提要：洪水的非恒定性决定了河床的“涨冲落淤”，主槽强烈冲刷的强烈均发生在涨水期，漫滩清水回归主槽改变不了在落水时河槽淤积状况。因此，刷槽和淤滩必然没有的联系。黄河流域水库大量兴建与水土保持、灌溉的发展，已使黄河实测洪水大幅度减小。为了保持洪水的造床和输沙入海的能力，未来的黄河下游河道一般不需要宽河消峰。小浪底水库投入运用以后，使得河南河道、山东河道都发生了冲刷，但是夹河滩以上河道依然宽浅散乱，急需进一步整治，缩窄河宽，形成一个稳定、窄深河槽，既保护了滩区，也提高了河道的输沙能力，一举两得。通过小浪底水库泥沙多年调节，把泥沙调节到洪水时输送，是可以控制主槽不抬高。

关键词：“涨冲落淤“、刷槽与淤滩、双向整治、多年调沙、洪水输沙、黄河

1.“刷槽”和“淤滩”没有必然的联系

“淤滩刷槽”在黄河技术干部中是广为流传的，很少有人怀疑。然而如果仔细推敲还真有问题。

滩槽冲淤没有必然联系？从一场洪水滩地的淤积量与主槽冲刷之间的简单相关图进行论证只能是宏观统计的现象，应该从造成主槽冲刷及滩地淤积的原因和过程进行深入的研究。

一场大洪水过后，滩地大量淤积，主槽强烈冲刷，从表面看似乎它们之间有关联，但通过对河槽冲刷过程的分析，则会发现河槽冲刷发生在涨水期，而在落水期，不管高、低含沙洪水主槽都是淤积，甚至在比降变幅相差十倍的情况下也是如此。

洪水“涨冲落淤”的输沙特性。早在1922年美国水利工程师费礼门^[1]，根据京杭运河与黄河汇口石洼、位山、姜沟三处洪水期，洪峰流量8000～10000m³/s，最大含沙量9%～10%(重量比)，实测河道断面在涨水期能自行刷深，落水期河床不断淤高的情况（详见图1）。钱宁在黄河下游河床演变一书中根据大量的实测^[2]，也发现洪水具有“涨冲落淤”的输沙特性，详见图2给出的秦厂水文站1954年洪水期河床冲淤与洪水过程中“涨冲落淤”的对应关系；表1给出1959年花园口水文站在汛期6场洪水，其中包括平均含沙量169kg/m³的高含沙洪水，涨水时主槽河床均冲刷，落水主槽河床均淤积的情况。但钱宁对河糟刷深过程和相应滩地的淤积过程缺少深入的对比分析。

图1  费理门的将家山站涨冲落淤的特性         图2 钱宁的秦厂水文站涨冲落淤特性

表1            1959年花园口水文站汛期洪水涨冲落淤的情况

主河槽的冲刷主要发生在涨水期，在落水期不管含沙量大小，均处于淤积状态。由于涨水期的冲刷深度往往大于落水期的淤积厚度，使洪水期河床呈现冲刷。1958年大水，花园口、泺口站断面实测资料图3表明，大水过程中涨冲落淤。涨水期平均河底高程和最低河底高程都是在降低，洪峰的时候河底高程达到最低。洪水的泄洪能力的增加主要是靠河床冲刷、水深的增大实现的。花园口站在1958年这场洪水中，流量从5000m³/s涨到15000m³/s，水位只增高了1m，但是河槽冲深了3m。泺口站在1958年流量从5000m³/s增长到10000m³/s，水位升高2.95m，平均河底高程冲深3.45m，但主槽平均水深由6.70m增加到13.1m，增加了6.4m，也远大于水位升高值。最大水深由8.9m增至18.1m，增加了9.2m。河槽的冲深对河流的过洪能力起着至关重要的作用，这是黄河的特点。从泺口站洪峰后的流量为10000m³/s，含沙量不足20kg/m³，河床仍处于淤积状态；而在涨水过程中，流量为6000-8000m³/s，含沙量达80-90kg/m³，河床仍确处于强烈地冲刷状态。

