摘要:随着社会的发展,我国的水利工程的建设也越来越完善。黄河水少沙多、水沙关系不协调,是世界上最复杂难治的河流。目前黄河下游河道整治工程尚不完善,高村以上游荡型河道河势尚未得到有效控制,“二级悬河”发育,“横河”“斜河”发生概率增大,威胁下游防洪安全。特别是下游滩区居民多,长期以来滩区安全建设严重滞后,滩区近180万群众安全缺乏保障;滩区洪灾风险大,淹没频率高,经济发展和群众生活水平低。
关键词:黄河下游;河道横断面;变化特点;弯道影响
引言
黄河下游河道横断面变化直接关系河道的排洪输沙能力,横断面形态变化对弯道曲率的影响关系着河道的河势变化,一直是黄河下游河床演变研究的重点。为防止小洪水漫滩,减少滩区淹没损失,滩区群众对生产堤毁而复修、破而复堵,对小浪底水库拦蓄中小洪水保滩提出了更高的要求。针对黄河下游河道和滩区治理提出的新要求,开展了黄河下游河道与滩区改造方案的研究,旨在通过对黄河下游河道及滩区进行改造,在黄河下游滩区设置一定标准的防护堤及滩区滞洪区,在一定程度上减轻防护堤与下游设防大堤间的洪灾损失,促进滩区经济发展,缓解当前滩区发展与治河防洪日益突出的矛盾。
1黄河下游河道整治工程效果分析
1.1发生滚河、横河和斜河顶冲大堤险情的几率大大降低
历史上,因“横河、斜河、滚河”顶冲堤防造成黄河下游堤防多次决口。新中国成立以后,也不断出现“横、斜河”顶冲堤防,严重威胁堤防安全的局面。河道整治工程修建后,控制河势的能力加强,减少了在控导工程掩护范围内发生“横河、斜河、滚河”危及堤防安全的机率。如1964年汛期花园口站最大洪峰流量9430m3/s,沿河各地河势变化很大,不少险工脱河,被迫在平工段抢修险工。1982年,汛期花园口站最大流量15300m3/s,整个洪水过程河势没有发生大的变化,没有发生平工变险工的现象。下游河道在有计划整治以前,防洪没有重点,主流顶冲到哪里,险情抢护到哪里,不仅临堤抢险紧张,而且使堤防布满险工。开展河道整治以后,减小了主流顶冲堤防段长度,使防洪有了重点,增加了防洪的主动性。如花园口险工下首赵兰庄一带,1988年汛期三坝险工受横河顶冲,5~21坝相继出险,修建了东大坝、双井、来童寨3处工程后,河势流路得到了基本控制。
1.2河势流路的控制力有所加强,主流摆动大幅度减小
对比分析马庄至东坝头河段1974-2001年与1949-1973年整治工程靠河机率统计资料可知,河道整治工程修建以后,该河段整治工程的靠河机率都增加20%以上,表明黄河河道整治工程对河势流路的控制作用是十分明显的。同时,黄河下游河道主流摆动范围大幅度减小。据统计,1949-1960年京广铁路桥至东坝头河段的主流摆动范围4.33km,1964-1973年主流摆动范围为3.01km。此后,随着河道整治工程的修建,主流摆动范围大幅度减小,到1990年代末减小为1.93km。通过整治工程的修建,主流的摆动范围得到控制的同时,其河相关系也发生了相应的变化。如高村断面主槽宽深比由12~45减少到6~19,平均水深由1.47~2.77m增加到2.13~4.26m。整治工程的修建改善了断面形态,有利于加大水流输沙能力,减少河槽淤积。
2断面形态参数之间的关系
采用2011年的资料点绘了花园口、泺口断面面积与河宽(水面宽)、面积与水深(断面平均水深)、水深与河宽之间的关系,可以看出:花园口断面面积随河宽的增大而增大,但面积与水深之间几乎不存在任何关系,而平均水深随着河宽的增大不仅不增大,还略有减小的趋势。出现平均水深随河宽减小的原因是:河道断面十分宽浅,整个断面的河底高程差别不大,水位的少量的抬升就可以导致河宽的大幅度增加,结果过水面积的增加主要通过河宽的增加而获得,造成整个断面的平均水深随河宽的增加而减小。(1)游荡型河段河宽随流量的增加而增大,但水深与流量之间没有相关关系。河相系数也随流量的增加而增大,面积的增加主要是通过河宽的增加来实现的,与水深之间没有相关关系,而平均水深随河宽的增加具有减小的趋势。
