楊添凱，李應碩，王劍峰

（水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021）

遼河位于中國東北地區(qū)南部，是我國七大江河之一。同時遼河也是一條多沙河流，在我國的七大江河中，僅次于黃河、海河，為中國第三位，遼河下游多年平均年輸沙量達1 187.96萬t，多年平均含沙量達3.32 kg/m3，大量泥沙淤積對流域防洪、水資源開發(fā)利用和水生態(tài)環(huán)境造成了不同程度的影響，已經(jīng)成為遼河流域一個急需解決的問題。

1 遼河下游泥沙主要來源

遼河一直以來就有“東水西沙”的說法，其主要原因是受東、西側(cè)支流所流經(jīng)地區(qū)的自然情況影響。遼河東部支流流經(jīng)遼東、吉東山地，屬千山山脈、龍崗山脈和哈達嶺。該區(qū)域內(nèi)氣候濕潤、雨量充沛且多暴雨、林木茂盛、植被覆蓋較好，雖然山勢陡峭、集流速度快，但是水土流失并不嚴重。各支流侵蝕微弱，土壤侵蝕模數(shù)除東遼河、寇河及二道河上游因植被較差有輕度水土流失為500～800 t/（km2·a）之外，其他都在100～200 t/（km2·a）。因此，東部各支流水量充沛且攜帶泥沙較少。而西部各支流流經(jīng)西部黃土丘陵、沙丘草原以及半沙漠地區(qū)，氣候干旱，植被稀少，森林覆蓋率僅為13%，水土流失嚴重，土壤侵蝕模數(shù)均在500 t/（km2·a）以上。

把遼河干流的各主要支流及遼干西遼河段根據(jù)地域位置，分為東部支流及西部支流。分別統(tǒng)計東部及西部各主要支流的主要水文站1954—2004年系列的多年平均徑流量、輸沙量及含沙量進行對比，見表1。

從表1中可以看出，西部各支流除干流西遼河外，多年平均徑流量明顯小于東部各支流，東部各支流多年平均徑流量為18.09億m3，占全部徑流量的57.52%；西部各支流多年平均徑流量為13.36億m3，占全部徑流量的42.48%，若除去西遼河的徑流量，其余各支流的多年平均徑流量只有4.22億m3，占全部徑流量的13.42%。由此可以看出，東部各支流是遼河水量的主要來源。而多年平均輸沙量則與多年平均徑流量剛好相反，東部多年平均徑流量占全部的57.52%，而多年平均輸沙量則只有252.18萬t，占全部輸沙量的11.61%；西部各支流多年平均徑流量只占全部的42.48%，而多年平均輸沙量卻有1 920.26萬t，占全部輸沙量的88.39%，特別是西遼河的多年平均輸沙量多達1 320.39萬t，占全部輸沙量的60.78%。由此可以得出遼河的水沙分布規(guī)律，即“東水西沙”，除此之外，從含沙量上看，柳河新民站的多年平均含沙量高達19.58 kg/m3，說明柳河的泥沙含量非常高，雖然多年平均徑流量只有2.81億m3，水量相對較小，柳河的泥沙問題依然不可忽視。

表1 遼河干流東、西部支流水沙對比表

因此可以說遼河干流福德店以下泥沙主要有兩個來源：上游的西遼河、下游支流柳河。但在紅山水庫修建后，西遼河并無大水年份，經(jīng)過紅山水庫及各旁側(cè)水庫的調(diào)蓄，大部分水、沙均被攔截，基本不下泄至遼河福德店以下河段。由此可見，在西遼河不來大水的情況下，遼河泥沙最主要的來源是柳河。

