黄河形成水系后,黄河下游不断摆动,根据古地貌和历史记载资料,全新世海侵后,黄河在天津入海,随后逐渐向东南迁移。3000多年来,黄河变迁大体可分为三个时期。自春秋战国(公元前602年)—南宋建炎二年(公元1128年),黄河北流入渤海;自南宋到清咸丰四年(1128~1855年),黄河南流入黄海;1855年6月黄河在兰阳(今兰考)铜瓦厢决口,又回流入渤海。黄河携带的大量泥沙在河口地带堆积,形成三角洲(图3-4)。
图3-4 黄河流路历史演变与地貌图
黄河三角洲是由流路的摆动推进而成的,所以它的地形、地质条件与黄河河口演变相关,每个流路形成一个新生三角洲,而三角洲地区则是由多个三角洲叠加而成。其现有的三角洲地面地形由最后一次流路留下的河床和滩地所组成,即为钓口河流路、神仙沟流路以及清水沟流路留下的地形。每个流路相应的三角洲是由突向海滨的沙嘴呈舌状的堆积体逐步发育而成。
在河床形成和演变过程中大体经历3个阶段,即改道初期阶段,该阶段河未成形漫流入海,单一沙嘴扩散扇面影响范围为25km左右,类似沉沙池一样在影响范围内向海岸扩散淤进并向前平推。第二阶段为流路中期,即逐步塑造成单一的输沙河槽,类似水库三角洲淤积。
在三角洲往前推进的过程中滩槽同步升高,逐步形成明显的滩槽高差,滩地横比降逐步增大,当发展到一定程度后即可能出汊摆动,出现新汊的淤积过程,此时逐步进入该流路的第三阶段,类似一般的河道演变。相应每一汊的淤积物组成沙嘴,主槽淤积较粗,粒径大于0.06mm。大部分中细的颗粒粒径大于0.025mm,淤积在沙嘴前坡及两侧的滩地,而大部分粒径大于0.025mm的泥沙被潮流带往深海或沙嘴两岸的烂泥湾。按土壤的特性分类:三角洲上黄河淤积物大致可分为粉砂土和粘土两大类。凡故道主流所经地方,地表均出露砂土,故道两侧的地为壤土和粘土地,在河间洼地和低地为粘土堆积。
三角洲地面的高程也与控制流路使用年限的洪水位有关。钓口河及神仙沟均控制进口洪水位为10m,三角洲地面高程(黄海标高=大沽标高-1.5m)大部分为3~4m,顺河流方向与河流行水坡度一致,大体在(1.0~1.5)×10-4左右。神仙沟是20世纪50年代大水大沙形成的,其坡降较平。而钓口河流路则较陡,在横断面方向黄河改道处地形相对较高。由于清水沟流路控制水位改用12m,故今后清水沟流路所形成的扇面会比钓口河和神仙沟流路略高。换一种说法,目前的控制水位还可以在钓口河流路的堆积范围由再次堆积形成新的三角洲堆积体。从土地利用角度而言是地面较低,而从堆积泥沙角度而言是还有较大的淤沙体积。在河口段的3~4m滨海地面形成了大片湿地,宜于动植物生长,属自然保护的地区。