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□ 齐 璞
黄河下游高村以下河道通过整治，河势已基本得到控制。高村以上的游荡性河道，由于河槽极为宽浅，整治起来比较困难，是今后黄河下游河道整治的重点。 小浪底水库投入运用后，黄河的洪水和泥沙得到了进一步控制，进一步整治游荡性河道的工作提上日程。2002年，河南省黄河河务局、黄河水利科学研究院对游荡性河道整治提出3个比较方案：微弯型河道整治方案，以湾导溜(弯曲)整治方案和黄河下游游荡性河道双岸整治方案。其中，双岸整治的方案是深入分析缩窄河道后对泄洪的影响，并参考国外同类河道的整治经验，针对黄河日前的问题提出的。 1．小浪底水库运用为下游游荡性河道进一步整治提供了条件 小浪底水库投入运用后，黄河下游花园口站百年一遇洪水为15700m3/s。发生1958年型22300m3/s的洪水，经小浪底等水库调节后花园口站洪峰流量也会小于10000m3/s；小浪底水库投入运用不仅削减了洪峰，同时也使进入下游的水沙条件发生较大变化。在运用初期水库要淤满高程220m以下30亿m3堆沙库容，才能利用洪水进行有效排沙，为此在水库运用初期4～5年内下泄清水，将造成高村以上河段大量冲刷，河道的泄洪能力电随之增大。在以后的相机排沙运用期，平、枯水年水库仍将蓄水拦沙运用，只有在洪水时才有排沙机会。 在2002年研究河道整治时设计给出的进入下游的水沙搭配情况表明，有80%～90%的泥沙由流量大于2500m3/s的洪水输送。因此适时进行调水凋沙，可增大洪水的输沙造床作用，减轻小水小沙造成的河道淤积及其对下游的防洪威胁。目前二级悬河普遍存在的情况下，因平滩流量太小而造成的“小水大灾”的不利局面，可以得到显著、甚至是根本性的改变。 洪峰流量的减小和水沙搭配条件的变化，为游荡性河道进一步整治创造了条件，水库的调水调沙运用需要游荡性河道整治配合，从而充分发挥小浪底水库调水凋沙的作用，进一步把高村以上河段治理成窄深、归顺、稳定的河道。 2．游荡性河道整治必须双岸同时进行 游荡性河道在冲积河流中具有比降陡，河床极为不稳定的特性。游荡性河流就像在比降陡的地形条件下没有兴建跌水的不稳定渠道。另外，河槽极为宽浅，随着流量的增加宽深比B/h值迅速增大。 在小浪底水库投入运用后，床沙组成虽然由0.1mm增加到0.2mm，但起动流速没有增加，处在最容易起动范围内。因此，由于游荡性河道的固有特性，比降陡、河床组成易冲，在来水较清的情况下，河床仍很不稳定。 在三门峡水库1960年9月至1964年10月下泄清水时，高村以上河段塌滩280km2，平均塌滩宽度1000m。其中，花园口至夹河滩河段塌滩最严重，平均塌滩宽度1181m，其中柳园口至古城河段平均塌滩宽度长达2300m。断面资料套绘表明，河床在冲刷过程中，不断的摆动，塌掉二滩、高滩，新淤出是低滩。主流摆动范围最大达10km，平均摆动范围3.5～4.2km。1981～1985年河槽的摆动范围有所减小，最大摆幅6km，河段平均摆动范围2～3.5km，控导工程的不断兴建只是减小了河槽的摆动范围。小浪底水库投入运用后，在化工至大王兰、北围堤处仍可能发生主流顶冲钻裆形成滩地坐湾、控导工程脱河的严重险情。 为了有效的控导河势，必须双岸同时整治，按规划的流路严格控导河势，防止发生钻裆，使冲刷向纵深方向发展，逐渐形成高滩深槽。 3．窄深河槽过洪能力分析 窄深河槽具有很强的过洪能力，流量与水深高次力。有关，在河宽、比降不变的情况下，水深增大对河道的过洪能力影响最大，水深的绝对值越大，水位涨率越小。 1958年、1976年、1982年实测窄量3000～4000m3/s，枯水期流量为400～900m3/s，河道比降为0.00016～0.00026，床沙组成D50=0.25mm，最大流速3～4m/s，河道在3～5km范围内摆动。泥沙沉积带在下游河道和河口三角洲，年淤积量0.8亿t～1.0亿t。上游修建了库容105亿m3多年调节的努列克水库后，在土雅姆水利枢纽下游200km河段做了整治规划。