黄河下游“二级悬河”典型河段近期治理工程环境影响研究

王联鹏，李家东，葛 雷

(黄河水资源保护科学研究所，河南郑州 450004)

1 引言

黄河为多泥沙河流，是世界上最难治理的河流之一，其下游河道长期处于强烈的淤积抬升状态，河床平均每年抬高0.05～0.10m，现行河床一般高出堤外两岸地面4～6m，最大高出10m以上，形成所谓的“地上悬河”，为“一级悬河”。20世纪80年代中后期以来，由于上游来水来沙条件明显变化，以及滩区群众大量修筑生产堤等原因，黄河下游河道大洪水漫滩的机遇愈来愈少，而中小洪水和枯水期淤积主要发生在主河槽和嫩滩上，远离主槽的滩地因水沙交换作用不强，淤积厚度较小，堤根附近淤积更少，致使河道平滩水位明显高于主槽两侧滩地，甚至主河槽平均高程高于两侧滩地，形成了“槽高、滩低、堤根洼”的“二级悬河”［1］，尤其是东坝头～陶城铺河段，嫩滩普遍高于大堤附近滩地2m以上，是下游滩地横比降较大、“二级悬河”发育最为严重的河段［2］。

为防止该河段“二级悬河”形势的不断加剧、减轻下游堤防的防洪负担和河道整治难度、减轻中常洪水情况下滩区群众财产损失，根据国务院批复的《黄河流域防洪规划》，黄河水利委员会重点实施了黄河下游东坝头至陶城铺河段“二级悬河“治理工程。

2 工程建设必要性

黄河下游河道平滩流量由20世纪80年代中期以前的6000m3/s减小为3000m3/s左右［3］，中常洪水条件下即会造成大范围漫滩，同时由于黄河下游“二级悬河”河段中水河槽滩唇与临河堤脚高差大，滩地横比降大，发生大洪水时，易形成滚河、斜河或者横河，顺堤行洪冲刷堤防，威胁堤防安全，急需对二级悬河进行治理。

本工程选择东明阎潭～谢寨 (兰东滩，右岸大堤相应桩号162+200～181+740)和范县邢庙～于庄 (陆集滩，相应左岸大堤桩号126+000～139+400)二级悬河形势严重、平滩流量相对较小，发生“横河”、“斜河”和“滚河”的趋势明显的两河段，作为本次黄河下游二级悬河治理河段进行堤河治理。

本工程实施后能够降低主河槽河底平均高程，减缓二级悬河的发展;同时利用主槽泥沙淤填堤河，防止顺堤行洪威胁堤防安全;减轻下游堤防的防洪负担和河道整治难度、减轻中常洪水情况下滩区群众财产损失，维护滩区社会稳定，具有非常重要的意义，工程建设十分必要。

3 近期治理工程总布置及施工方式

本次工程内容包括堤河内耕植土开挖及临时堆存、围格堤修筑、堤河淤填、表层土盖顶以及附属工程等，主体工程主要是从黄河主河槽及嫩滩上采用挖泥船及组合泵抽取的高含沙水流通过管道输送淤填在相应的淤填区，淤填区外布置围堤，沿围堤外侧布置退水渠，淤填区内每500m修筑横向格堤一条［4］。

另外由于淤填区长度较大，淤填施工中必须进行分格，除建设围堤外还需在淤填区建设格堤;平行大堤方向为围堤，垂直大堤方向为格堤，将淤填区分为山东段42个、河南段34个分区。

4 近期治理工程引发的环境影响

4.1 生态环境影响分析

4.1.1 土地利用方式影响

该工程占地总面积为1431.13hm2，全部为临时占地，占地情况见表1。

表1 工程施工对各土地类型的占用(hm2)

