河势变化对河道排洪能力影响的机理-黄河水利科学研究院.DOC

畸形河势对河道排洪能力影响的机理及对策 孙赞盈* 叶春生* 彭红* 黎贵喜** *黄河水利科学研究院，郑州，450003 **黄河水利委员会河南河务局，郑州，450003 摘要：根据必威体育精装版水情，由于常堤～夹河滩河段的畸形河湾在2006年5月1日前后自然裁弯，使得2006年调水调沙期间夹河滩水文站断面的同流量水位较上年汛后降低了0.4～0.6m。分析认为，裁弯对改善局部河段的排洪能力影响很大；在河道整治中规划流路过分弯曲对河道排洪能力的不利影响需要引起足够重视；对从根本上消除不利河势再度发生提出了建议。 关键词：河势（裁弯），排洪能力，达西-魏斯巴哈公式，黄河下游 黄河下游游荡性河道的几个畸形河湾 黄河下游河道出现畸形河湾很多，近年来常堤～贯台河段和大宫～王庵河段的两个畸形河湾最为突出。为说明畸形河湾对河道排洪能力，本文列举几个同时具备翔实的水位资料的实例进行分析。 1.1 近年来的两个畸形河湾 自小浪底水库运用以来，位于夹河滩水文站下游约9km的常堤～夹河滩大断面河段的河势开始变得越来越弯曲，在2005年汛前形成了图1所示的畸形河湾河势。但随着这个畸形河湾的不断加剧，终于在2006年5月1日前后发生了自然裁弯。和以前相比，自然裁弯后的河势变得十分顺直，流路长度大大缩短。 图1 　2001年以来常堤～贯台河段的畸形河湾演变过程 其实，近年来黄河下游游荡性河道的畸形河湾何止常堤～贯台河段，大宫～王庵附近的畸形河湾比之常堤～夹河滩大断面有过之而无不及 [1,2]。见图2。 1.2 1976年夹河滩水文站的畸形河势* 水文站从测流的准确性考虑，都尽可能地布置在河势稳定的河段，因此发生河势剧烈变化的几率很小，但此类现象也不是没有。从1976年8月21日9:30(流量号124)，到流量为7840m3/s的76年8月27日17:00(流量号135)，流向偏角一直是20～30度，流量号135次的流向偏角以主流带最甚，为22～39度（表1）。从图3的河势图可十分明显地看到，主流顶冲贯台险工，在夹河滩断面附近形成了一个90度的弯曲流路，使夹河滩附近形成壅水。表1 夹河滩站1976年流量号135的测次主流带流向偏角 测速垂线号 1 2 3 4 5 流向偏角(度) 22 28 29 39 36 图2 大宫～王庵的畸形河湾（主流线） 图3 1976年夹河滩站附近发生了壅水 Dammed water occured in 1976 near Jiahetan station （资料来源：《黄河下游主流线变迁图》，水电部黄河水利委员会水利科学研究所，1986年10月） 2 裁弯对河道排洪能力的影响 畸形河湾对河道排洪能力的影响是非常明显的，表现对其上游一定河段内同流量水位的影响和水位流量关系涨率的影响两个方面。 首先，畸形河湾会明显地影响其上游一定范围内的河道的排洪能力。夹河滩水文站位于常堤～贯台河段上游约9km，受常堤～贯台河段的畸形河湾的形成、加剧和消失的影响，夹河滩水文站的河道排洪能力相应的发生了十分明显的变化。图4给出的是黄河下游7个水文站水文站2005年末场洪水、2006年的第一场洪水和第二场洪水的同流量水位变化柱状图。其中的第一场洪水即调水调沙洪水，第二场洪水为“2006.8”洪水，是由于小浪底水库异重流排沙流量过程在小花间演进过程中发生流量沿程增大而形成的洪水。需要说明的是，所有的同流量水位都是按照涨水段计算的。为了显示黄河下游河道和上年汛后相比的排洪能力变化，图4给出了2006年首场场洪水（即2006年调水调沙洪水）和2005年末场洪水（2005年10月）相比，以及2006年第二场洪水（“2006.8”洪水）和2006年首场洪水相比的同流量水位变化柱状图。和上年汛后相比，在下游的7个水文站中，夹河滩水文站的同流量水位降低最为明显，1000和2000m3/s的同流量水位分别降低了0.56和0.41m，是7个水文站中同流量水位降低最多的。和2005年首场（2005年调水调沙）洪水相比，1000、2000和3000m3/s的同流量水位分别降低了0.39、0.26和0.77m，也是7个水文站中同流量水位降低最多的。这说明，常堤～贯台的畸形河湾消失后，夹河滩水文站的排洪能力明显增加了。 图4　夹河滩水文站同流量水位变化 其次，畸形河势的存在对水位涨率的影响也是很明显的。图5给出的夹河滩站的水位流量关系也可以直观显示了河势变化对夹河滩水文站水位涨率的影响。表2统计计算的是夹河滩水文站2005年汛前、2006年汛前（2006年调水调沙洪水）以及2006年第二场洪水共三场洪水的1000～2000m3/s流量级水位涨率。可以看到，2005年汛前，由于其下游的常堤～贯台的畸形河湾存在的影响，夹河滩水文站的水位涨率为0.645 m/(1000m3/s