辽河下游泥沙分析及治理措施研究

杨添凯，李应硕，王剑峰

（水利部松辽水利委员会，吉林 长春 130021）

辽河位于中国东北地区南部，是我国七大江河之一。同时辽河也是一条多沙河流，在我国的七大江河中，仅次于黄河、海河，为中国第三位，辽河下游多年平均年输沙量达1 187.96万t，多年平均含沙量达3.32 kg/m3，大量泥沙淤积对流域防洪、水资源开发利用和水生态环境造成了不同程度的影响，已经成为辽河流域一个急需解决的问题。

1 辽河下游泥沙主要来源

辽河一直以来就有“东水西沙”的说法，其主要原因是受东、西侧支流所流经地区的自然情况影响。辽河东部支流流经辽东、吉东山地，属千山山脉、龙岗山脉和哈达岭。该区域内气候湿润、雨量充沛且多暴雨、林木茂盛、植被覆盖较好，虽然山势陡峭、集流速度快，但是水土流失并不严重。各支流侵蚀微弱，土壤侵蚀模数除东辽河、寇河及二道河上游因植被较差有轻度水土流失为500～800 t/（km2·a）之外，其他都在100～200 t/（km2·a）。因此，东部各支流水量充沛且携带泥沙较少。而西部各支流流经西部黄土丘陵、沙丘草原以及半沙漠地区，气候干旱，植被稀少，森林覆盖率仅为13%，水土流失严重，土壤侵蚀模数均在500 t/（km2·a）以上。

把辽河干流的各主要支流及辽干西辽河段根据地域位置，分为东部支流及西部支流。分别统计东部及西部各主要支流的主要水文站1954—2004年系列的多年平均径流量、输沙量及含沙量进行对比，见表1。

从表1中可以看出，西部各支流除干流西辽河外，多年平均径流量明显小于东部各支流，东部各支流多年平均径流量为18.09亿m3，占全部径流量的57.52%；西部各支流多年平均径流量为13.36亿m3，占全部径流量的42.48%，若除去西辽河的径流量，其余各支流的多年平均径流量只有4.22亿m3，占全部径流量的13.42%。由此可以看出，东部各支流是辽河水量的主要来源。而多年平均输沙量则与多年平均径流量刚好相反，东部多年平均径流量占全部的57.52%，而多年平均输沙量则只有252.18万t，占全部输沙量的11.61%；西部各支流多年平均径流量只占全部的42.48%，而多年平均输沙量却有1 920.26万t，占全部输沙量的88.39%，特别是西辽河的多年平均输沙量多达1 320.39万t，占全部输沙量的60.78%。由此可以得出辽河的水沙分布规律，即“东水西沙”，除此之外，从含沙量上看，柳河新民站的多年平均含沙量高达19.58 kg/m3，说明柳河的泥沙含量非常高，虽然多年平均径流量只有2.81亿m3，水量相对较小，柳河的泥沙问题依然不可忽视。

表1 辽河干流东、西部支流水沙对比表

因此可以说辽河干流福德店以下泥沙主要有两个来源：上游的西辽河、下游支流柳河。但在红山水库修建后，西辽河并无大水年份，经过红山水库及各旁侧水库的调蓄，大部分水、沙均被拦截，基本不下泄至辽河福德店以下河段。由此可见，在西辽河不来大水的情况下，辽河泥沙最主要的来源是柳河。

2 辽河福德店以下干流水 沙年内及年际分配规律

辽河干流水、沙年内分配规律具有典型北方河流特征，即主要集中在7，8月份，全年流量变化大，在汛期的4个月来水量占全年的绝大多数，而在非汛期的6个月的来水来沙量则很小。根据对辽河干流4个水文站（通江口、铁岭、巨流河、六间房）统计，汛期的来水量分别占全年的74.29%，73.25%，73.68%，72.36%，来沙量分别占全年的89.80%，89.78%，89.87%，87.29%。而7，8月份的来水量占全年的51.57%，49.94%，50.31%，49.13%，来沙量占全年的70.71%，69.33%，66.56%，65.98%。