工程施工前后各地类土地利用变化可能会有两种:一为仅有坑塘和未利用地转变为耕地;二为坑塘、未利用地和林地 (除工程管护范围内的防浪林)都转变为耕地。根据黄河滩区耕作模式的调查，第二种情景发生的可能性最大，本研究以情景2为基础进行分析可知:

(1)工程占地对河南滩区的土地利用影响最大，主要改变方向为增大耕地面积，减小林地面积，幅度分别达到13.4%和－8.44%。

(2)工程对堤脚处坑塘洼地水面占用比例最大，分别达77.45%和95.77%，基本能完全消除两滩区堤脚地势低洼的现状。

4.1.2 水生生态影响分析

工程取土 (沙)最主要影响来自于底泥挖掘与滩地开挖对黄河水域内的浮游植物、底栖动物和水生植物所产生的影响。

(1)浮游动植物:工程的建设及运行将会导致附近水域初级生产力水平的下降，导致浮游动植物和微生物数量的减少，减低浮游动植物的种群数量，由于施工区域河段的浮游动植物为普生性生物，工程对其影响有限。

(2)底栖动物:本工程施工方式 (包括挖泥船和泥浆泵)为河岸嫩滩或近岸处点状施工，对河床扰动面积较小，加之底栖动物属于个体小、产卵力和增殖率高等特点的选择型生物类群，工程对底栖动物影响较小。

(3)鱼类:挖泥船将导致局部水体含沙量增加30g/L左右，横向扩散至20m之外的急流区，由于大量河水稀释，可恢复至黄河自然含沙水平，挖泥船搅动河底引起的悬浮物增加对鱼类的影响范围有限，河道取沙不会造成本河段鱼类饵料的大量减少。

(4)水生生态系统稳定性:由于本工程施工期较短，不会造成所在河段物种的消亡，工程完成后，短时间内生态系统将得到恢复，工程建设对水生生态系统的稳定性影响不大。

4.1.3 陆生生态影响分析

(1)鸟类:工程占用林地面积369.48hm2，约占滩区林地总面积的7.48%，对林地内觅食鸟类生境影响不大;工程临时占用耕地占本区耕地总面积的6.59%，对鸟类的主要觅食场所影响较小;施工期将使工程区鸟类外迁、数量下降，但随着施工结束、临时占地复耕及恢复，淤填区将重新成为鸟类的觅食场所。

(2)植被:根据现场样方调查，施工区域除人工栽植的农作物和经济林等栽培作物外，还有26科60属77种自然植被。施工期内影响的植被均为广布种和常见种，项目建设虽使原有植被遭到局部损失或转移，但不会使评价区内植物群落的种类组成发生变化，工程对植被的影响较弱。另外淤填区内分布有广布种的国家二级保护植物野大豆，工程建设将占压部分野大豆现有生境，使其生物量及分布面积有所减少。

(3)陆生生态系统稳定性:对陆生生态稳定性采用线性抽样法进行了异质性的测定，并采用此方法进行预测。由于对河道的拓宽和淤填区清理，使林地和耕地频率略有降低，但在施工期内相对于8km的河道范围内来说，施工宽度仅有300～500m，且施工结束后异质性结构并未发生大的变化，仍保持原有水平，因此区内阻抗稳定性保持基本不变。

4.2 水土流失影响分析

淤填工程区和其他占地区的扰动面积大，且在施工期的扰动程度强烈，特别是淤填工程区，产生水土流失的时段较长，是项目产生水土流失的最主要区域。本次采用经验公式法预测得到项目区不同时段、不同区域的水土流失量，建设期水土流失总量为5.99万t，其中背景流失量0.90万t，新增水土流失量5.09万t。

4.3 水文情势影响分析

4.3.1 河势变化影响分析

本次研究选取了2008～2010年“二级悬河”山东东明段的河势变化图进行分析，研究表明在4000m3/s洪水条件下，河势已基本控制在该河段控导工程之内，水边线最大摆幅在870m左右，该河段主流已得到了较好控制。根据黄河水利委员会黄河水利科学研究院开展的“黄河下游二级悬河形势严峻河段实施治理工程后对二级悬河形势的改善状况”实体模型试验结果，本工程建设将使顺堤行洪流速明显降低，改善了堤根的偎水状况，减小了滩区过流量，有利于堤防的安全［5］。

