河道整治工程对黄河下游游荡性河段影响的试验研究.pdfVIP

河道整治工程对黄河下游 游荡性河段影响的试验研究 刘 燕 (黄河水利科学研究院。郑州450003) 摘要 黄河下游游荡性河段河势的剧烈变化和游荡摆动对黄河堤防的安全构成了极大 的威胁，有时即使在中小水情况下，也极易出险，造成防汛的被动局面。随着小浪底水库的投 入运用，下泄水沙将有利于河道的调整，若利用现有的河道整治工程，并补充必要的河道整治 措施，下游游荡性河段的剧烈摆动特性将能得到有效的控制，有利于河道由游荡性向好的方向 转化。本项研究用物理模型试验方法，采用微弯型河道整治方案，探求了工程边界条件的改变 对游荡性河道的河势演变的影响，为治黄提供一些参考依据。 关键词 游荡性河道，河道工程，河势，物理模型试验 1游荡性河道概况 黄河下游游荡性河段起子河南孟津白鹤止于山东东明高村，河道全长299km(见图1)。 流经洛阳、焦作、郑州、新乡、开封、濮阳、荷泽等地。该河段地处峡谷出口，河道长期堆积抬升， 在郑州铁桥以下形成了著名的地上悬河，临河滩面一般高出背河地面4～6m，最大临背高差达 10m以上。黄河大堤一旦在此决口，洪水泛滥北抵天津，南达江淮，将会给黄淮海平原广大地 区造成深重的灾难。 布，水流分散，汉流丛生，有时多达4～5股。 1．1 河道冲淤特点 自1986年以来，由于龙羊峡、刘家峡水库的投入运用，工农业用水量的增加及天然降雨量 的偏少，进入下游的水沙条件发生很大变化，主要表现在水沙量大幅度减少；汛期来水比例减 少，非汛期来水比例增加；洪峰流量减小，枯水历时增长。不利的水沙条件使得黄河下游河道 淤积加重，且冲淤特性发生了～些新的变化，横向淤积分布更为不均，主槽淤积萎缩，悬河加 剧，行洪断面面积减少，过洪能力剧减。由于主槽淤积，滩地横比降增大，中小洪水形成横河、 斜河造成堤防冲决、溃决的可能性大大增加，即使发生中小洪水，都可能造成非常危急的抢险 局面。 图1 黄河下游游荡性河段平面图 1．2河势变化特点 近年来，随着河道的淤积加重，滩地横比降的急剧增大，该河段的河势变化出现了一系列 的新特点。 京广铁桥以上河段，20世纪90年代随着小浪底水利枢纽移民安置区的建设，在白鹤～伊 洛河口河段进一步修建了河道整治工程，对限制游荡范围、控制河势发挥了有效作用。但伊洛 河口至京广铁路桥河道整治工程很少，对河势的控制能力还很弱，河道基本上处于天然状态， 主溜摆幅很大，不仅北岸滩地不断塌失，南岸山崖也不断后退。在伊洛河口河段，长期形成 “Q型河湾，流势不顺。 京广铁桥一东坝头河段，在近十几年小水的作用和河道整治工程逐步修建的情况下，支汊、 心滩逐步减少，水流集中，水面缩窄，主流摆动较以前有所减小，河势向有利方向发展。但由于 小水的长期作用，个别河段工程布点不够、已有工程也不完善，以致河势变化频繁，畸形河湾增 多；许多河道整治工程脱河失去控导溜势的作用，或者靠溜部位不断上提，导致工程上首大量 塌滩，抄工程的后路。自1985年以后，东坝头以上河段发生横河、斜河的机率增加到年均9．o 次。 东坝头一高村河段，工程布点已基本完成。但工程的平面布局还不完善，河势仅初步控制。 近10年来，由于东坝头、辛店集两处大弯工程能适应多种来溜变化，常年脱河的蔡集、大留寺 工程已相继靠河，东坝头至辛店集河段河势得到明显改善。辛店集至老君堂河段，河槽规顺， 河势比较稳定。 1．3河道整治概况 至2000年汛前，高村以上河段共修建控导工程83处，坝垛1816道，工程长度174． 94km。这些工程发挥了控制河势的作用，缩小了主流游荡范围，减少了“横河”、“斜河”发生机 遇，减轻了冲决大堤的危险。但是，目前仍然存在一些问题，尤其是随着水沙条件发生新的变 化，一些工程的适应性不强，畸形河湾增多，许多工程脱河和半脱河，对小水河势控制不力。其 主要原因，一是一些规划工程没有修建，已建工程长度不足，且河道整治工程不配套、不完善； 二是个别河道整治工程布局不合理，控导作用弱。因此，尽快开展该河段河道的进一步整治是 非常迫切和必要的。 2 小浪底至苏泗庄河段试验研究 2．1 水沙及边界条件 模拟河段为小浪底至苏泗庄河段，整治流路按微弯型设计。试验的水沙条件采用拟订的 亿m3和5．140亿m3；来沙量分别为8．210亿t、O．016亿t和o．050亿t。 依据200