维普资讯 http://www.cqvip.com 第２９卷第７期 人民黄河 Ｖｏ１．２９．Ｎｏ．７ ２００７年７月 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ Ｊｕ１．，２００７ 【综合】 影响黄河悬河稳定性的地质因素分析 邵养涛 （中国地质大学，湖北武汉４３００７４） 摘要：从黄河下游地质构造格局方面来看，影响黄河悬河稳定性的地质因素主要有：近代和现代沉降中心决定黄河行 河范围；黄河下游穿黄与临黄断裂影响堤防安全；构造单元影响河道的输沙和淤积等。活动性断裂与黄河的交汇处、构 造单元的交接部位，往往是地质活动较频繁部位，应是黄河防洪的重点地段。 关键词：地质因素；构造单元；断裂；悬河稳定性；黄河 中图分类号：ＴＶ８８２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１３７９（２００７）０７—０００１－０２ 黄河自古就具善淤、善徙、善决之特点。有史记载以来，下 向活动断裂，以及由此形成的坳陷或地堑中心带，与活动断裂 游决溢达１ ５００次之多，改道２６次，其中大改道５次。黄河下 配合决定了各历史时期的行河范围。当然，黄河进入下游后的 游现行河道１８７５—１９３８年间地上河两岸大堤决口１１６次。影 淤积速率大于构造沉降速率，加上人工对河流施加的影响，使 响黄河下游决溢改道的因素较多，据各方面专家研究，主要可 构造活动对河流的控制作用显现不出来，但纵观整个下游区黄 归纳为：河流高含泥沙，使下游淤积成悬河；自然或人工节点控 河沉积物的厚度就可看出，其凹陷区的厚度远大于凸起区，说 导、不良地貌等使游荡型水流在粉土质敏感性河床上易形成斜 明新构造运动对行河范围具有一定的导控作用。 河、横河；为御敌或保护重要政治经济中心而人工决溢导流；灾 害性降雨产生高含泥沙大洪水导致决溢；新构造运动，尤其是 ２穿黄与Ｉｌ笛黄断裂对悬河稳定性的影响 第四纪以来仍在活动的断裂、近代及现代的沉降或隆起、地震 黄河下游地区断裂均为隐伏状，主要为北北东向、北西向 活动等；海平面升降引起的侵蚀基准面的变化，从而造成的侵蚀 和近东西向。对悬河稳定性产生影响的主要是那些深、大活动 或淤积对河床稳定的影响等。笔者从研究黄河下游地质构造格局 性断裂，尤其是穿黄、邻黄活动性断裂，其活动性对堤防工程地 入手，分析影响黄河下游悬河稳定性的地质因素。 基稳定危害较大。北北东向断裂主要有聊兰断裂、太行山东麓 １近代与现代沉降中心决定行河范围 断裂、长垣断裂、黄河断裂、曹县断裂等；北西向断裂主要有新 乡一商丘断裂、老鸦陈断裂；近东西向断裂主要有郑州一兰考 华北坳陷是中新生代形成的坳陷盆地，自形成以来处于总 断裂、郑汴断裂、菏泽断裂、郓城断裂等。 体沉降状态，但沉降速率因时、因地有所差异，沉降时间长、速 上述穿越和临近黄河的深、大断裂，新生代以来一直处于 率大的区域为相对坳陷区，相对坳陷而抬升的区域为隆起区。 活动状态，时强时弱并持续至今。断裂活动方式主要有突变式 黄河在地史时期和历史时期多沿坳陷中心行河。有史记载以 和渐变式两种。 来，北东方向行河时间远较南东向行河时间长，其原因是华北 ２。ｌ断裂突变活动 坳陷北段沉降速率大于南段，同时自晚更新世以来，渤海沿岸 突变即灾变，其表现为地震活动。当深部构造活动引起能 沉降速率大于黄海沿岸，１１万年以来沧州一带平均沉降量为 量聚集达到最大限度时，则地壳产生急剧破坏变形，以突然爆 ０．５ ｍｍ／ａ，而徐州以东基本稳定。