图3  1958年大水花园口、泺口站断面实测涨冲落淤过程

洪水漫滩以后，由于滩地的糙率大，水流缓慢，泥沙在滩地的沉积，清水只有在落水时漫滩水才能够在下游险工的上首回归主槽，退水过程比较缓慢，流量相对较小，少量的清水改变不了在落水时河槽淤积。误认为漫滩清水在落水期回归主槽造成刷槽的假说不能成立。

从动床模型试验也证明了，洪水漫滩以后，由于产生了自然堤，就阻断了滩槽水流的交换；水槽复式断面试验的结果发现，水流漫滩了以后，滩槽水流的能量交换，使主槽的流速反而降低；黄河河道实测洪水漫滩以后，主槽的流速也降低。如果洪水不漫滩，主槽会发生更强烈的冲刷。

2、洪水的非恒定性决定了河床的“涨冲落淤”

河床的冲淤与底沙的运动状况密切相关，已有的研究成果表明，在大学的水文学教科书中就已明确指出洪水的非恒定性必然会造成河床的“涨冲落淤”。但是对形成原因没有深入的研究。

为什么会发生不管高、低含沙洪水，在比降变幅十倍的情况下均会发生“涨冲落淤”呢？用以往有关恒定流，挟沙力为单值的理论均无法解释，从黄河实际出发，首先认识造成窄深河槽“多来多排”的机理^[3]，床面进入高输沙动平衡状态时，河道输沙处在多来多排的平衡输沙状态。在此基础上分析洪水非恒定性，对作用在床面上的力的变化过程与河床冲淤之间的关系，洪水非恒定性是造成涨冲落淤的原因大家动是公认。但是为什么不同含沙量级，不同比降的河流都如此？还得从洪水流量的剧烈变化，使得水深、流速、比降发生相应的调整，引起作用在床面上的剪力或功率相应增强或减弱，从而造成底沙输移强度的增强或减弱^[4]。在涨水期，随着流量的增加，比降和附加比降均迅速增加，作用在床面上剪力、功率也随之增大，底沙的运动增强，河床发生冲刷，河床平均高程随之降低，反之河床不断淤高。其中剪力、功率的变化过程与河床平均高程变化过程相反，最大流量发生时，剪力、功率最大，水深达最大，作用在床面上的剪力最大，底沙输移强度最大，d₅₀=0.05～0.1mm的粗沙在洪峰期也能顺利输送，在洪峰稍后河床高程达到最低。在落水过程中作用在床面上剪力减小，底沙输移强度渐次变弱，河床不断淤积抬高。因此造成涨水期河床必然冲刷；在落水期河床必然淤积，与洪水是否漫滩没有内在的联系。

在洪水输沙的过程中：由于底沙的运动状况决定了河床的冲刷或淤积，其运动速度远小于洪水波的传播速度；河流的调整，没有因比降的沿程变缓而使水流的流速降低，往往是比降变缓，河宽减小，水深增加，从而使流速不变，甚至沿程增大,维持输沙平衡, 因此洪水在几百公里、甚至上千公里长，比降变化相差甚至十倍(万分之六至万分之零点六)的冲积河道均可产生强烈冲刷；因河槽的冲刷均发生在涨水期，并不是由于漫滩水流回归主槽后造成的，“淤滩刷槽”存在联系的结论是不能成立的。

3.黄河下游河道具有极强的泄洪能力

华北地的河流相继都变成干河，只偶尔才有洪水下泄，黄河流域也属干旱地区，水库大量兴建与水土保持、灌溉的发展，已使黄河实测洪水大幅度减小。

黄河干流上已有的大型水利枢纽达十几座，仅龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底四库防洪库容就达156.2亿m³，在主要支流上也兴建许多大型水库，如伊河陆浑、洛河故县水库，防洪库容分别为6.77亿m³和 6.98亿m³。千年一遇洪水花园口站洪峰流量由42300m³/s降为22500m³/s；百年一遇洪水的洪峰流量由29200 m³/s降为15700 m³/s；若发生1958年的22300m³/s洪水花园口站洪峰流量将降为9620 m³/s；自1982年发生15300m³/s大洪水以来近30年来花园口站洪峰流量没有大于8100m³/s，洪水已经得到有效控制，大洪水发生的机会大幅度减少，窄深河槽又具有极强的泄洪能力。