2 遼河福德店以下干流水 沙年內(nèi)及年際分配規(guī)律

遼河干流水、沙年內(nèi)分配規(guī)律具有典型北方河流特征，即主要集中在7，8月份，全年流量變化大，在汛期的4個月來水量占全年的絕大多數(shù)，而在非汛期的6個月的來水來沙量則很小。根據(jù)對遼河干流4個水文站（通江口、鐵嶺、巨流河、六間房）統(tǒng)計，汛期的來水量分別占全年的74.29%，73.25%，73.68%，72.36%，來沙量分別占全年的89.80%，89.78%，89.87%，87.29%。而7，8月份的來水量占全年的51.57%，49.94%，50.31%，49.13%，來沙量占全年的70.71%，69.33%，66.56%，65.98%。

遼河干流水、沙年際分配則可分為4個階段。第一階段為1954—1964年，該段為豐水豐沙時段，包括4站（通江口、鐵嶺、巨流河、六間房）年輸沙量最大的年份1959年和徑流量最大的年份1954年，且其他年份的水、沙量在整個系列中也是較多的年份。第二階段為1965—1984年，此段為枯水枯沙時段，水量和沙量都相對較少，幾乎沒有較大的洪水。第三階段為1985—1999年，該時段為中水中沙時段，部分年份水量較大，同時徑流量變化也較大，在大水年份，徑流量與1954—1964年的豐水豐沙時段的大水年份徑流量所差無幾，但是徑流量小的年份又與枯水枯沙時段的枯水年徑流量差不多。與徑流量相比，該時段的輸沙量相對較小。小水年輸沙量固然很小，但是大水年的輸沙量也無法與1954—1964年時段的豐沙年相比。第四階段為2000—2004年，該時段又變?yōu)榭菟萆硶r段。比1965—1985年時段的枯水枯沙時段的來水來沙量還小，是4個時段來水來沙量最小的時段。

3 遼河福德店以下干流及主要支流泥沙特征

1960年西遼河的主要支流老哈河上修建了紅山水庫。其控制流域面積24 486 km2，占老哈河總流域面積的74%，總庫容25.6億m3，能容納1 000年一遇洪水18億m3。紅山水庫的修建，基本攔截了老哈河的泥沙，使西遼河來沙銳減。

在紅山水庫建庫以前時段（1954—1960年），鄭家屯站的多年平均來沙量達到了4 956.04萬t，是來沙量第二位的柳河新民站893.89萬t的5.54倍。因此在紅山水庫建庫前，西遼河的來沙量是遼河干流泥沙最主要的來源。而在紅山水庫建成后的年份（1961—2004年），由于紅山水庫的調(diào)節(jié)作用，使西遼河的來沙量銳減。鄭家屯站的多年平均輸沙量由建庫前的4 956.04萬t減為741.99萬t，與柳河新民站的輸沙量516.20萬t相差不多。其他站的輸沙量相對較少，因此在紅山水庫建成后，西遼河和柳河同為遼河干流泥沙的主要來源。

西遼河及柳河的泥沙問題嚴重，主要與兩條河上游兩岸植被覆蓋較差、水土流失嚴重有關(guān)。但是兩條河又各自有各自的原因。

柳河是因為鬧德海以上流域植被稀少，且暴雨在流域面上產(chǎn)沙和輸沙，造成泥沙大部分集中在大水年分。而鬧德海水庫從長時段來看，幾乎不起攔沙作用，其出庫沙量多于上游3站（通江口、鐵嶺、巨流）入庫沙量之和，而下游柳河河道承擔淤積了其出庫沙量的56%，這和鬧德海水庫采用“蓄清排渾”運用方式有關(guān)，汛期空庫敞泄排沙，和天然河道無異，大洪水時雖有滯洪淤積，但是在中、小洪水時沖刷，仍把大量泥沙帶到下游。1963年大水沖毀上游石門子等8座攔沙堰說明，小型治溝工程因其標準低而容易破壞，破壞時又把積存多年的泥沙帶到下游，擴大了災害損失。

