水利工程論文-人工放淤是解決黃河下游二級(jí)懸河的主要措施.doc

水利工程論文-人工放淤是解決黃河下游二級(jí)懸河的主要措施摘要：沖積性河流復(fù)式橫斷面一般都具有一定程度的灘地橫比降；黃河下游含沙量高，河道淤積嚴(yán)重，灘地橫比降大；控導(dǎo)工程及生產(chǎn)堤的修建限制了河道擺動(dòng)范圍、減少了灘地淤積，加劇了灘地橫比降的發(fā)展，夾河灘以下部分河段出現(xiàn)了“二級(jí)”懸河不斷加劇的嚴(yán)峻局面?，F(xiàn)有河床邊界條件下，灘槽水沙交換大幅度減弱，灘地淤積強(qiáng)度降低，單純依靠自然力量改善下游“灘唇高仰、堤跟低洼”的局面十分困難。特別是隨著下游洪水機(jī)遇的減小，洪水漫灘機(jī)會(huì)更少；即使發(fā)生大漫灘洪水，由于灘區(qū)阻水建筑物較多，難以形成灘區(qū)上下游貫通性的流動(dòng)，入灘水量也僅僅相當(dāng)于大約一倍的淹沒體積，入灘沙量很小，難以造成灘地的大量淤積。只有采取人工放淤，才可能從根本上解決“二級(jí)”懸河問題，以確保下游堤防不發(fā)生沖決。關(guān)鍵詞：人工放淤黃河下游二級(jí)懸河措施一、黃河下游河道天然條件下灘地橫比降較大1具有復(fù)式橫斷面的沖積性河流均具有灘地橫比降沖積性河流一般具有復(fù)式橫斷面的特點(diǎn)，復(fù)式斷面由灘地和主槽組成，灘地水流條件較弱，每遇漫灘洪水，灘地發(fā)生淤積；同時(shí)，由于漫水機(jī)率和漫灘水流含沙量的不同，近主槽附近的灘地要比遠(yuǎn)離主槽的灘地淤積厚度偏大，從而在近主槽附近的灘地上形成自然堤（俗稱灘唇），致使灘地具有一定程度的橫比降。天然條件下，河道橫比降在中小漫灘洪水期增大，大漫灘洪水后明顯減小，長時(shí)期變化不大。2黃河下游河道天然條件下灘地橫比降較大黃河下游河道由灘地和河槽組成，具有典型的復(fù)式橫斷面形態(tài)。由于河槽的游蕩擺動(dòng)，我們俗稱的中水河槽又可以劃分為主槽和嫩灘。主槽是排洪輸沙的主體，嫩灘是在主槽游蕩過程中所形成的低灘（包括邊灘和心灘），灘地橫比降不明顯；嫩灘因植被稀少、河床阻力小，也具有較大的排洪輸沙能力。下游灘區(qū)由于寬度較大、漫灘水流含沙量高，灘地橫比降大。特別是夾河灘至孫口河段部分?jǐn)嗝鏋┑貦M比降可達(dá)到萬分之五以上，為河道縱比降的3倍甚至更大。灘地橫比降較大，使得河槽更易于發(fā)生大范圍的游蕩和擺動(dòng)。二、黃河下游河道灘地橫比降變化特點(diǎn)1中小漫灘洪水期灘地橫比降增大，增加了洪水期堤防沖決的可能黃河下游河道處于強(qiáng)烈的淤積抬升狀態(tài)，中小洪水和枯水期淤積主要發(fā)生在中水河槽里，灘唇附近淤積厚度也較大，而遠(yuǎn)離主槽的灘地因水流條件較弱，灘槽水沙交換作用不強(qiáng)，淤積厚度較小，致使灘地橫比降增大。黃河下游夾河灘至高村河段的楊小寨斷面（圖1）自1958年汛后至1982年汛后灘唇附近淤積抬升約1m，特別是原河槽中的嫩灘部分淤高近2m，而堤河附近淤積很少，灘面橫比降由1958年汛后的3%00增大為1982年汛后的6%00。當(dāng)河槽淤積達(dá)到一定程度后，由于河岸邊界約束不強(qiáng)，隨著溜勢的改變極易造成河槽大幅度擺動(dòng)，形成“橫河”、“斜河”甚至“滾河”，直接威脅堤防安全。尤其是遭遇較大洪水的條件下，主流頂沖大堤、在堤河低洼地帶順堤行洪，極易造成堤防的沖決。圖1黃河下游河道楊小寨橫斷面變化2大漫灘洪水期灘地橫比降減小，淤灘刷槽使得灘槽趨于同步抬升天然條件下，盡管大漫灘洪水灘地過流、順堤行洪，給下游防洪造成極大的困難。