由于黄河下游河道比降陡，有万分之一到万分之二，流速可以达到三到四每秒米，且在涨水期河床不断冲刷，水深迅速增大，最大洪峰稍后时河床最低，过流能力最大。黄河的洪水峰高量小，河道比降大，排洪能力强。

河道比降万分之二的花园口站：在1977年经过7月和8月两场高含沙洪水塑造，8月8日实测主槽宽467m、483m，相应水深为5.4m，5.3m，平均流速3.85 m/s、3.73m/s，流量达8980m³/s和9540m³/s（见图4）。

图4    花园口站流量与河宽的关系

河道比降万分之一的艾山站：在1958年7月21日、22日，在河宽476m、468m，平均水深8.9m和10.6m的条件下，分别下泄12300m³/s和12500m³/s洪水；泺口水文站在1958年7月22日、23日，主槽宽295m，平均水深10.6m和13.1m的条件下，通过的洪峰流量分别为10100m³/s和11100m³/s。由此表明，主槽的过流能力很大，只要能保持较大的水深，泄洪要求的河宽并不是很大。

所以充分利用河道排洪输沙入海的潜力是非常大的。黄河下游河道治理在解决河槽不淤高这个关键问题以后，以保持洪水的造床和输沙入海的能力，将来的黄河下游河道不需要宽河消峰。

4.窄深稳定主槽是生产堤存在的必要条件

由于滩地的淤积与主槽的冲刷间没有必然的联系，是互相独立的、同时发生的现象。“二级悬河”产生的原因主要是小水挟沙过多，河道又不能摆动造成的。“二级悬河”与“一级悬河”产生的原因是相同的。因此没有必要破除生产堤。

破除生产堤，既不利于滩区群众的生产、生活，也不利于黄河输沙入海，更没有必要利用滩区政策补偿来推动破除生产堤。治河部门主要的任务是把河道治理好，把河槽的过洪能力增大，让它少漫滩，减少对滩区群众生产生活的影响。

近年来对黄河泥沙输移的研究与实践，认识已有重大突破。若没有“淤滩刷槽”传统认识的影响，2003年汛期蔡集出险不会造成这么严重淹没损失。当今的政府和滩区的181万的群众都希望有一个安定的生产、生活环境，黄河部门就要千方百计创造这个条件。

黄河下游游荡型河道，由于它宽浅散乱，是高含沙量洪水淤积的主要原因。小浪底水库投入运用后，尽管河槽下降了1.5m，但是夹河滩以上河道依然宽浅散乱，需要进一步整治，缩窄河宽，既保护了滩区，也提高了河道的输沙能力，一举两得。

从防洪需要来说，形成一个稳定、窄深河槽是非常需要的。沈怡在评述各家治河主张时就明确指出^[5]：“因为种种病象由河无定槽而起，所以如果要治河，必须首先使河槽稳定”，并说无论何人来治河，都必须这样做。双岸整治是形成窄深，归顺稳定主槽的技术措施，治理目标是在生产堤以内的形成窄槽宽滩，窄槽用于排洪输沙，宽滩用于特大洪水时滞洪削峰。

5.实现黄河下游河床不抬高是可能的

黄河下游河床不淤高是不是有可能？关于黄河河床不抬高，是汪部长在2001年我们在搞黄河治理新思路的时候提出的。根据小浪底水库投入运用以后，水沙条件可以控制的情况下，黄河下游河床是有可能不抬高的，如果河床不抬高，或者平滩流量逐渐增大，河槽泄洪能力大了，漫滩机会少了，滩区人民的生活也就稳定了。

