前言:我们精心挑选了数篇优质河道整治论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
论文摘要:介绍了河道整治规划的定义、类型、基本原则、主要内容及设计标准。
一、河道整治规划的定义
河道整治规划是指:根据河道演变规律和兴利除害要求,为治理、改造河道所进行的水利工程规划及航道整治规划。河道在挟移泥沙的水流作用下,常处于变化状态;在流域治理开发过程中,某些工程的实施也常改变河道的水文情势,并影响其上下游、左右岸。河道整治规划通常要在流域规划的基础上进行,并成为流域治理工作的一部分。
二、类型
2.1按河道自然条件,分为山区河道整治规划、平原河道整治规划和河口整治规划
①山区河道的两岸多为基岩,河床多由基岩或粗沙、卵石组成,河床坡度陡、流速大、水位涨落快,但河床变形强度较小。山区河道整治规划的主要目标是航运、工农业取水等,规划中应根据要求对渠化、治导等工程措施作出全面安排。②平原河道两岸多为冲积土壤,由于河道水沙作用和河岸土质的差异,形成微弯、蜿蜒、分叉和游荡等4种基本河型。平原河道整治规划的主要目标是防洪、航运、工农业取水和城市建设等,规划要根据不同河型和整治目标提出工程措施。对蜿蜒型河道,要力求通过整治使其成为微弯河道;对过度弯曲的河段,可考虑实施人工裁弯;对分叉型河道可考虑堵汉并流,将其整治成单一微弯河道,或使其形成稳定的汊道河段;对游荡型河道可护滩定弯,以弯导流,稳定河槽,控制流势。如黑龙江省东部地区典型的裁弯取直治理的河道有:蜿蜒河(36.3kni)、七星河(140.5km)等。③河口段受径流和潮流的共同影响,河床演变复杂。整治的主要目标是防洪、航运、工农业取水和滩地利用等。规划可研究采用固滩护岸、堵汊并流、疏浚导流等工程措施。
2.2按水利枢纽对河道的影响,分为库区河段整治规划、坝区河段整治规划和坝下游河段整治规划
①库区河段整治规划主要是研究水库回水变动区的整治。水库回水变动区具有天然河道和水库的两重特性。汛期受回水影响的河段发生累积性泥沙淤积,使原河床边界对水流的控制作用减弱,局部河段河势发生变化,河道向单一、规顺、微弯方向发展,航道、港口码头和取水口的条件将有所改善;某些港口码头和取水口可能因泥沙淤积而受到影响。规划中可以采取修建整治建筑物、疏浚等工程措施。②坝区河段整治规划是配合水利枢纽工程设计,研究枢纽上下游局部河段的整治措施,控制枢纽上游近坝段的河势,保证泄水建筑物、电站的正常运行和通航建筑物引航道的畅通,充分发挥水利枢纽的防洪、航运和发电等效益。这项规划对于具有综合利用效益的径流式枢纽或航运枢纽尤为重要。⑧坝下游河段整治规划研究针对建坝引起的下游河道变化所采取的整治措施。由于建坝后水沙条件的改变,坝下游河道一般发生冲刷,水位下降,河势也有变化,这些对下游河段的防洪、航运、工农业取水、港口码头建设都可能带来影响。规划中要对上述变化作出预测,并提出整治方案及措施。
2.3按整治程序,分为河势控制规划和局部河段整治规划。对于整治工程量大,或情况比较复杂的河道,特别是大江大河,整治工程只能分阶段实施。河势控制规划是通过分析河段的演变过程,研究促成和稳定有利河势的工程措施。通常采用护岸工程,辅以其他措施。局部河段整治规划是在有利河势基本稳定的基础上,研究对局部河段进一步整治的方案,以满足防洪、航运、工农业取水以及港口码头建设的要求。
2.4按各部门的要求,分为航道整治规划、桥渡河段整治规划、取水口河段整治规划、堤防护岸工程规划等。这些以某一部门要求为主的河道整治规划,也需兼顾其他部门的要求,最大限度地发挥工程的综合效益。
三、基本原则