(2)蜿蜒型河段在水流达到满槽河宽之前,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型相似。在水流达到满槽河宽之后,断面几何形态和断面特征参数的变化与游荡型河段极为不同,河宽随流量增加变化不大,但水深随流量的增加迅速增加;河相系数却随流量的增加而减小;面积的增加主要是通过水深增加来实现的。
3黄河下游河道治理原则
3.1全面规划
全面规划形成统一的治理体系,严重认识到黄河下游河道问题的严重性,集中各个部门和省市县区权利配合,统一思想,避免出现经济水平不等,发展诉求不同产生的矛盾,要认识到黄河下游河道治理需要大家齐心合力,进行治理规划。要统一全面各个方位进行考虑,考虑国民经济、周围环境,上下游、左右岸等等形成完整的统一的体系,将治理方案更好地实施和完善,达到最优的效果。
3.2重视防洪
黄河下游河道治理问题还是需要以防洪为主。黄河的防洪问题关系着整个国家的安全,必须受到重视,黄河防洪问题需要统筹兼顾。黄河水沙资源丰富,两岸农业工业用水都需要引用黄河水。黄河下游河道稳定面对黄河滩区有着重要的作用,稳定黄河河道对保障周围居民,企业环境都有着重要意义。在进行黄河河道治理的过程中,以输沙为主、统筹兼顾是关系着国民经济和国民安全的重要举措。
3.3寻找治理方案
黄河下游的河道问题一直是困扰着人们。黄河的防洪问题关系着整个国家的安全,黄河下游河道存在很多问题,问题十分严峻,要根据实际情况对黄河下游问题进行分析,细化解决方案,分析具体问题河流的演变规律,满足河道的防洪建设,选择最优的治理策略。根据不同的问题,找到不同的解决方案。黄河下游从河南郑州桃花峪到山东利津这一段,路段较长,河道问题复杂,针对不同的河段就要制定出不同的治理方案,在制定治理方案的时候需要借鉴中外成功治理案例,细化解决方案,吸取优秀经验,不断改善纠正,根据自身情况进行调整。治理方案,要根据时间的发展,技术的发展不断改进,不断完善创新,在完善创新的过程中不能遗忘,中国多年来对黄河治理的历史经验,这些经验都是创新的基础,不能遗忘。要做到传承传统,又要做到开拓视野创新发展,只有这样才能把河道问题处理的更好。
3.4应该注意抓住有利时机,主动修建工程
黄河下游河道整治应该注意抓住有利时机,主动修建工程。实践表明,依照充分论证、依据治导线布设的河道整治工程,在不同来水来沙条件下,靠流部位虽有变化,但经工程调整后,出流方向变化不大,能够达到控导主流,护滩保堤,有利防洪的要求。过去黄河下游河道整治因投资力度不足,只能安排部分急需工程,使河道整治长期处于被动地位,加上整治初期控导工程少,河势变化大,急需布点工程多,给主动实施带来很大困难。
结语
通过分析黄河下游各河段横断面形态及冲淤特性,结合理论关系式,给出弯道曲率对黄河下游横断面形态变化影响的关系。黄河下游河道各河段在冲刷展宽时期(2000—2013年),主槽宽度逐渐变大,在理想条件下(没有人为控制边界条件),河道宽浅,在弯道流中流速横向分布不均,容易造成塌岸冲刷,河道将会越来越弯曲。
参考文献
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