辽河干流水、沙年际分配则可分为4个阶段。第一阶段为1954—1964年，该段为丰水丰沙时段，包括4站（通江口、铁岭、巨流河、六间房）年输沙量最大的年份1959年和径流量最大的年份1954年，且其他年份的水、沙量在整个系列中也是较多的年份。第二阶段为1965—1984年，此段为枯水枯沙时段，水量和沙量都相对较少，几乎没有较大的洪水。第三阶段为1985—1999年，该时段为中水中沙时段，部分年份水量较大，同时径流量变化也较大，在大水年份，径流量与1954—1964年的丰水丰沙时段的大水年份径流量所差无几，但是径流量小的年份又与枯水枯沙时段的枯水年径流量差不多。与径流量相比，该时段的输沙量相对较小。小水年输沙量固然很小，但是大水年的输沙量也无法与1954—1964年时段的丰沙年相比。第四阶段为2000—2004年，该时段又变为枯水枯沙时段。比1965—1985年时段的枯水枯沙时段的来水来沙量还小，是4个时段来水来沙量最小的时段。

3 辽河福德店以下干流及主要支流泥沙特征

1960年西辽河的主要支流老哈河上修建了红山水库。其控制流域面积24 486 km2，占老哈河总流域面积的74%，总库容25.6亿m3，能容纳1 000年一遇洪水18亿m3。红山水库的修建，基本拦截了老哈河的泥沙，使西辽河来沙锐减。

在红山水库建库以前时段（1954—1960年），郑家屯站的多年平均来沙量达到了4 956.04万t，是来沙量第二位的柳河新民站893.89万t的5.54倍。因此在红山水库建库前，西辽河的来沙量是辽河干流泥沙最主要的来源。而在红山水库建成后的年份（1961—2004年），由于红山水库的调节作用，使西辽河的来沙量锐减。郑家屯站的多年平均输沙量由建库前的4 956.04万t减为741.99万t，与柳河新民站的输沙量516.20万t相差不多。其他站的输沙量相对较少，因此在红山水库建成后，西辽河和柳河同为辽河干流泥沙的主要来源。

西辽河及柳河的泥沙问题严重，主要与两条河上游两岸植被覆盖较差、水土流失严重有关。但是两条河又各自有各自的原因。

柳河是因为闹德海以上流域植被稀少，且暴雨在流域面上产沙和输沙，造成泥沙大部分集中在大水年分。而闹德海水库从长时段来看，几乎不起拦沙作用，其出库沙量多于上游3站（通江口、铁岭、巨流）入库沙量之和，而下游柳河河道承担淤积了其出库沙量的56%，这和闹德海水库采用“蓄清排浑”运用方式有关，汛期空库敞泄排沙，和天然河道无异，大洪水时虽有滞洪淤积，但是在中、小洪水时冲刷，仍把大量泥沙带到下游。1963年大水冲毁上游石门子等8座拦沙堰说明，小型治沟工程因其标准低而容易破坏，破坏时又把积存多年的泥沙带到下游，扩大了灾害损失。

西辽河上段红山水库至西安村长168 km河道，流经沙漠丘陵地区，地表植被覆盖差，砂质松散，随风移动，河道宽浅，水流湍急。由于这些特点，使得西辽河上游水土流失严重。特别是当遇到大水时，洪水冲刷两岸，使本就松散的两岸沙土大量流失，被洪水携带到下游，造成下游河道的大量淤积。而当水量较小时，水流挟沙力较小，泥沙沿程落淤，至辽干时泥沙大部分已经在西辽河本身淤积。因此在水量较小时，对辽河干流的泥沙影响较小。

4 辽河泥沙问题分析

4.1 柳河泥沙及辽河柳河口以下河段泥沙问题分析

柳河泥沙主要来源于闹德海水库以上流域。据统计，扣河子河、养畜牧河和铁牛河是来沙最多的3条河流。扣河子河上石门子站占闹德海站来沙量的48%，养畜牧河上三家子站和铁牛河上白庙子站占闹德海站来沙量的45.5%。养畜牧河、铁牛河是柳河流域泥沙侵蚀模数最大地区，泥沙侵蚀模数分别为5 900 t/（km2·a）和7 380 t/（km2·a）。3条河流汇入柳河后，进入柳河上唯一的大型水库——闹德海水库。经过闹德海水库的调节后进入彰武河段，后流经新民河段汇入辽河干流。

每年大量泥沙从比降较陡的柳河被带入比降较平缓的辽河，随着河宽的加大及比降的减小，水流流速降低，挟沙能力减小。同时由于柳河洪水与辽河洪水基本不遭遇，柳河携带大量泥沙至辽河时，辽河本身流量较小，无足够水量将柳河汇入的泥沙全部带往下游，使得柳河泥沙在辽干柳河口以下河段大量落淤，导致河道内淤积严重。特别是柳河口至卡力马段河道淤积尤为严重。大量的淤积使得柳河口至卡力马段河床、滩地不断淤高，河势游荡，主槽摆动剧烈，危及两岸安全。同时，柳河口由于不断地淤积，导致辽河在柳河口处局部比降变小，加重辽、柳河来的泥沙在此处的淤积。