主要是全面规划、综合利用;因势利导、因地制宜;远近结合、分期实施。全面规划、综合利用是统筹考虑各方面要求,妥善处理上下游、左右岸、各地区、各部门之间的关系,明确重点,兼顾一般,以达到综合利用水资源的目的。因势利导、因地制宜是具体分析本河段的特性及其演变规律,预测其发展趋势,并总结本河段已往整治的经验教训,提出适合本河段的整治工程措施。远近结合、分期实施是指规划中需包括整治的远景目标和近期要求,分清轻重缓急,有计划地实施。
四、主要内容
4.1河道基本特性及演变趋势分析包括对河道自然地理概况,来水、来沙特性,河岸土质、河床形态、历史演变、近期演变等特点和规律的分析,以及对河道演变趋势的预测。对拟建水利枢纽的河道上下游,还要尽量就可能引起的变化作出定量估计。这项工作一般采用实测资料分析、数学模型计算、实体模型试验相结合的方法。
4.2河道两岸社会经济、生态环境情况调查分析包括对沿岸城镇、工农业生产、堤防、航运等建设现状和发展规划的了解与分析。
4.3河道整治现状调查及问题分析通过对已建整治工程现状的调查,探讨其实施过程、工程效果与主要的经验教训。
4.4河道整治任务与整治措施的确定根据各方面提出的要求,结合河道特点,确定本河段整治的基本任务,并拟定整治的主要工程措施。
4.5整治工程的经济效益和社会效益、环境效益分析包括分析整治后可能减少的淹没损失,论证防洪经济效益;Sk整治后增加的航道和港口水深、改善航运水流条件、增加单位功率的拖载量、缩短船舶运输周期、提高航行安全保证率等方面,论证航运经济效益。此外,还应分析对取水、城市建设等方面的效益。
4.6规划实施程序的安排治河工程是动态工程,具有很强的时机性。应在分析治河有利时机的基础上,对整个实施程序作出轮廓安排,以减少整治难度,节约投资。
五、设计标准
5.1设计流量和设计水位。整治洪水河槽的设计流量,需根据保护地区的重要性,选取相当其防洪标准的洪水流量,其相应的水位即为设计水位;整治中水河槽的设计流量可采用造床流量或平滩流量,其相应的水位即为设计水位;整治枯水河槽的设计水位可根据通航等级或其他整治要求,采用不同保证率的最低水位,其相应的流量即设计流量。
5.2整治线。河道整治后在设计流量下的平面轮廓线,称河道整治线。平原河道整治线分洪水河槽整治线、中水河槽整治线和枯水河槽整治线,其中对河势起控制作用的是中水河槽整治线。洪水河槽整治线即两岸堤防的平面轮廓线。堤线与主河槽岸线之间需根据宣泄设计洪水和防止堤岸冲刷的需要留足滩地宽度。
桑干河属海河流域永定河水系,由上游源子河、恢河在朔城区马邑汇合后为桑干河,流经朔城区、山阴县、应县、怀仁县,在怀仁县古家坡附近进入大同市,经河北省汇入永定河。朔州市界以上流域面积8618km2,省界以上流域面积为17744km2,河道长度为241km,其中朔州段长为124km。在朔城区东榆林村建有一座中型水库,总库容为6500万m3,水库大坝控制流域面积3430km2。本段河道主要支流有两条即黄水河与浑河,分别于应县西朱庄、怀仁县新桥附近汇入桑干河。并在干流东榆林水库下游罗庄、黄水河入汇口下游西朱庄附近分别设有两个水文测站。本文仅对东榆林水库下游至怀仁县新桥(浑河入口)段进行初步分析,全长81.3km。
本流域地处内陆高原,属北温带较干燥的大陆性气候,干旱寒冷温差大,降雨量少,雨期集中,降雨主要集中在7—9月份,占全年降雨量的70%左右,降水量年内分配很不均匀,年降雨量为300—500mm,多年平均降雨量为350—430mm之间。
桑干河朔州段河道,具有平原型河道特征,两岸平坦开阔,河床宽浅。河道两岸均有一级阶地分布,一级阶地高出河床1—2m,在安荣桥上游一带阶地高出河床3—8m,河宽约200—1500m,坡降约为0.6‰左右。河床组成物质主要是沙壤土,泥沙平均粒径0.2—0.7mm,中小水流河势变化迅速,走弯严重,主流摆动频繁。各河段河道特征见表1。干流沿线均为第四系冲积地层。