西遼河上段紅山水庫至西安村長168 km河道，流經(jīng)沙漠丘陵地區(qū)，地表植被覆蓋差，砂質(zhì)松散，隨風移動，河道寬淺，水流湍急。由于這些特點，使得西遼河上游水土流失嚴重。特別是當遇到大水時，洪水沖刷兩岸，使本就松散的兩岸沙土大量流失，被洪水攜帶到下游，造成下游河道的大量淤積。而當水量較小時，水流挾沙力較小，泥沙沿程落淤，至遼干時泥沙大部分已經(jīng)在西遼河本身淤積。因此在水量較小時，對遼河干流的泥沙影響較小。

4 遼河泥沙問題分析

4.1 柳河泥沙及遼河柳河口以下河段泥沙問題分析

柳河泥沙主要來源于鬧德海水庫以上流域。據(jù)統(tǒng)計，扣河子河、養(yǎng)畜牧河和鐵牛河是來沙最多的3條河流?？酆幼雍由鲜T子站占鬧德海站來沙量的48%，養(yǎng)畜牧河上三家子站和鐵牛河上白廟子站占鬧德海站來沙量的45.5%。養(yǎng)畜牧河、鐵牛河是柳河流域泥沙侵蝕模數(shù)最大地區(qū)，泥沙侵蝕模數(shù)分別為5 900 t/（km2·a）和7 380 t/（km2·a）。3條河流匯入柳河后，進入柳河上唯一的大型水庫——鬧德海水庫。經(jīng)過鬧德海水庫的調(diào)節(jié)后進入彰武河段，后流經(jīng)新民河段匯入遼河干流。

每年大量泥沙從比降較陡的柳河被帶入比降較平緩的遼河，隨著河寬的加大及比降的減小，水流流速降低，挾沙能力減小。同時由于柳河洪水與遼河洪水基本不遭遇，柳河攜帶大量泥沙至遼河時，遼河本身流量較小，無足夠水量將柳河匯入的泥沙全部帶往下游，使得柳河泥沙在遼干柳河口以下河段大量落淤，導致河道內(nèi)淤積嚴重。特別是柳河口至卡力馬段河道淤積尤為嚴重。大量的淤積使得柳河口至卡力馬段河床、灘地不斷淤高，河勢游蕩，主槽擺動劇烈，危及兩岸安全。同時，柳河口由于不斷地淤積，導致遼河在柳河口處局部比降變小，加重遼、柳河來的泥沙在此處的淤積。

為保護灘地上的耕地，遼河柳河口以下修建了套堤，使一般小洪水不過套提，導致柳河口以下河段套堤臨水側(cè)灘地不斷淤高，臨、背水側(cè)高差不斷加大，產(chǎn)生灘地橫比降。同時，在修建遼河大堤時，堤腳取土，在堤腳處形成串溝，一旦發(fā)生漫套堤的大洪水，沖刷套堤背水側(cè)灘地，同時水流進入串溝淘刷堤防底部，危及大堤安全。

4.2 遼河口泥沙問題分析

對于多沙河流，河口的演變對上游有很重要的影響。1958年外遼河堵截后，遼河從雙臺子河入海，至今已經(jīng)有50多年的歷史。遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院于2004年編制了《遼河口綜合整治規(guī)劃要點報告》，其中對遼河口的演變做了初步的研究和分析，利用有限的資料，結(jié)合遙感分析了遼河口水動力環(huán)境特點，從宏觀上勾勒了遼河口近幾十年來灘槽的演變歷程及其演變趨勢，并對河口段河道的平面演變和沖淤變化規(guī)律、河床淤積的原因、泥沙來源等問題做了初步分析。結(jié)合遼河口綜合整治《要點報告》遼河口目前存在以下幾個問題亟待解決。

1）遼河口沒有長期的潮汐觀測站，缺少沿海泥沙、沉積物取樣和地形的實測資料，制約了遼河口研究和規(guī)劃工作的深入。

2）遼河口屬于仍在發(fā)育階段的淤積型河口，與黃河口、海河口相比，淤積發(fā)展的速率較慢，雖然有進一步惡化的趨勢，但其自然修復的能力還是比較樂觀。目前，對遼河口影響較大的主要因素是人類建設(shè)活動，如灘涂圍墾和淺海石油的開采。