为保护滩地上的耕地，辽河柳河口以下修建了套堤，使一般小洪水不过套提，导致柳河口以下河段套堤临水侧滩地不断淤高，临、背水侧高差不断加大，产生滩地横比降。同时，在修建辽河大堤时，堤脚取土，在堤脚处形成串沟，一旦发生漫套堤的大洪水，冲刷套堤背水侧滩地，同时水流进入串沟淘刷堤防底部，危及大堤安全。

4.2 辽河口泥沙问题分析

对于多沙河流，河口的演变对上游有很重要的影响。1958年外辽河堵截后，辽河从双台子河入海，至今已经有50多年的历史。辽宁省水利水电勘测设计研究院于2004年编制了《辽河口综合整治规划要点报告》，其中对辽河口的演变做了初步的研究和分析，利用有限的资料，结合遥感分析了辽河口水动力环境特点，从宏观上勾勒了辽河口近几十年来滩槽的演变历程及其演变趋势，并对河口段河道的平面演变和冲淤变化规律、河床淤积的原因、泥沙来源等问题做了初步分析。结合辽河口综合整治《要点报告》辽河口目前存在以下几个问题亟待解决。

1）辽河口没有长期的潮汐观测站，缺少沿海泥沙、沉积物取样和地形的实测资料，制约了辽河口研究和规划工作的深入。

2）辽河口属于仍在发育阶段的淤积型河口，与黄河口、海河口相比，淤积发展的速率较慢，虽然有进一步恶化的趋势，但其自然修复的能力还是比较乐观。目前，对辽河口影响较大的主要因素是人类建设活动，如滩涂围垦和浅海石油的开采。

3）盘山闸对下游河道影响较大。在大水年份，盘山闸开闸泄洪，上游的水沙进入库区后冲刷库区内河道，把淤积在库区内的泥沙冲往下游河口。当泥沙进入河口处时，受海水的顶托作用，流速减小，上游来的泥沙大量落淤。但由于水量较大，在主槽内冲出一条深槽。在小水年，盘山闸关闸蓄水，上游水沙被拦截在盘山闸库区内，使得上游来的泥沙几乎全部淤积在库区内，而闸下河道由于得不到上游下泄径流的“助推”，涨潮带进的泥沙大部分淤积在闸下河道，辽河口处的泥沙不断被潮水冲往闸下，使得辽河口断面在小水年份时略有冲大。

4.3 西辽河泥沙问题分析

红山水库建成后，西辽河下泄至下游辽河的水、沙量锐减，究其原因：一方面与红山水库的蓄洪运用有很大关系，另一方面则是水库建成后的40多年间，西辽河水、沙系列偏枯。在没有大洪水的情况下，通过西辽河干、支流上的水库的调节基本可以控制西辽河的水、沙不下泄至福德店以下辽河干流，使大部分泥沙淤积库区及西辽河下游河道。因此近40多年，辽河受西辽河来沙的影响相对较小。但是这样不能说明西辽河的泥沙已经得到完全控制，原因是在红山水库建成后，水、沙系列偏枯，无法验证来大洪水是否会对辽河产生较大影响。一旦遇到大洪水，如红山水库及旁侧水库无法完全调节，则西辽河来的泥沙将大量下泄至辽河福德店以下河段，将加重辽河淤积。

5 辽河泥沙治理思路及措施

根据不同河段的不同特点，辽河泥沙治理也应采取不同的措施。对于上游产沙区，治理应以水土保持措施及上游拦蓄工程为主；对于中下游应采取疏导措施，使上游来的泥沙可以顺利地下泄至河口。

5.1 辽河柳河口以下河段及柳河泥沙治理思路及措施

柳河上游的水土流失是辽、柳河下游泥沙淤积的主要原因。柳河水土流失治理已开展多年，并取得了一定的成效。但以往对柳河上游水土流失治理主要侧重于坡面侵蚀的治理，对于另一主要侵蚀形式—沟道侵蚀的治理较少。1983年开展的小流域综合治理包括一些小沟道的沟头防护、谷坊工程，而几万条沟壑没有纳入统一规划和治理。观测资料表明，黄土丘陵区水土流失泥沙量约有60%左右来自侵蚀沟。要控制柳河水土流失，对于沟道侵蚀的治理势在必行。沟道治理工程普遍防洪标准低，对于解放前修建的8座拦沙堰在1963年大洪水时全部被冲坏，大量被拦在拦沙堰中的泥沙被洪水冲至下游。因此，在中、小水年份沟道治理工程拦沙效果明显，但是在大水年一旦沟道工程被冲垮，泥沙集中下泄，可能造成更大的破坏。