桑干河河道特征统计表(朔州段)表1
河段
距离(km)
平均坡降(‰)
主槽宽度B(m)
主槽深度H(m)
河宽(m)
河相关系√B/H
坝下—安荣桥
12
0.59
200
安荣桥—西小河
16
0.62
97
1.4
350
7.03
西小河—西朱庄桥
24
0.61
120
1.2
400
9.13
西朱庄桥—新桥
19
0.86
150
1.4
420
8.75
2水文特征分析
2.1历史洪水
桑干河洪涝灾害比较频繁,从明朝开始就有不少史料记载。据马邑县志记载:“明神宗万历三年(1575年)秋七月,马邑大雨四十日,坏城屋芦舍千余。”清光绪十八年(1892年),桑干河上游发生了一次长历时的降雨过程,致使河道出现范围很广的特大洪水,给我省北部地区造成了大范围的洪水灾害。
从海委审定的《永定河流域规划报告》看,400年来,1896年(清光绪二十二年)洪水为桑干河我省境内调查的首位洪水,据马邑县志记载,“六月桑干河道,四关一村为水淹,溺死男女老幼共三十七口”,尉家小堡该年调查值为5140m3/s。
本世纪的1922年、1949年、1952年、1959年、1963年、1967年均出现过较大的洪水,形成沿河两岸一定范围的洪涝灾害。
2.2水文特征及对河道影响
桑干河流域地处半干旱的黄土高原,大部分降雨集中于汛期,属于暴雨型径流过程,非汛期的河道径流主要为神头泉水(流量为4.5——6.5m3/s)及降雨补给,输沙量则基本集中于汛期洪水。由于河道洪枯相差十分悬殊,平原河道呈复式河槽形态。
根据罗庄及西朱庄水文站的多年统计资料表明,桑干河上游的水沙系列在近四十年内的变化很大,主要表现从七十年代以后径流量,输沙量大幅度减小,含沙量下降,详见表2,河道洪水发生频率降低。究其原因主要是:(1)六、七十年代在桑干河流域的上游干、支流兴建了一系列的中、小型水库和河道引水工程,随着工农业用水的逐渐增加,水库等水利设施对径流量的调蓄和拦截量也随之增加,以致在枯水期经常出现河道断流。拦蓄洪水的同时也拦蓄了大量的泥沙。(2)七十年代以后,特别是九十年代,流域的枯水年份所占比例明显增大。以西朱庄站为例,八十年代和九十年代的年平均径流量分别是六十年代的27%和14%。
桑干河上游两站分年代(10年)水沙统计表表2
年代
66—69
70—79
80—89
90—97
多年平均
径流量(亿m3/年)
罗庄站
3.584
2.387
1.605
1.367
2.037
西朱庄
3.954
1.734
1.086
0.544
1.512
输沙量(万吨/年)
罗庄站
2204
522
260
262
585
西朱庄
1892
301
214
151
435
由于河道径流量、含沙量减少,漫滩洪水出现的机率下降,导致河槽缩窄,平滩流量降低。河槽淘刷深约1.0—1.5m,呈现“V”字型枯水河槽。由于中、枯水所占比例相对增加,部分河段的曲率增大,致使洪水传播历时延长。
2.3水文分析
罗庄站采用1896年及1949年两次调查洪水,西朱庄站采用1896年及1922年两次调查洪水,加上两站全部实测洪水系列(还原后)分别进行各站洪峰频率计算,采用P-Ⅲ型分布适线,双权函数法计算统计参数。计算结果见表3。
桑干河洪峰流量特征值表表3单位:m3/s
站名
分析时段(年)
统计参数
洪峰均值
极值年洪峰流量
各频率洪峰流量
Cv
Cs/Cv
最大
最小
极值年
1%
2%
5%
10%
20%
洪峰
出现年份
洪峰
出现年份
罗庄
1952-1997
1.0
2
394
1270
1952
19.6
1986
65
1816
1541
1182
906
634
西朱庄