但從河床演變的角度來看，河槽的游蕩擺動(dòng)和大漫灘洪水期順堤行洪，使得泥沙淤積在橫斷面上分布較為均勻，遏制了灘地橫比降的發(fā)展。尤其是堤河低洼地帶在漫灘洪水期間由于過流量大，灘槽水沙交換頻繁，能夠發(fā)生大量淤積、淤積厚度較大，有效減小了灘地橫比降。1958年大水期間，楊小寨斷面堤河附近淤積厚度超過1m，灘面橫比降由汛前的5%00減小為汛后的3%00（圖1）。同時(shí)，漫灘洪水主槽明顯沖刷，抵消了相當(dāng)一部分非洪水期的淤積,致使天然條件灘槽長時(shí)期趨于同步抬升狀態(tài)。另外，灘槽同步淤積，鋪沙范圍增大，增加了寬河段的滯沙作用，對(duì)減少艾山以下窄河道的淤積具有積極的影響。天然條件下灘地淤積較多，主要是灘槽水沙交換頻繁、入灘水量大、含沙量高（與大河含沙量接近）造成的。假定入灘含沙量等于大河含沙量、出灘含沙量為0，那么，基于灘地淤積與輸沙量的平衡，可以求得灘槽水沙交換次數(shù)N與灘地平均淤積厚度Zb（m）具有如下關(guān)系：N=1400Zb/H*S其中，H和S分別為灘區(qū)水深（m）和含沙量（kg/m3），1958年長垣灘區(qū)堤河附近淤積厚度約1m，按平均水深2.5m，大河含沙量70kg/m3，反求出灘槽水沙交換次數(shù)約為8次。實(shí)際上，由于灘區(qū)天然條件下出灘水流不可能是清水，所以，灘槽水流交換次數(shù)應(yīng)在10次以上。三、河床邊界條件的變化加劇了灘地橫比降的發(fā)展1生產(chǎn)堤的修建，加劇了灘地橫比降的發(fā)展，但對(duì)不同量級(jí)漫灘洪水的影響差異較大生產(chǎn)堤的修建，加劇了灘地橫比降的發(fā)展，但不同漫灘洪水情況下的影響程度差異很大。天然條件下的中小漫灘洪水，入灘水流少、含沙量低、灘槽水沙交換較弱，生產(chǎn)堤存在與否對(duì)河道沖淤及灘地橫比降的影響不大。即使沒有生產(chǎn)堤，因?yàn)﹨^(qū)分流比例較少，也難以造成灘區(qū)尤其是遠(yuǎn)離河槽的堤河低洼地帶的大量淤積，影響范圍主要集中在近生產(chǎn)堤附近的灘面上，對(duì)灘地橫比降總體影響較小。相反，生產(chǎn)堤的存在對(duì)中小洪水具有一定的約束作用，水流集中，對(duì)河道的排洪輸沙具有一定的有利影響：主槽（深槽）沖刷作用可能會(huì)有所增強(qiáng)。但對(duì)于大漫灘洪水的影響則截然不同，控導(dǎo)工程和生產(chǎn)堤的存在對(duì)灘槽水流交換具有較大的影響。灘區(qū)淤積量的明顯減少，加劇了灘地橫比降的發(fā)展。使得灘唇高仰、堤根低洼的局面進(jìn)一步加劇。大大增大了生產(chǎn)堤決口后，水流沿灘區(qū)最大比降（縱向和橫向比降合成后的比降）方向、或沿著灘區(qū)串溝、汊河方向直沖大堤、造成沖決的可能性。如果沒有生產(chǎn)堤，也存在堤防沖決的可能，但由于灘區(qū)漫水早、灘區(qū)水位隨大河水位的上漲而近乎同步抬升，對(duì)大堤的沖擊強(qiáng)度相對(duì)較弱。2河道整治工程，控制了流路和入灘水流的流向，加劇了下游灘地橫比降和“二級(jí)懸河”的發(fā)展黃河下游河道整治工程，控制了游蕩性河道的基本流路，減小了游蕩擺動(dòng)幅度，大大降低了河道出現(xiàn)“橫河”、“斜河”和堤防沖決的機(jī)遇。黃河下游河道整治工程是確保黃河下游堤防不發(fā)生沖決的必不可少的基本措施，控導(dǎo)工程一旦失去對(duì)主流的控制，極易造成對(duì)大堤的頂沖，其后果將是更加災(zāi)難性的。為確保長治久安，為有效防止下游河道的沖決，必須進(jìn)一步加大河道整治工程的建設(shè)力度，逐步在全下游形成較為完善的河道