经过阿尔图宁研究院多年研究，分析比较了50多种整治方法，结论是利用对口丁坝整治阿姆河下游游荡性河道最有效；用横堤治导流道，横堤与水流方向的角度取上挑60℃，底宽20m，边坡m=3～4，水位变幅2～2.5m，洪水位以上超高1.5m，故堤高4～5m，堤面用壤土或碎石填筑，堤上游坡和裹头用不同尺寸石块保护，预期最大冲深15m，石护坡裹头长度为50～100m，则每道横堤需抛石1万m3，两岸横堤的裹头对称布置。横堤间距以水流不冲局部河岸和形成促进淤积的堤间滞水区为条件，使帅刷限制在槽内，并促成漫滩滞洪滞沙作用。按此规划，需要填筑255道横堤，总长度250km，河道整治宽度600m，对口丁坝间距800～2150m，由于前苏联的解体规划没有全部实施。 6．双岸整治工程与实施 从有利于排洪考虑，游荡性河道的流路应规划成顺直，或者是微弯型，而不能按弯曲性河流的有关特性规划整治工程，否则将形成人为的横河、斜河，顶冲堤防，或使所布置的工程不靠河，不能达到没计的预期效果。游荡性河道难治的根本原因是，宽浅的河槽对主流不能起到约束作用。因此不改变河槽形态就无法通过护弯导流的办法使游荡性河道稳定。 参考双岸同时整治的成功经验，结合黄河下游游荡性河道已布点工程实际情况，依据历午来大洪水时黄河下游游荡性河道的河势情况，按照“因势利导，因地制宜”的原则，遵照天然情况下形成的河势，采取直线与曲线相结合，布置缩窄河道的双岸整治工程，使流路顺畅，达到稳定流路，冲刷主槽，滩面不断淤高，保证涵闸引水及防止河岸被冲刷坍塌。 关于对门丁坝的坝顶高度，从有利于排洪考虑，以目前黄河下游河道整治护滩工程的超高标准为依据，即超高当地滩面0.5m。这样修建对口丁坝后对泄洪影响不大，河道保持天然河道泄洪特性，工程的兴建只起护滩作用，随着河槽的冲刷，槽深的增加，河槽的过洪能力增加，深槽会自然形成。 为了使河道在洪水期仍能漫滩，滞洪滞沙，丁坝间不修联坝。坝间的交通只以滩区公路连接，路面可比滩地高出0.5m，顶宽15m。 关于河槽的整治宽度，根据以上计算成果，在顺直河段可以按600～800m设计，从有利于泄洪考虑，对弯曲段可按1000m没计，甚至更大。 关于对口丁坝的间距，根据阿姆河实践经验，宜为800～2150m，合1.3～3.6倍的卡口宽度，对顺直河段坝间距还可适当放大。密西西比河的整治经验，丁坝间距为上游丁坝长度的1.5倍，一般不超过900～1200m。鉴于黄河的一些特殊情况，丁坝间距宜采用500～800m。总之，应根据黄河下游不同河段河势可能的变化情况，紧密结合现有的河道整治上程，因地制宜地确定双岸整治丁程的间距和护岸的长度。 在工程布置上应根据不同河段不同情况选择不同的布置形式。在已有的重点整治工程的对岸，留足过洪宽度，适当地布置一些丁坝和护滩工程，与对岸已有的工程形成双岸整治；在无工程的自由河段，可按整治河槽宽度布置对口丁坝，归顺流路，控导河势。在已有控导工程的河段，应按顺直微弯调整出流方向。 7，游荡性河道双岸整治对下游窄河段的冲淤影响 从黄河下游及渭河、北洛河等主要支流实测高含沙洪水的输沙特性与冲淤特性，河道沿程比降变缓，但河宽变窄，流速沿程增加，这是造成冲积河流保持洪水输沙准平衡的边界条件，而底沙运动比洪水波传播慢，是造成河道长距离冲刷的根本原因。洪水非恒定性是造成冲积河道输沙与冲淤特性的主要控制因素，由于作用在床面上的剪力(或功率)在涨水期迅速增加，落水期减小，必然造成涨水期河床强烈冲刷与落水时迅速淤积；分析动床阻力与输沙特性间的关系可知，当床面形态进入高翰沙动平衡状态，河道输沙特性呈现“多来多排”状态，是形成河床沿程冲刷的水流动力条件，所需的水流条件要求并不高，流速达到1.8～2m/s即可；洪水期输移人诲的底沙均是河床前期淤积物；在实测比降相差十倍的条件下主槽均会发生强烈冲刷。因此，在实测比降变化范围内对洪水造床、输沙作用影响不明显。黄河下游游荡性河道双岸整治后形成有利于排洪输沙窄深、归顺、稳定的通道，进入下游窄河段的洪水造床和输沙作用增强，洪水对河道仍会产生冲刷作用，控制本河段淤积的主要是小水挟沙。 8．结 语 综上所述，要稳定流路，防止横河、斜河产生，杜绝冲决发生，提高河道的输沙能力，保证引水，合理开发利用滩区土地资源，游荡性河道必须双岸同时整治，形成窄深、归顺、稳定的新河道——窄槽宽滩。 我们今天取得的认识，是建立在总结前人工作的基础上。随着治黄事业的发展和对黄河认识上的深化，今后仍需调整我们的整治措施，以适应变化的新情况，解决出现的新问题。 ■ (作者单位：黄河水利科学研究院) |