1958-1997
1.5
2
405
2000
1967
7.15
1986
280
2867
2321
1680
919
660
2.4各河段设计洪峰流量
东榆林水库至怀仁县新桥浑河入汇口共有两条较大支流汇入桑干河,即流域面积在2000km2以上的黄水河和浑河。黄水河入汇口距西朱庄水文站上游1.0km处,其影响可由西朱庄站的洪水系列反应。这样根据主要支流入汇情况将本河段的洪水计算分为二段即东榆林水库至西朱庄段,西朱庄至新桥段,这两段河道设计洪峰流量可由两水文站洪水资料系列分析而得。详见表4。
各河段设计洪峰流量成果表表4
分析河段
对应水文站
设计洪峰流量
备注
2%
5%
10%
东榆林水库—西朱庄段
罗庄站
1541
1182
906
黄水河入口
西朱庄—新桥段
西朱庄站
2321
1680
919
浑河入口
3河道特征分析
桑干河在东榆林水库至山阴县安荣村段的12km内两岸阶地较高;安荣村至怀仁新桥段长约69km为平原游荡型河流,河道形态及基本特征具有游荡性特征。
(1)河槽宽浅,河势散乱多变
本段河道属于平原游荡型河流,河道比降约0.8‰,河道宽阔,平均宽度400—700m,主槽宽浅,宽约100—200m,深约1.0m。河床主要由沙壤土组成,稳定性较差,在一般小流量尤其是中水流量下变化较大,河势变化十分散乱。河段内堤防工程基本上没有。
(2)主河段河床淤积严重
在河道的滩地里,两岸群众自60年代起就种植防护林带,主要有杨树、酸刺柳等,使主槽宽度缩窄,仅100—200m,因此当发生较大洪水时,洪水漫滩后,流速减缓,泥沙落淤,造成河滩内淤积严重。根据罗庄和西朱庄水文站实测资料,在近30年的时间里,河床平均淤高约1.0m,年平均淤积速度约3.0cm。尤其是薛家营水库引水段,由于在河道筑坝取水,主河槽淤积已满,形成了局部的悬河。
4存在问题及规划原则
4.1存在问题
根据以上分析,本段河道目前存在的主要问题有两点:一是河道摆动范围大,河势多变,河槽迁徙不定,危及两岸村庄及沿河耕地的安全;二是防洪标准低,由于本段河道一直没有进行过系统规划和堤防建设,个别地段修建的防护工程也因年久失修而破坏十分严重。目前的防洪标准不足五年一遇。
4.2治理目标
为沿河两岸村镇的人民生命财产安全和经济建设提供防洪保障,为合理开发滩涂,治理盐碱下湿地创造必要的条件;
将本河段的防洪能力由现在不足五年一遇的标准提高到二十年一遇,理顺并基本控制洪、中水河势。
4.3规划原则
河道现状为基础,根据本河段的治理目标,河床演变特点,因势利导,统筹规划,着眼长远;
充分利用天然节点和经多年加固的护岸、控导工程及堤防工程,稳定河势,节约投资;
保证主要引水工程的引水条件和主要建筑物的防洪安全;
提高河道防洪标准与控制河势相结合。
5规划治理思路
5.1稳定河势,理顺流路
桑干河朔州段洪水含沙量较高,河床质为易淘涮的沙壤土,形成了散乱多变,河槽频繁摆动,河床淤积抬高的游荡性河势。因此,为了确保防洪,应当在两岸建立防洪堤防。但桑干河的流路特点仍具有一般河流的流路规律,即“小水坐弯,大水趋直”,在沿途查勘中,更多更严重的情况是在中小流量下的坐湾,因此,对于本段河流,其治理不仅要防御稀遇的较大洪水,也要防止中小水流量造成的险情,要稳定河势,保证流路通畅。
5.2宽河固堤,为泥沙淤积留下较大的位置
桑干河河道在来沙较大的情况下,泥沙的淤积不可避免。根据黄河下游游荡型河道治理的措施,“宽河固堤”是治理游荡型河流较正确的方针,即维持较宽的堤距,以较大的河道面积来调节洪水和储存泥沙,以确保堤防的安全。滩地过流能力虽然不大,但其削峰和槽蓄的作用是明显的。
摘要:对口丁坝整治游荡性河道
引言