3）盤山閘對下游河道影響較大。在大水年份，盤山閘開閘泄洪，上游的水沙進入庫區(qū)后沖刷庫區(qū)內(nèi)河道，把淤積在庫區(qū)內(nèi)的泥沙沖往下游河口。當泥沙進入河口處時，受海水的頂托作用，流速減小，上游來的泥沙大量落淤。但由于水量較大，在主槽內(nèi)沖出一條深槽。在小水年，盤山閘關(guān)閘蓄水，上游水沙被攔截在盤山閘庫區(qū)內(nèi)，使得上游來的泥沙幾乎全部淤積在庫區(qū)內(nèi)，而閘下河道由于得不到上游下泄徑流的“助推”，漲潮帶進的泥沙大部分淤積在閘下河道，遼河口處的泥沙不斷被潮水沖往閘下，使得遼河口斷面在小水年份時略有沖大。

4.3 西遼河泥沙問題分析

紅山水庫建成后，西遼河下泄至下游遼河的水、沙量銳減，究其原因：一方面與紅山水庫的蓄洪運用有很大關(guān)系，另一方面則是水庫建成后的40多年間，西遼河水、沙系列偏枯。在沒有大洪水的情況下，通過西遼河干、支流上的水庫的調(diào)節(jié)基本可以控制西遼河的水、沙不下泄至福德店以下遼河干流，使大部分泥沙淤積庫區(qū)及西遼河下游河道。因此近40多年，遼河受西遼河來沙的影響相對較小。但是這樣不能說明西遼河的泥沙已經(jīng)得到完全控制，原因是在紅山水庫建成后，水、沙系列偏枯，無法驗證來大洪水是否會對遼河產(chǎn)生較大影響。一旦遇到大洪水，如紅山水庫及旁側(cè)水庫無法完全調(diào)節(jié)，則西遼河來的泥沙將大量下泄至遼河福德店以下河段，將加重遼河淤積。

5 遼河泥沙治理思路及措施

根據(jù)不同河段的不同特點，遼河泥沙治理也應采取不同的措施。對于上游產(chǎn)沙區(qū)，治理應以水土保持措施及上游攔蓄工程為主；對于中下游應采取疏導措施，使上游來的泥沙可以順利地下泄至河口。

5.1 遼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遼、柳河下游泥沙淤積的主要原因。柳河水土流失治理已開展多年，并取得了一定的成效。但以往對柳河上游水土流失治理主要側(cè)重于坡面侵蝕的治理，對于另一主要侵蝕形式—溝道侵蝕的治理較少。1983年開展的小流域綜合治理包括一些小溝道的溝頭防護、谷坊工程，而幾萬條溝壑沒有納入統(tǒng)一規(guī)劃和治理。觀測資料表明，黃土丘陵區(qū)水土流失泥沙量約有60%左右來自侵蝕溝。要控制柳河水土流失，對于溝道侵蝕的治理勢在必行。溝道治理工程普遍防洪標準低，對于解放前修建的8座攔沙堰在1963年大洪水時全部被沖壞，大量被攔在攔沙堰中的泥沙被洪水沖至下游。因此，在中、小水年份溝道治理工程攔沙效果明顯，但是在大水年一旦溝道工程被沖垮，泥沙集中下泄，可能造成更大的破壞。

扣河子河和養(yǎng)畜牧河是柳河泥沙的主要來源，建議在扣河子河和養(yǎng)畜牧河上修建顏家水庫和噶海山水庫攔截泥沙。據(jù)統(tǒng)計，扣河子河和養(yǎng)畜牧河上的石門子和三家子站多年平均輸沙量分別為575.11萬t和378.15萬t。顏家水庫和噶海山水庫的排沙比分別按16%和5%計算，顏家水庫和噶海山水庫每年攔截的泥沙量為483.09萬t和367.79萬t，每年僅102.38萬t的泥沙從扣子河和養(yǎng)畜牧河進入柳河。加上鐵牛河的196.36萬t泥沙，從上游支流進入柳河干流的泥沙僅298.74萬t，進入柳河的泥沙年均減少850.88萬t。在水庫的運用年限內(nèi)，可以大幅減少進入柳河下游及遼河柳河口以下河段的泥沙。同時，還可以考慮顏家水庫、噶海山水庫與鬧德海水庫進行聯(lián)合調(diào)度，削減洪峰，提高柳河干流的防洪標準。增加鬧德海水庫的蓄水時間，加大鬧德海水庫的供水量，促進兩岸的工、農(nóng)業(yè)發(fā)展。