4.3.2 工程取土 (沙)对水文情势的影响

根据黄河多年观测资料，天然情况下黄河下游河道多年平均淤积泥沙3.61亿 t，河床以每年0.05m～0.1m的速度抬升。

经计算取土后主河槽断面面积增加量山东段为133.6m2、河南段263.2m2，在丰水期黄河主河槽4000m3/s平滩流量情况下，水面水位下降值分别为山东段0.09m、河南段0.18m;在枯水期流量＜800m3/s时，水位基本不发生变化。

研究表明，工程在丰水期进行取土可使河道水位略有降低，对减轻洪水漫滩风险有一定的积极意义，枯水期水位基本不发生变化，不会由于工程取土引发枯水期水位降低或河槽摆动脱流而影响工程区域附近取水口引水。

4.4 淤填区退水环境影响分析

本工程对水环境影响主要是淤填区退水对引水渠水质和水量的影响以及工程对区域内沿黄取水口的影响。

4.4.1 淤填区退水

本工程淤填区退水总量约9817.25万m3，退水泥沙含量＜3g/L，退水通过淤填区边沿设置的退水渠分别进入谢寨和于庄引黄闸的滩区输水渠。

淤填区施工采用含沙水体在淤填区内自然沉降后留沙退水的方法进行，不添加促进沉降速度的絮凝剂等化学药品，取沙和输沙过程均通过密闭管道，期间不与有害物质接触，淤填退水进入引黄闸输水渠道后不会影响水质及使用功能。

於填区退水入引黄闸处设计流量分别为8.47m3/s、4.6 m3/s，均小于引黄闸的设计流量60m3/s、10m3/s，其运行由黄河河务部门统一调度。因此，不会造成引水渠中水的流量过大，导致漫出水渠。

4.4.2 取水口影响分析

本次工程涉及到的下游最近取水口有2处，分别是山东段的谢寨闸和河南段的于庄闸，与取土点的位置关系见表2。

表2 取水口与本工程取土点的关系一览表

谢寨引黄闸距离最近的取土点采用简易挖泥船，从嫩滩临水侧向嫩滩无水面开挖取土。施工通常会影响岸边20m范围内河道水体含沙量，且向下游随着泥沙沉淀，流经1km左右其水质即恢复原有水平，不会对下游1.5km处的谢寨取水口造成影响。于庄引黄闸距离最近的取土点采用绞吸式挖泥船从河床取土，其作业时局部水体含沙量将增加30g/L左右，横向扩散至20m之外急流区的高含沙水体，向下游最大距离不超过1km即恢复原有水平。因此，不会对河对岸下游1.2km处的于庄取水口造成影响。

另外工程对主河槽水文情势的影响主要是在汛期4000m3/s漫滩洪水情况下主河槽水位下降 (山东段0.09m、河南段0.18m，此时两引黄闸属于非取水期)，在枯水期800m3/s流量时主河槽水位及边界基本不发生变化，本次工程建设不会造成以上两处取水口取水困难。

4.5 土壤环境影响分析

本工程淤填区土料来自黄河主河槽及规划指导线范围内嫩滩地，底泥中各项监测因子含量与淤填区土壤基本一致，根据取土区域黄河底泥及淤填区域土壤监测结果，监测因子均能够满足《土壤环境质量标准》 (GB15618-1995)的标准限值要求。本工程淤填区河堤经治理后，在其顶部用0.5m厚可耕植土盖顶，补种防浪林、黄河大堤草皮恢复和围堤边坡撒播草籽绿化，其余交由当地农民使用。在采取上述措施后，堤河治理不会对当地土壤及农民生产造成影响。