在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。即使发生1958年型22300m3/s的洪水,经小浪底水库调节后花园口站洪峰流量也会小于10000m3/s[1。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3~5年内水库将下泄清水[2[3,高村以上河段将产生大量冲刷,河道的泄洪能力将逐渐增大。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,只有在中游产生大洪水时才有排沙机会。因此小水挟沙过多对下游河槽造成严重淤积新问题在这一时期基本上不会出现。洪峰流量的减小和水沙搭配条件的变化,为游荡性河道整治创造了新的条件,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调沙的功能,进一步把高村以上河段治理好。
游荡性河槽的整治宽度受多方面控制,即泄洪输沙的需求和控导河势的要求。其中输沙的需求和控导河势要求大体上是一致的。过宽虽然利于排洪,但输沙和控导河势的能力较差,因此,必须综合考虑泄洪、排沙和控导河势不同需求,确定合理的整治宽度。
一、不同历史时期对游荡性河槽整治宽度的建议
早在1922年美国水利工程师费礼门[4认为黄河下游堤距过宽是治理困难的主要原因,他根据京杭运河和黄河汇口石洼、位山、姜沟三处洪水期,洪峰流量8000~10000m3/s,最大含沙量9%~10%,实测河道断面自行刷深的情况,提出整治河宽为1/3英里(约为538m)的设想。
1946年在严恺院士主持下制定了黄河下游治理初步规划[5,下游河道整治宽度定为500m,其主要理由是,黄河山东河道虽然比降小,河宽小,但水深大。认为比降1的窄河段的过洪宽度,在比降2的游荡性河道足够用,建议采用对口丁坝为主的工程办法缩窄游荡性河段,并作了全下游河道整治规划图。
葛罗同、萨丹奇、雷巴特[4对上述治理黄河下游河道初步报告中提出的整治河宽500m表示赞同,认为河宽500m,深5m,尽可能取直的河道具有能输送含沙量达20%河水的能力。
50年代后期[6,认为三门峡水库建成后下游防洪新问题基本解决,今后的主要任务就是兴利,是在下游梯级开发修建拦河枢纽控制纵向的冲刷和整治河道,以利于引水航运。设计流量为6000m3/s,位山以上河道的整治槽宽定为600m,位山以下定为400~450m。由于三门峡水库改建和下游拦河枢纽破坝,河道整治工程未能实现。
1966年张瑞瑾先生提出把黄河下游河道治理成“宽滩窄槽”的设想,并具体的论述这个方针的合理性、实用性。利用窄槽输水输沙,利用宽滩滞洪滞沙,久而久之形成高滩深槽。
以上建议由于受历史条件的限制,在当时无法实现,现在小浪底水库建成后,为实施这些建议提供了可能。
二、对现行河道整治宽度的评价及窄深河槽过洪能力
1.现行设计整治槽宽数值偏大
现行黄河下游河道整治规划[8,系根据洪水期主槽平均单宽流量为10m3/s-m,泄量22000m3/s确定的,过洪宽度为2.5~3km
若采用实测平均值,则计算出的B也为实测平均值,在游荡性河段,同一流量的水面宽变化很大,反映河床的不稳定。由于游荡性河道的比降陡,河槽极不稳定,不同来水来沙条件塑造了不同的水面宽,且经常处于变化中,如高含沙洪水塑造的河宽窄,低含沙洪水形成的河宽大,随着水沙条件的变化,河槽宽度经常变化。其二,由于河槽极为宽浅,水深在断面上分布极不均匀,漫滩后水面宽会迅速增加。因此形成游荡性河段,流量和水面宽关系散乱是必然的,不作具体分析采用平均值,确定的整治河宽不尽合理。游荡性河道整治的目的是缩窄河宽、规顺河势,故其宽度应小于自然条件形成的平均水面宽,应是主槽宽度。东坝头以上1200m,东坝头至高村1000m明显偏大。