5.2 遼河口泥沙治理思路及措施

由于目前遼河口缺少實測資料，制約了遼河口研究和規(guī)劃工作的深入。遼河口泥沙治理應從基礎(chǔ)工作和管理入手：1）建立河口觀測站，為深入研究遼河口工作準備必須的資料；2）利用數(shù)學模型對遼河口的沖淤變化規(guī)律進行分析，制定較為適合的整治線，為今后遼河口規(guī)劃提供依據(jù)；3）針對盤山閘運行方式對下游河口段河道沖淤演變規(guī)律影響較大的特點，建立數(shù)學或物理模型，深入研究盤山閘的運用方式與下游河道沖淤變化間的規(guī)律，制定合理的水閘運用方式；4）完善遼河口管理制度，加強各部門的協(xié)調(diào)工作，對遼河口進行合理開發(fā)利用，避免因修建工程使遼河口加速惡化，破壞遼河原有的沖淤演變規(guī)律，使河道向單向淤積型發(fā)展。

5.3 西遼河泥沙治理思路及措施

遼河柳河口以上河段主要受西遼河泥沙的影響。紅山水庫修建后，由于水庫調(diào)節(jié)、上游用水量增大和來水較少等原因，西遼河水沙系類明顯減小，鄭家屯站多年平均輸沙量只有建庫前的1/6左右。但是由于建庫后并無大水年，因此系列不具代表性，一旦遭遇大洪水，紅山水庫及旁側(cè)水庫無法調(diào)節(jié)時，無法預測西遼河會攜帶多少泥沙至下游遼河。特別是由于西遼河水沙系列處于40年左右的偏枯時段，河流挾沙力較小，泥沙部分淤積在西遼河下游，河床易沖刷，一旦遭遇場大洪水勢必會沖刷河床，攜帶大量泥沙至下游遼河。

紅山水庫在達到淤積年限后，庫容淤損嚴重，水庫為了保持一定興利庫容，有可能改變運行方式，而其具體是否會對遼河造成影響目前還無法預測。因此，建議針對西遼河進行分析，建立數(shù)學或物理模型對西遼河的來水來沙進行定量分析，進而評估大洪水時，西遼河泥沙對遼河福德店以下河段的沖淤影響。

5.4 水庫聯(lián)合調(diào)度可行性研究

由于遼河與柳河洪水不遭遇，柳河洪水下泄至遼河后，沒有足夠的水量把泥沙帶到下游，導致遼河柳河口至卡力馬及盤山閘閘上、閘下河段淤積嚴重，使該河段的過流能力下降，降低了河道兩岸堤防的防洪標準。為了減少這兩段的淤積，建議對遼河干及主要支流水庫的聯(lián)合調(diào)度進行可行性研究。人為制造適合的洪峰，緩解遼河柳河口河段及盤山閘閘上、閘下河道的淤積問題，避免因大量的淤積導致該河段淤死，阻塞洪水下泄，抬高洪水水位，導致洪水漫堤。

遼河流域干流及主要支流水庫的聯(lián)合調(diào)度是一個十分復雜的問題，可分兩個階段進行：第一階段確定沖開淤積河段的水量，評價上游來水是否有足夠水量下泄，且是否經(jīng)濟；第二階段是如何通過遼河干、支流各主要水庫進行聯(lián)合調(diào)度，制造出適合的來水來沙條件，以保證能夠順利地沖大淤積嚴重段的河道，增加淤積嚴重河段的過流能力。