东有废黄河故道、南有入淮诸河等十几条较大河道,都可设闸分流。由于黄河水
量不多,平时除几个大干流外,各分流口只能轮流放水沙淤灌;大多时关闭,各
河长期排水以降低地下水位。当洪水时,各闸齐开,全面淤灌。黄河年流量 470
亿方中,若以 300 亿分灌两岸农田,每亩按 200 方水计,只能灌 1。5 亿亩罢了。
174
每年灌溉时间每块地只轮到 10 天左右。所以各分流道大部时间是在排水。
长期过水的主要分流河道有五条:卫河或其左右洼道流向天津一带,中途分
流出海,北金堤河通马颊河和徒骇河出海,经卫河分流若干道入运河,黄河故道
入南四湖、经淮阴入淮出海,沿途分流若干道入淮及贾鲁河,过黄泛区分流入淮, 这五条水路可兼通航。
每条分流 干 线连同叉 出 的支线要 按 其淤灌面 积 算出每年 需 水总量和 每 次灌
溉时的最大水沙流率。还要按照在不损坏农作的情况下允许淹没的时间和水量,
算出最大临时沟槽蓄水量,算出最大许可通过的洪水流率。这些是设计分流闸门 和流路的必需资料。
大堤的分流闸门应按上述通过水沙流率的要求进行设计。近代水工设计技术
可以做到安全通过规定的最大流率,并准确地放出任何要求的小流率。历史上黄
河不敢设闸分流,或许是因为闸门控制洪水的工程技术较难。进一步的要求是应
控制放出的水沙中的含沙浓度和输沙率,特别是放出粗沙和细沙能按要求的成份 比例。
沙中底沙较粗,悬沙较细,愈近水面,其沙愈细。以往大堤放水闸的底槛设
得较高,在放水长久之后,闸后河床会淤积 2 米高于底槛高程。所以底槛高程控
制拉低沙槽的程度和出沙的粗细程度:底槛越高,拉沙越少,而出沙越细;底槛
越低,拉沙越多,而出沙越粗。普通的方法是先挖开大堤,按设计高程安置底槛。
也可考虑在拉沙出河槽开始的一段时间,先不设底槛,只在两侧打钢板椿控制住
水流宽度,以减省开挖堤脚的土方。待水流自然拉沙出槽达到某一稳定的分流渠
设计底高后,再浇筑底槛,并安装活动的底槛闸门,以随时控制住所需底槛高程。
在宽大的分流道上宜用一道或几道卷筒式闸门,跨度较大。在中小分流道上
可用小跨度门板式闸门,跨数较多。小水时分流取明渠水流过闸方式。闸高端宜
设胸样,以档住过高的洪水,洪水时分流用孔口泄流方式。可在胸样下设活动闸
板,以调节孔口面积和流速。兼以控制含沙浓度和悬沙底沙的成份比例。在一定
来水来沙情况下,开孔数、底槛高程和胸闸高程合起来可大致调节到某种合适的 流率及各级粒径的输沙率。
出闸渠道在近堤一段坡降很陡,在 20 公里内大致 1/1500。在拉出黄河底沙
后,坡降会逐渐减平,可能达 1/2000。纵使如此,单式断面渠道也不致大淤。所
以在这开头一段内可以设闸分出许多支线,它们循着低洼流路,轮流淤灌。例如
北金堤河可以分流到马颊河和徒骇河,黄河故道可沿途多道分流入涡河。
离堤若干公里坡降减平,就要准备沿途淤积,必须采用复式断面,淤滩刷槽。
175
只要放水控制到淹没两边滩地 20~30 厘米,并保护岸壁使不坍下来成为宽而浅的
水道,就能保证远程输送水沙,沿途只淤滩地,不淤主槽。
五、复式断面远程输送水沙的原理
根据黄河三角洲上水沙流必然沿程落淤的道理,就能肯定黄河各闸口应分流
顺势就下,一定会沿途淤灌,直到海口。但人们普遍地误认为泥沙在运行中要堵
塞水道,放水后必须耗费大量人工开挖。这是因为人们历来应用的两种水沙输送 方法是错误的。
一种错误的工程方法是用高渠系统来淤灌两边低下的土地。这是依照普通灌
溉工程的方法,沿着较高的地形开挖渠道,干支纵横,分送水沙下地。这样居高
临下地放淤,除非渠道较陡,进沙很少,从渠首起没有不淤塞的。1930 年内蒙包
头民生渠引黄灌溉,仅一次放水便淤塞而废,便是一例。
高渠临下必然淤塞的原由可分析如下:按水源所能挟带的含沙浓度 ? m 略和
m
流率 Q 成正比,相应的输沙率 Gm 则和 Q2 略成正比: G
= ? m
Q ? KQ 2 。在分灌
过程中沿途水流减少,剩下来的水流因不能挟带同比例的输沙率而落淤。例如水
=
流若被分掉一半,Q
=
1
Q ,G
1
G ,原来水流 Q 所能带走的输沙率 G
? KQ 2
1 2 1 2 m
是足以挟 带来沙 G 的: Gm》G ;但新 的流率 1 Q
2
所 能挟卅的 输沙率
= 2
2
? ? 1 1
G ? K ? 1 Q ?