2.窄深河槽具有极大的过洪能力
从公式可知,Q和R高次方有关,在B、n、J不变的情况下,水深增大对河道的过洪能力影响最大。
表1给出艾山站、泺口站1958年、1976年、1982年实测窄槽的过流能力表明,艾山站在1958年7月21日、22日,在河宽476m、468m,平均水深8.9m和10.6m的条件下,分别宣泄12300m3/s和12500m3/s洪水;泺口水文站在1958年7月22日、23日主槽宽295m,平均水深10.6m和13.1m的条件下,通过的洪峰流分别为10100m3/s和11100m3/s。
3.游荡性河道的洪水主要通过主槽排泄
同样由可知,在河宽、水深,n值相同的条件下,比降由1增加到2,河槽的过流能力增加40%;若泄量控制不变,则水深可减少23%。但由于比降陡的游荡性河道,同流量水面宽远大于窄河道,因此窄深河槽的过洪能力常不引人注重。在宽达几公里的水面中主流带的宽度常只有几百米。表2给出花园口站1958年,主槽宽600m、1000m过流量可达到10000m3/s以上,最大达15022m3/s。占过流总量的70~90%,甚至达到98%。
江恩惠等对游荡性河道主槽进行具体探究,认为目前所用河宽偏大[9。文献[9给出的流量和水面宽的关系图1表明,平均水面宽随流量的增加而增宽,但水面宽的下限值,随着流量的增大几乎不变,均为500~600m。这表明主槽的宽度不随流量变化。
从图2给出的单宽流量沿河宽的变化情况可知,主槽的单宽流量可达20m3/s-m以上,滩地虽很宽但过流能力很小,单宽流量一般不足1m3/s-m。水流在宽浅河道上总是在一定宽度的主槽内集中输送(详见图3)。尤其是高含沙洪水通过后,滩地大量淤积,主槽强烈冲刷,塑造出的窄深河槽同样具有极强的输水能力,表3为花园口站实测主槽的过流能力[10,表明,在1977年经过7月和8月两场高含沙洪水塑造,在8月8日花园口站实测的主槽宽467、483m,相应水深为5.4、5.3m,平均流速3.85、3.73m/s。过流量达到8980m3/s和9540m3/s,由此可见,主槽的过流能力很大。只要能保持较大的水深,泄洪要求的河宽并不是很大。
4.窄深河槽泄洪机理
从图4给出的花园口、泺口两站洪水期,水沙过程和河床平均河底高程和最低点高程的变化可知,黄河窄深河槽在洪水期的输水能力大的主要原因,是在涨水过程中主河槽不断冲刷,最大洪峰稍后河床高程到达最低,水深达最大。1958年花园口站水位流量关系(见图5-1)表明,流量从5000m3/s涨到15000m3/s,水位只升1m,而平均水深却由1.99m增加到4.82m,增长2.81m(详见表2),水深增长的幅度远大于水位的增幅。由于,泄量和水深的1.67次成正比,因此使得河槽的泄流能力迅速增大。洪峰前后5000m3/s水位下降2m(见图5-1),主槽河底高程下降近3m(见图5-3)。
从图5-2和表1可知,洛口水文站的流量和河床高程的变化,随着洪峰流量的增大,平均和最低点高程不断降低,最大洪峰后达到最低。流量从5000m3/s增长10000m3/s,水位升高2.95m,但平均水深由6.70m增加到13.1m,增加了6.4m,也远大于水位的升高值。最大水深由8.9m增至18.1m,增加了9.2m。水深增大幅度远大于水位升幅。水深迅速增加是河槽过流能力增大的主要原因。
三、利用对口丁坝整治游荡性河道
目前黄河下游整治是采用单岸修建工程的弯曲性河道整治方案,取得了很多的成就。小浪底水库投入运用后,下游水沙条件将发生很大变化,河道整治也将面临新的新问题。在目前已建整治工程的基础上,在某些河段采用对口丁坝方案整治,效果可能更好[11[12[13。其依据就在于该方法在利用窄深河槽满足泄洪输沙要求的情况下,还能更充分有效地控导河势,这是其它方案所难以做到的。
