CN1900426A - 根治黄河水害和沙害的方案 - Google Patents

Abstract

根治黄河水害沙害的方案属于江河水利工程领域。它是针对黄河中、下游河床远高于两岸平原容易发生洪水灾害而研究的。主要措施是沿大堤外坡脚向河心顶推埋入大量大口径管道来放水、泄洪，排除河底淤积泥沙到堤外的华北大平原中去。由于华北平原严重缺水，黄河泥沙又十分肥沃，本措施就变水害为水利，变沙害为沙利。由于这些管道的进水口都低于现有河底，水流将冲挖带走两两管口之间的淤积泥沙而自行冲出一条低而深、河面不宽的新河道。新河道与现有大堤间将出现数百万亩水旱保收的良田，可容纳数以百万计的移民。这些农田和两岸大堤就保证了新河岸决不崩溃。若遇特大洪水，还可以用这两大堤之间几百亿立方米的容积来作临时滞洪之用，以保障沿河人民高枕无忧。

Description

根治黄河水害和沙害的方案

                          技术领域

本发明属于江河水利工程。

                          背景技术

在本发明提出之前的几千年间，中国黄河中、下游地区发生过几百次大洪水，都给中华民族造成了重大的生命和财产损失。历代统治者及当今的治河专家都采用筑堤挡水、企图把洪水引向渤海，称之为“堵”；或者采用挖深河道排除河床中阻碍水流的泥沙，以利于洪水流入渤海，称之为“疏”。

实际上黄河的流量并不太大，只相当于长江支流汉水或嘉陵江的流量，它的水害之所以难治，其根源在于水中所含泥沙太多。据中国水利部门资料，每年流入中、下游的泥沙总量达到5×10⁸m³～6×10⁸m³。这些泥沙、如果淤积于黄河中(指河南段)、下(指山东段)游的河床内，按现代的挖河技术和能力是无法“疏”尽的，所以只好加高、加厚两岸大堤来“堵”，所有这些措施都没能消除近几十年来多次出现的溃堤漫滩的灾害。如果把这些泥沙冲入渤海，显然只需几十年、最多一百年将堵塞宽度仅220km的渤海口，这将形成另一个巨大的灾难。由此可见，所谓黄河水害实质为沙害。

新中国成立50多年来采用过上游种草、植树、填沟、斩壑的措施，但因黄土高原严重缺雨，寸草不生而失败。与此同时还建成了大量梯级水库拦沙于上游。实践证明拦沙措施不但嫁祸于上游而且也解决不了中、下游的灾害。所以这类拦沙清河的措施并不能保证黄河长治久安。

本方案是完全不同于传统的堵、疏、拦、清的办法和措施。它能保证黄河长治久安，变沙害为沙利，变水害为水利，且能确保渤海不被堵死，还将创造出几百万亩土壤肥沃、旱涝保收的新耕地。

                          发明内容

一、基本原理及方案梗概

众所周知：流动的水具有动能，能冲动、带走泥沙；流速越高其动能越大，冲动、带走的泥沙就越多。当水中泥沙从高处下落，其势能将加速水的流动，加大水冲动、带动泥沙的能力。

本方案正是针对当今黄河中、下游地段的河床及水位远高于大堤外平原的这一特点，沿着河道中心埋设大量管道(以下称为底管)通到堤外平原，用以放水、泄洪，同时将河道中心的河床泥沙排放到堤外大平原中去。这个平原包括了河南、河北、山东三省及安徽、江苏两省的北部，即华北平原。它足够容纳整个黄土高原流来的泥沙和大洪水，也就消除了千年、万年可能遇到的水沙灾害。所以本方案是当今、甚至是今后可以称之为能根治黄河水害和沙害的唯一方案。

含泥沙的水流出底管后，再效法都江堰水利工程的方式把它们用渠道分散成细流引向农田，变水害为水利。因为华北平原历来严重缺水，所以沿河民众肯定是欢迎的。还由于黄河泥沙特别肥沃，更是两岸农民所欢迎的，因此组织他们开渠引水、引沙以及渠道掏沙是完全可能的。

由于形成的新河道位于现有河道的中央，低而且深，河面不宽，其新河岸与现有大堤间的几百万亩原河床，将高于新河水面成为土壤肥沃，无旱涝之忧的良田；成为国家的巨大产粮基地；并可容纳几百万的移民，将有助于山区人民脱贫致富。由于新河道的两岸新增良田及原有大堤就能保证新河岸绝不崩溃。沿河军民也就不必再年年护堤，自然也不需年年加高、加厚这两条大堤了。

对现有两岸大堤仍要保留，可以大量植树，把它改造成两道绿色防风林带。若遇超过底管设计排洪能力的特大洪水(比如大于千年一遇的洪水)，还可以利用这两大堤之间的数百亿立方米的原河床作为临时的滞洪区。

二、具体内容

1.图1是现有河道横断面的示意图。它的特征是河面宽度B(南北大堤距离)极大，可达几公里；而河水深度h不大；河面高程₁远高于南北平原高程₂及₃。河床绝大部分是由泥沙沉积而成，仅仅某些河段的大堤之下可能有着人工抛填的石块(抛石区)。

2.图2是改造后新河道横断面的示意图。它的特征是有从大堤外低处斜向顶推入到河心预计部位的泄洪排沙钢管或水泥管，此管可称为底管。当用一直径不大的旋桨钻机自河心向底管末端钻孔后，水流将借助自身的压力通过钻孔，通过底管流到大堤之外的平原中去。在流动过程中将自然地带出泥沙。其钻孔四周的泥沙壁也将被冲刷逐渐扩大，最后形成一个如图2所示的漏斗型河断面。这个断面可称为新河道的断面。