5 可持续发展建议及对策

“二级悬河”治理工程旨在消除黄河滩区“槽高、滩低、堤根洼”的不利局面，减少黄河发生横河、滚河、斜河的几率，保障黄河下游黄淮海平原的安全。

在确保工程实施对黄河防洪安全的基础上，应采取各种必要措施将其对环境的影响降低到最低限度，使“二级悬河”治理工程成为可持续发展工程。

5.1 区域生态保护措施

生态影响避免措施:①对于工程淤填区内分布的野大豆，应执行迁地保护;②在淤区施工过程中，于淤区外划定10m宽施工限制带，施工机械及人员活动限制于此范围内，减少对临近区域的影响;施工营地应优先考虑布设于陆集、焦园、长兴集内，也可在临近施工的村庄内租用、借用群众已有设施安排生活营地，减少工程临时占地对地表植被破坏;③本工程施工过程中会清除淤填区内的防浪林，因此施工结束后，施工单位应按大堤相应防洪标准要求及时恢复防浪林。

生态影响削减措施:①淤填区施工要保留淤填区范围内的表层50cm的腐殖质土壤，工程结束后将保存的原地面表土及时回填，深度至少0.3m;②工程取土 (沙)要严格限制在设计好的施工区域范围内，减少在施工范围外活动;③施工船只应避免碰撞等事故发生，制定详细防护要求防止跑冒滴漏发生。

5.2 水土保持措施

本工程水土保持措施主要包括植物措施和临时措施，植物措施主要有补种防浪林、撒播草籽和黄河大堤草皮恢复，本项目水土保持工程量为:栽植乔木57639株，栽植灌木230555株，撒播种草112.19hm2，铺种草皮18.48hm2。临时措施工程量为:开挖临时排水沟 59.68km，土方临时开挖16711m3。

5.3 水环境保护措施

由于工程淤填区退水进入引黄闸，不会影响引水渠的水质及使用功能，本次研究重点考虑机械冲洗废水和施工人员生活废水的防护措施。

含油废水通过集水沟自流进入沉淀池。在沉淀池的入口处设置隔油板，含油废水经过隔油板自流进入水池，蓄满并投加混凝剂进行混凝吸附，停留12h到第二天进入蓄水池，作为车辆冲洗水重复使用。

生活污水经地埋式污水处理设施处理后，作为临时堆放的可耕植土的喷洒用水，以防止扬尘的产生。

6 结束语

“二级悬河”治理工程是一项重大、复杂、紧迫的任务，需要进行全面、深入、细致、缜密的研究和规划，采取一系列的技术、工程措施，由它而引起的环境影响是一个极为复杂的问题，其环境影响后果通常显现有一定的滞后过程。因此，在工程实施前，必须周密规划，科学论证，优化施工方式，对可能造成的各种环境影响问题进行深入研究，找出工程与各种环境影响之间的相互关系以及影响规律，并提出相应的环保措施及生态影响减缓恢复措施，同时根据国家的各种环境政策和环保要求，全面安排，分布实施，只有这样，对“二级悬河”治理工程的认识、评价及对策，才能更科学合理。

［1］高季章.论黄河下游河道的改造与“二级悬河”的治理［J］.中国水利水电科学研究院学报，2004，(1).

［2］杜玉海.黄河山东段二级悬河的危害及防治措施 ［J］.人民黄河，2004，26(1):5－7.

［3］岳爱芹.谈黄河下游生态防洪工程体系建设 ［J］.河南水利与南水北调，2009，(6).

［4］河南黄河勘测设计研究院和山东黄河勘测设计研究院.黄河下游东明阎潭～谢寨和范县邢庙～于庄二级悬河近期治理工程可行性研究报告［R］.2010.

［5］黄河水利科学研究院.黄河下游易发生滚河及顺堤行洪的河段预测报告［R］.2010.