬高。修建了大堤之后的渭河，泥沙又不能向两岸释放，不但河床抬高速度极快，两岸平原也不能得到抬高。从河道演变这一侧面来看，它同样“需要”决口才能把堤内的泥沙释放，决口对于河道本身的稳定有极大的益处。
无论是黄河、长江、渭河，还是远在南美的亚马逊河还是其他河流，只要是上游有水土流失，下游必然会淤积，狭义河床必然抬高，洪水水位也随之抬高。淤积在河道中的泥沙，颗粒比较小的，会在后来的洪水中继续向下排放，最终进入大海，更多的是“粗沙”，永远也不会排放到海，唯有向两岸释放。没有大堤的河道可以在洪水泛滥时向两岸的平原释放，而有大堤的河道，若没有人力的干预，只有靠决口才能将泥沙向河外释放，可以说，大堤决口是河道演变过程中不可缺少的一环，是河道演变规律。
大堤的自然决口，会给人民的生命、财产带来损失，但是我们可以师法自然，利用决口这一规律，将泥沙人为地像两岸释放。在黄河，我们采取过引流放淤，泥浆泵、清淤船排淤，甚至是用人力和机械挖沙等，都是正确的方式。但是这些方式的排沙量，与黄河泥沙总量相比，确实是太小了，不能改变黄河的现状。
6、黄河演变趋势
小浪底水库虽然已经进入蓄清排浑运用阶段，进出水库的泥沙总量基本相同，如果依此认为它的减淤作用已经不复存在，就大错特错了。
由于小浪底水库对粗大颗粒的阻拦，较大的砾石不会排到下游河道。另外，水库中的三角洲前缘还没有推进的坝前，目前较大的颗粒不能排除水库。（见图—16）；根据小浪底的水位图分析，小浪底水库中的比降接近且小于2个万分点，http://s14/mw690/5f18825dgddf0b502905d&690
图--16
所以，若小浪底水库一直这样在汛期保持水位在220米左右，在三角洲没有推进到坝前这一段时间内，下游大于2个万分点以上河段（花园口以上）由于没有粗沙的补充，其比降不会变大，狭义河床不会抬高。同时，因为没有大颗粒泥沙在此淤积，在没有特大洪水对河道进行更强烈筛选的情况下，主槽能够相对稳定。
花园口至陶城埠河段的比降逐渐小于2，从小浪底水库排出泥沙颗粒已经可以在花园口至陶城埠的河道淤积了，狭义河床还会抬高，而且这里河道比较宽，它还会游荡，摆动，由于较大颗粒还是比较少，所以不会象以前那样剧烈。
陶城埠以下河道较窄，洪水期间河水较深，俗称为“窄深河道”。而窄深河道阻力小，洪水期间，河流在这一段的流速不但不会减小，甚至可能增大，从上游进来的泥沙在此处的狭义河床不易淤积，河床的抬高主要是由于河口延伸的影响。所以这段河道的上段抬升会很慢，下段抬高速度还是很快。抬高的高度与河口延伸的距离正相关，取决于上游来沙的多少。现在，小浪底水库对小颗粒减淤作用的消失，随着其它工程减淤措施的减退，黄河河床的抬高会逐渐恢复到从前的速度，下段每年抬升100mm左右。
小结；到现在为止，我们以黄河为例，重新把河道的泥沙进行了分类，并以河道泥沙的受力情况为出发点，分析了泥沙的运动状况，研究了泥沙的分布情况，从而说明了河道的演变规律。实际是对河流泥沙运动学进行纠正与补充，可以用它来分析河道、洪水、泥沙，分析过去我们还不能解释的现象，纠正过去我们对河流错误的分析、认识以及做法。
再次强调，黄河也是自然中的一条河流，它的泥沙受力，河床演变与其它河流的基本原理完全一样，并没有什么特殊之处。与其它学科一样，对黄河的分析应该从最基本的河流共性开始，掌握其基本规律，再研究其特殊性。不能把它的特殊性当成它的基本规律，这样很容易出现偏差。由现象和数据虽然能够统计、分析出来规律，但不要忘记，现象和数据是由规律产生的，决不能用现象和数据代替规律。黄河所处的自然环境，特别是人类活动的影响，致使它演变速度明显快于其它河流，黄河是河流研究的活教材。
陈勇
2013年5月1日星期三
2013年6月7日星期五
注；
1、对有关专家质疑的答复（2）
喜欢
0
赠金笔