3.图3是新河道的一小段平面俯视示意图。在这里只示出了整个中原河段上百千条底管中的三根底管。管径d及管距I，将根据具体河段规划的排水量和具体的水位差来决定，图中也示出了由水流自流冲刷形成的新河道的新河岸S₁和S₂。

4.图4是新河道沿河道中心线的纵断面示意图。由于沿河道水流的冲刷作用，其河道将形成波浪状如图所示。随着冲刷时间的增长，此波浪状将接近一直线。如因河底泥沙已经板结，可用松土的办法加快其波峰的削平。

5.底管的施工将用国内外早已成熟的地下埋管的顶推技术。由于黄河河床都是由泥沙沉积而成，只有少量的人工抛石，所以其施工属于简单技术。

6.由于黄河来水量和沿河用水量需按计划调度分配，所以在底管出口需装置控制流量的阀门，这也是常规技术。

7.为了充分利用底管排出的比重很大的泥沙水流的能量，在底管出口还应装置长期不磨蚀的杜同水轮发电机组，以回收其能量。

8.黄河下游山东境内容易出现断流的河段，因两岸地面相对较高，将不适于底管排沙水方案。特别因中原一段已将新的河床及其水面降得甚低，水流已无落差(坡度)将水送到下游去。这就需要选择一个适当的河段筑一个低坝，装置水泵将来流提送到坝后，让其自流到山东东部。泵站的抽水量不宜超过东部的需水量，也就是说不应让珍贵的黄河水流及其携带的肥沃泥沙流入渤海，也即是新黄河将不存在入海口了。黄河泥沙不再流入渤海，将保证渤海入海口不被泥沙堵塞，使渤海永远不变成内陆湖泊。

9.黄河由于流域水量不足，上游在汛期应该尽可能蓄水供中下游枯水季使用，这早已列入国家规划。汛期可能成灾的水量都应通过沿河底管把它用于中原南北广大地区人民的生活和生产。如若尚有多余的水量，则让它流入淮河，流入东海。由于中原是严重缺水地区，黄河总流量又严重不足，这种多余水量流入淮河的概率实际上并不存在；即或存在，由于水中泥沙早已沉淀在中原平原，所以不会为害淮河。

                          附图说明

本发明的总体方案如附图1至图4所示。

图1为现今河道横断面示意图。从图中可以看出河面宽度B南北大堤间距离很大，实际上可达几公里或十多公里，而且河深度甚小只有几米。

图2为本方案实施后的新河道横断面示意图。

图3为图2的A向视图即新河道平面俯视示意图。

图4为新河道纵断面示意图。

                        具体实施方式

1.本发明的关键措施是底管，用它来放水、泄洪、排沙；并且利用两底管进水口之间的高差形成河水流速、冲刷河底，自行开挖出低而深的新河道。这些都是人所共知的自然规律。所以本发明方案的实现是肯定的。

2.由于实现本方案的各项技术措施如：顶推埋设底管、控制流量的阀门、利用水沙能量的发电机组、下游土坝、提水泵等都属于成熟技术。所以本发明的可行性是肯定的。

3.编制本发明的总体规模如：底管孔径，底管根数，底管分布、土坝位置、水泵容量等都需要国家提供防洪标准、多年流量曲线、远期预计流量、沿河用水分配数据等。

4.关于底管过水能力的计算可按照常用的清水管道进行。当水中含有泥沙时将增大过流能力，是好事不是坏事。因此可以省去了既费时，又浪费而又不准确的模拟试验。

5.具体实施时只需首先选择一公里长的河段顶推埋设三根底管(如直径2.5m)，进行一年的放水试验，就可得到准确的过水能力数据，就可用以修政总体规划中的底管数或底管口径。

6.由于底管可以单独施工，所以正式开工后可以同时顶推几十根，上百根底管。因此约10年就可以实现这一根治黄河沙害、水害的方案。

7.估计实施本方案所需资金不会超过200亿人民币。对比三峡工程是国家可以承担的。

8.由于本方案实现后根除了几千年来治不了的水害和沙害，且变水害为水利，变沙害为沙利；还避免了黄河泥沙填堵渤海，所以本方案是一项重大的改善环境的绿色工程。

9.本方案不但不占用土地，而且创造出面积达几百万亩，土壤肥沃的水旱保收的新耕地；可以容纳几百万贫苦移民使他们脱贫致富。

10.黄河中、下游两岸人民得到了用尽上游流来的每一滴水和每一粒肥沃的泥沙，必将大幅度提高工农业生产和人民的生活质量。

11.鉴于以上情况，国家也可以号召民营建设本方案，海内外爱国者投资参加，如将建成，管理良好，定能充分发挥本发明的效益。

Claims (5)

1.第一特征是沿着黄河中、下游大堤外坡脚向河心顶推埋入河床底部的大量的放水、泄洪、排沙底管。

2.第二特征是利用河中泥沙水流自身的能量，自行开挖出位于黄河流道中央的低而深，河面不宽的新河道。

3.第三特征是新河道与两岸大堤之间将创造出数百万亩水旱保收的农田。

4.第四特征是每根底管出口都装有控制排放流量的阀门。

5.第五特征是每根底管出口还装有水轮发电机组，利用流出的含有泥沙的水进行发电。

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