改变进入下游的水沙搭配是治理下游的前提，其作用往往不引人重视，如三门峡水库的“蓄清排浑”运用避免了非汛期小水挟沙后淤槽，有利于中水河槽的形成。但是三门峡水库的“蓄清排浑”作用是有限的，尤其是不能适应黄河水沙变化的发展趋势，也不能充分利用下游河道可能达到的输沙潜力输沙入海，黄河的水资源也不能得到充分合理的利用。小浪底水库进行泥沙多年调节运用的作用，会有更多的泥沙调节到洪水期输送，远大于三门峡水库“蓄清排浑”的作用，为进一步整治游荡性河道创造了条件。在“拦、排、调、放、挖”，以调为核心的治河方略，也为下游形成窄深河槽提供了技术支撑。

在黄河“八五”攻关中，首次对小浪底水库泥沙多年调节，利用洪水排沙，制定了水库运用原则，并对方案进行了详细的计算。因此，小浪底水库的运用方式由初期的削减高含沙洪水发展到利用洪水排沙。以后，在规划院的支持下，对小浪底水库的泥沙多年调节方式，又做了四年的工作^[6]。

在洪水期水库主动泄空，库水位迅速大幅降低，随着主槽强烈冲刷，河床高程降低，滩槽高差的增大，土体荷重增加。随之土体内发生超孔隙水压力，引发土体向主槽坍塌,为利用洪水排沙，高含沙水流形成创造了有利条件。

小浪底水利枢纽的设计防洪库容40.5亿m³，相应的防洪限制水位为254m。水库调水调沙可控制在库水位为200～254m进行^[6]。小浪底水利枢纽运用从1997年10月截流，其中1999年10月至2007年10月，小浪底库区淤积量为24亿m3，表明水库仍处于拦沙运用初期。

衡量水库调水调沙运用方式的优劣主要标准有二条，其一是有多少泥沙能够调到洪水期输送，其二是有多少水量通过水库的调节得到利用。

由小浪底水库分析计算结果可知，水库的淤积量大于30亿m³后，才能利用洪水冲刷排沙。相同的来水来沙条件，库区淤积量小，水库冲刷机会多，但冲刷效率低；当首次起冲量大时，库区淤积量多，冲刷效率高，但冲刷机会少，两者综合作用的结果，看不出优劣。同样的来水条件和库区泄空水位，水库淤积量大时，冲刷效率高，出库的含沙量大。通过对小浪底水库泥沙多年调节系列年的计算,可以使更多（70%-90%）的泥沙调节到洪水期输送。进入下游的水沙为供兴利的大小流量清水流和挟带泥沙的洪水;由水库主动空库泄洪排沙,淤土滑塌所形成的调沙库容可以长期重复使用,为保证黄河下游河槽长期不淤创造了有利的来水来沙条件。

小浪底水库投入运用以后，由于黄委会运用的比较好，使得河南河道、山东河道都发生了冲刷。河南河道大概冲深2.2m，山东河道冲深1米多，河道的总冲刷量达16亿m³。

通过小浪底水库泥沙多年调节，把泥沙调节到洪水时输送，是可以控制主槽不抬高，甚至下切。因为每当发生高含沙量洪水时，洪水存在“涨冲落淤”的输沙特性，主河槽都是冲的。小浪底水库初期运用下泄清水，淤满调沙库容以后，进行泥沙多年调节，相机利用洪水排沙，这两个组合起来，有可能使下游河床不抬高。

参考文献

[1]费理门，黄河洪水问题（1922），历代治黄文选下册，河南人民出版社，1978年：123-135

[2]钱宁、周文浩，黄河下游河床演变，科学出版社，1933年：125-170

[3]齐 璞、孙赞盈，黄河下游冲积河床动床阻力、冲淤特性与输沙特性形成机理泥沙研究,1994(2)：1-9

[4]齐 璞、孙赞盈、侯起秀、彭红，黄河洪水的非恒定性对输沙及河床冲淤的影响[J].水利学报，2005(6）：637-643

[5]沈怡，黄河问题（1926），历代治黄文选下册，河南人民出版社，1978年：45-53

[6]齐 璞、孙赞盈等，小浪底水库泥沙多年调节运用与下游河道进一步治理研究（R）、2001年12月(水信息网http//www.hwcc.com.cn. 学者之家）