１９５１～１９８２年地形变测量显 发式释放能量，即产生强烈地震。黄河下游地区多次发生６级 示，渤海沿岸沉降速率为３～３０ ｍｍ／ａ，而苏北黄海沿岸沉降速 以上的破坏性地震，其大多数地震都与前述活动性断裂有关。 率仅为１～２ ｍｍ／ａ，沉降速率大对于行河排沙有利，所以自晚 震中均位于断裂交汇部位、断裂带或附近，地震对附近建筑物 更新世以来黄河入渤海时间远远大于入黄海时间，华北平原北 都造成较大的破坏。 段黄河堆积物厚度大于南段也证明了这一点。黄河现河道除 发生于１９３７年８月１日４时３５分的菏泽地震，为７级；当 范县一济南段穿越鲁西台隆外，其他河段基本沿沉降速率大的 日１８时４１分又发生一次６．７５级地震。震中位于聊兰断裂南 济源一开封坳陷、东明断陷、济阳坳陷的沉降中心地带行河。 国家地震局第一地形变监测中心１９５１～１９８６年地壳垂直 收稿日期：２００７—０３－０２ 变形值的资料（１：４００万中国地形垂直形变速率图，１９９２）显 基金项目：中国地质调查局国土资源大调查项目（１９９９１６０００１１８）。 示，黄河下游沿黄地带除泰山隆起和内黄隆起上升外，其他地 作者简介：邵养涛（１９６４一），男，河南清丰人，高级工程师，博士 段均为下降。因此，新构造运动活动强烈的沉降带或发育的顺 研究生，主要研究方向为环境地质及钻探工艺学。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・２・ 人民黄河 ２００７正 段之北西向压剪性断裂带上。两次震中相距很近，菏泽、东明 为极震和严重破坏区，地表产生大量地裂缝，宽者达１ ｍ，并造 成大量人员伤亡和房屋倒塌。据黄委调查资料，这次地震波及 灾害性洪水有直接关系，可是还应与这种不良的构造条件有很 大关系。现河道穿越鲁西隆起和泰山隆起段与明清河道穿越 徐淮隆起段具有很大的相似性，且存在的问题也相同。所以， 该河段对其上游河道稳定性的潜在威胁是不容忽视的。 到黄河大堤东明一旧城段，地震烈度为Ⅶ度，地震时在高村、冷 寨、祥寨、黄庄等地的大堤背河堤脚，均发生喷水冒沙现象，高 村堤脚产生宽２０—３０ ｃｍ，长２００ ｍ的裂缝。张口大堤也发现 ３．２凸起对河道输沙的阻滞作用 黄河下游以聊兰断裂为界，西侧为强烈沉降的东明断陷和 裂缝现象。这次地震造成沿黄的封丘、长垣、高唐、朝城、寿张、 东阿、东平、开封等地的部分房屋倒塌。 发生于１９６９年７月１８日１３时２４分的渤海地震，为７．４ 级，震中位于沂沭断裂和北东向渤海断裂的交汇处，震源深 ４０～５０ ｋｍ。垦利、利津等地出现地裂下沉，涌水喷沙，地裂缝 长０．５～３ ｋｍ，宽１０～５０ ｃｍ，密集成带，而且黄河河口段大堤上 数处发现裂缝、滑塌、下沉等严重破坏现象，裂缝既有横向裂 缝，也有纵向裂缝，背河洼地地震时地面喷水冒沙密集，均为沙 土液化造成。 另外，发生于１９８３年１１月７日的菏泽５．９级地震，也使附 近黄河大堤产生裂缝。 ２．２断裂渐变活动 断裂的渐变即蠕变。华北坳陷的基底由结晶岩组成，为刚 性体，而区内新生代以来的构造应力场为张应力场，故构造活 动以张裂活动为主。因此，黄河下游穿黄、邻黄深、大活动断裂 性质多为张性或张剪性。所以，也有学者称华北盆地为裂谷盆 地。这些深、大断裂首先发生于地壳深部，随着时问推移和多 期继承性活动，渐次上延至地表，形成地裂缝，影响堤防稳定。 据分析，有史记载以来黄河的５次大改道，均位于活动大 断裂与派生断裂的交汇部位或压剪性断裂带上。这说明断裂 活动对古河道稳定性所造成的灾难性破坏和影响是毋庸置疑 的。