扣河子河和养畜牧河是柳河泥沙的主要来源，建议在扣河子河和养畜牧河上修建颜家水库和噶海山水库拦截泥沙。据统计，扣河子河和养畜牧河上的石门子和三家子站多年平均输沙量分别为575.11万t和378.15万t。颜家水库和噶海山水库的排沙比分别按16%和5%计算，颜家水库和噶海山水库每年拦截的泥沙量为483.09万t和367.79万t，每年仅102.38万t的泥沙从扣子河和养畜牧河进入柳河。加上铁牛河的196.36万t泥沙，从上游支流进入柳河干流的泥沙仅298.74万t，进入柳河的泥沙年均减少850.88万t。在水库的运用年限内，可以大幅减少进入柳河下游及辽河柳河口以下河段的泥沙。同时，还可以考虑颜家水库、噶海山水库与闹德海水库进行联合调度，削减洪峰，提高柳河干流的防洪标准。增加闹德海水库的蓄水时间，加大闹德海水库的供水量，促进两岸的工、农业发展。

5.2 辽河口泥沙治理思路及措施

由于目前辽河口缺少实测资料，制约了辽河口研究和规划工作的深入。辽河口泥沙治理应从基础工作和管理入手：1）建立河口观测站，为深入研究辽河口工作准备必须的资料；2）利用数学模型对辽河口的冲淤变化规律进行分析，制定较为适合的整治线，为今后辽河口规划提供依据；3）针对盘山闸运行方式对下游河口段河道冲淤演变规律影响较大的特点，建立数学或物理模型，深入研究盘山闸的运用方式与下游河道冲淤变化间的规律，制定合理的水闸运用方式；4）完善辽河口管理制度，加强各部门的协调工作，对辽河口进行合理开发利用，避免因修建工程使辽河口加速恶化，破坏辽河原有的冲淤演变规律，使河道向单向淤积型发展。

5.3 西辽河泥沙治理思路及措施

辽河柳河口以上河段主要受西辽河泥沙的影响。红山水库修建后，由于水库调节、上游用水量增大和来水较少等原因，西辽河水沙系类明显减小，郑家屯站多年平均输沙量只有建库前的1/6左右。但是由于建库后并无大水年，因此系列不具代表性，一旦遭遇大洪水，红山水库及旁侧水库无法调节时，无法预测西辽河会携带多少泥沙至下游辽河。特别是由于西辽河水沙系列处于40年左右的偏枯时段，河流挟沙力较小，泥沙部分淤积在西辽河下游，河床易冲刷，一旦遭遇场大洪水势必会冲刷河床，携带大量泥沙至下游辽河。

红山水库在达到淤积年限后，库容淤损严重，水库为了保持一定兴利库容，有可能改变运行方式，而其具体是否会对辽河造成影响目前还无法预测。因此，建议针对西辽河进行分析，建立数学或物理模型对西辽河的来水来沙进行定量分析，进而评估大洪水时，西辽河泥沙对辽河福德店以下河段的冲淤影响。

5.4 水库联合调度可行性研究

由于辽河与柳河洪水不遭遇，柳河洪水下泄至辽河后，没有足够的水量把泥沙带到下游，导致辽河柳河口至卡力马及盘山闸闸上、闸下河段淤积严重，使该河段的过流能力下降，降低了河道两岸堤防的防洪标准。为了减少这两段的淤积，建议对辽河干及主要支流水库的联合调度进行可行性研究。人为制造适合的洪峰，缓解辽河柳河口河段及盘山闸闸上、闸下河道的淤积问题，避免因大量的淤积导致该河段淤死，阻塞洪水下泄，抬高洪水水位，导致洪水漫堤。

辽河流域干流及主要支流水库的联合调度是一个十分复杂的问题，可分两个阶段进行：第一阶段确定冲开淤积河段的水量，评价上游来水是否有足够水量下泄，且是否经济；第二阶段是如何通过辽河干、支流各主要水库进行联合调度，制造出适合的来水来沙条件，以保证能够顺利地冲大淤积严重段的河道，增加淤积严重河段的过流能力。