1
KQ 就不足以 挟带实际 剩下来的 输沙率 G
= G = KQ 2
1 m ? 2 ? 4
1 2 2
了。即 1 KQ 2 》 1 KQ 2 ,故 G 》G
。于是落淤。
1 1m
2 4
相反的,若分流走的是复式断面的低洼排水道,则在两侧滩地上的水沙流因
水浅流缓而落淤,于是清水回注主槽,使原来的流率 Q 虽已减去了少许,Q1 ? Q ;
但主槽输沙率 G1 则因滩地落淤而大减。G1 0 , 》 0 ,这种额外的加速度冲起了床沙,刷深了河底,加大
?t ?t
了过水断面,连同其时加陡了的水面比降,使一定水位 H 的断面过水能力 Q(即
一定 H 的可排最大流率 Q)增大,所以实测资料出现有同一水位通过大于寻常的
?Q ?V
洪峰。在洪峰降股里, 《 0 , 《 0 ,减速度使泥沙落淤,沙床抬高,又恢
?t ?t
复了原先较小的过水能力。这些现象可从黄河汛期实测 H~Q 资料(例如潼关的)
里观察到,说明为什么易变河床能够通过特大的洪峰。
附带指出,洪峰升降过程中这个升股冲刷,降股落淤的道理,可以应用于启
闭分流闸门的速度,以减少下游河槽的淤积。各级分流闸门开始放水时可以徐徐
开启,以保持较长时间的主槽冲刷;但关闭时则应尽快关死,使缩短落淤时间, 减少主槽淤积量。
至于洪量,论者每虑及分流将淹没两岸大量农田,形成人为的洪灾,于是断
然排斥分流之策。这可从具体资料分析里辨明是非。据统计黄河花园口千年一遇
最大五天洪量为 70 亿立米,最大十二天洪量为 125 亿立米。兹略估其漫灌后的积
水深度。
5 天洪量 70 亿方中估计平均有 2;500 秒立米通过大河出海,另 2;500 通过各
分流口出海,合计有 5;000 秒立米,历时 5 天出海。或 70 亿洪量中有 21。6 亿方
水沙出海。其余 48。4 亿方将淤灌在三角洲上。假定因地面不平 25 万方公里中有
一半地灌不到,即灌面积为 12。5 万方公里,则 5 天内水沙落淤深度为 38。7 毫米。
估计含沙浓度 270 公斤/方,或体积浓度 10%,则淤沙厚约 4 毫米。
12 天洪量 125 亿方中估计平均有 1;500 秒立米通过大河出海,另 2;000 通过
各分流口出海,含计有 3;500 秒立米历时 12 天出海,或 125 亿洪量中有 36。3 亿
方水沙出海。其余 88。7 亿方将淤灌在三角洲上。仍假定淤灌面积占一半,则 12
天内水沙沉落深度为 71。0 毫米。若体积浓度为 10%,则淤沙量约 7。1 毫米。
上述五天内地面积水 38。7 毫米,十二天内积水 71。0 毫米,都是很浅的水深。
接通常称 24 小时降雨 50 毫米以上为暴雨,上述千年一遇的黄河洪水还不及一场
暴雨降落在派域的一半地面上,差强超过面入渗。淤灌犹嫌不足,岂能酿成水灾?
178
俗称黄河善淤、善决、善徒。察其为害,决徒起因于水沙流同时集于一口。
分流之策无非顺水之性,因势利导,将决徒分为长时期内散布到大面积土地,使 无地无时不淤,于是洪害便转为淤灌了。
为了