同样，现黄河下游河道多处被活动大断裂切割，其对悬河 稳定性潜在威胁和影响也是不容忽视的。 ３构造单元对悬河稳定性影响 黄河下游地区大地构造单元分区属中朝准地台中的华北 台坳和鲁西中台隆。根据其构造特征又可分为次一级的隆起 和坳陷，其中与黄河演化有关的主要有济源一开封坳陷、东明 断陷、内黄隆起、临清坳陷、黄骅坳陷、济阳坳陷、沧县隆起、埕 宁隆起、鲁西隆起、通许隆起、周口坳陷、徐淮隆起等。黄河现 流路自孟津宁嘴出山后进入济源一开封坳陷，至东坝头转向东 北依次通过东明断陷、鲁西隆起、济阳坳陷后入渤海。 ３．１ 台隆对河道稳定性的影响 黄河流经东明断陷，于鄄城董口进入鲁西隆起，故而河道 自高村便开始变窄，至耿山口受泰山隆起影响，河道突然收缩， 宽仅４００～５００ ｍ，且弯曲度大，由高村以上的游荡型宽河道转 为弯曲型河流。因此，黄河在此流量锐减，排洪能力大为降低， 成为黄河下游的卡口河段。 该现象与明清故道脱离开封坳陷而穿越徐淮隆起所引起 河流特性突变的性状极为相似，结果造成明清河道虽屡治而不 愈，徐州以上河段决溢不断，最终酿成铜瓦厢决口改道。虽然 这次大改道与当时的政治腐败、经济落后和恶劣的气候条件及 开封坳陷，东侧（下游）为相对抬升的菏泽凸起。两者近期年均 地壳垂直形变速率绝对值达９ ｍｍ。据黄委两岸大堤水准测量 资料得出的垂直运动变形速率，东明断陷内的瓦屋砦至黄砦平 均下降速率为１４．３ ｍｍ／ａ，李砦附近最大下降速率为１０．１ ｍｍ／ａ，而董口附近运动速率左岸为一１４ ｉｎｍ￣ａ，右岸最大为 １６．７ ｉｎｍ￣ａ，两岸运动速率差达３０．７ ｍｍ／ａ。可见，其垂直差异 升降是相当强烈的。差异升降运动造成河形变化，以高村为转 折点，以上河段为游荡型宽河道，系粗泥沙的主要堆积场所。 高村以上粗泥沙淤积量约占黄河下游粗泥沙输移总量的８５％， 高村以下河段河道收缩，弯道增多，并向弯曲型河道转化。 从高村上、下河势变化及以上河段泥沙沉积特点分析，菏 泽活动性凸起的阻滞作用，使河道的输沙能力大为减弱，粗泥 沙大部分沉积于宽河段，增大了悬河高差。这种不良地质结构 的河段，将对河道稳定性产生不利影响。 ３．３坳陷的沉降加剧了河道淤积 开封坳陷与东明断陷为华北坳陷的次一级构造单元，受边 界活动性断裂影响，长期处于沉降阶段。根据国家地震局 １９５１～１９８２年地形变资料分析，坳（断）陷内年均沉降速率一 般为１～３ ｌｎｍ／ａ，沉降中心可达５ ｍｍ／ａ。坳陷内第四系厚度远 大于周边隆（坳）起区，区中最厚达４００ ｍ，也说明坳陷区沉降 中心的沉降速率最大。 黄河自郑州西北桃花峪进入开封坳陷，至山东东明的高村 东进入菏泽凸起，该河段长约２０７ ｋｍ，受坳陷长期下沉影响，该 河段成为强烈淤积河段，并为粗泥沙的主要堆积场所。所以， 开封坳陷与东明断陷的持续沉降，加剧了该段河道的淤积，加 上人工堤防的约束，使该段悬河高差日益增大，其中坳陷中心 的开封附近达１０ ｍ以上。悬河形势日益严峻，严重威胁堤防 安全，这种床堤竞高的不利局面对河道稳定性的影响是显而易 见的，同时坳陷边缘断裂的活动和坳陷内次一级小凸起和小坳 陷的活动，更加剧了河势变化。 ４结语 黄河下游平原第四纪以来以构造沉降为主，沉降幅度因地 而异，最大沉降幅度大于３００ ｍ，平原区隐伏着一系列第四纪活 动断裂，如聊兰断裂、黄河断裂、商丘断裂、新商断裂等。这些 断裂多为邻黄、穿黄断裂，部分还构成断陷、隆起的边界断裂， 因而其差异活动，使区内地质构造复杂化。活动性断裂与黄河 的交汇处、构造单元的交接部位、高烈度地震分布区等是黄河 防洪的重点地段。 【责任编辑赵宏伟】