在无小浪底水库的条件下,由于小水挟沙过多,河槽严重淤积,游荡性河段若按几百米进行整治。主槽将迅速淤高,形成槽高滩低的不利局面,如目前的二级悬河。河道无法长期稳定。但在小浪底水库投入运用后,来水来沙条件发生很大变化,初期下泄清水河床发生冲刷,水库若是造峰冲刷下游河道,塌滩会更严重。根据三门峡水库1960年9月~1964年10月下泄清水期高村以上断面实测资料分析,游荡性河道在主槽不断的摆动中下切,造成滩地的塌滩、河道展宽。目前只在单岸修建工程,主流仍有一定的摆动范围,有些工程常不能适应,尤其是中水整治、小水运行,矛盾突出,河势会有较大变化,滩地坍塌不可避免。采用对口丁坝双岸同时控制,无论大中小水主槽都能限制在较窄范围,河势会更稳定,可防止塌滩,使冲刷向纵深方面发展。在相机排沙运用期,平水、枯水年下泄清水和初期一样,河槽也会发生冲刷,不会淤积抬高。水库排沙期的流量均大于3000m3/s,整治后的河槽不应产生淤积,甚至还应发生些冲刷,对于漫滩洪水造成滩地淤积,则有利于高滩深槽的形成。
四、卡口槽宽为600、800、1000m时对洪水位的影响
实测资料分析表明,在洪峰上涨的过程中河床不断冲深,在最大洪峰流量出现时间稍后河床高程达到最低,河槽的过洪能力达到最大。河宽的缩窄会影响过流范围引起水位抬高,但主流的集中则使河槽冲刷加剧,两者综合功能,引起洪水位抬升。根据1958年花园口站实测资料,600、1000m河宽水位,泄量变化规律(详见图6),推求河宽整治成600、800、1000m时,流量由5000m3/s涨到10000、15000m3/s时的水位壅高值,并和1999年防洪预告值进行了比较[15。
从表4给出的计算结果表明,随着河槽整治宽度减小,流量由5000m3/s升至10000,15000m3/s的水位壅高值DH,在相同流量变幅的情况下,逐渐增加,但增加的幅度不大,整治河宽由1000m减少至600m,DH值仅增0.1~0.2m左右。由5000m3/s涨至10000m3/s,和由5000m3/s涨至15000m3/s相比,DH值只相差0.5m至0.6m。由此可见河槽整治宽度在600~1000m变化时,对水位升高的影响并不突出。
由表4给出的DH值还表明,河槽缩窄后对洪水位的影响和天然情况下相比,在流量由5000m3/s涨至10000m3/s时,各级整治槽宽的DH值和1999年相应流量变幅的预告值的河段平均仅差0.2~0.3m。相应流量由5000m3/s涨至15000m3/s时,整治和不整治的水位壅高值DH仅差0.3~0.4m。由此可见,河槽整治宽度缩窄到600~1000m时,对洪水位影响有限,不会对防洪造成重大影响。
五、有关对口丁坝的布置形式
据阿姆河下游游荡性河道整治经验[13,和我们对黄河游荡性河道按微弯布置整治工程的分析,采用对口丁坝进一步整治河槽可能更有效。有关整治工程的高度,从有利于排洪考虑,以目前黄河下游河道整治工程超高标准为依据,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功能,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。从施工防守方便上考虑,筑坝基较为有利。
若两岸对口丁坝口门较宽,水流不经常靠坝头,抢险只能以陆上为主,为了使河道在洪水期仍能漫滩,滞洪滞沙,丁坝间不修联坝,坝间的交通只用道路联结,路面可和当地二滩高出0.5m,若为防止大洪水河势出现较大摆动,工程的高程可按10000m3/s洪水位齐平设计,若考虑百年一遇洪水,应按15000m3/s洪水位齐平设计坝顶高程。当平滩流量为5000m3/s时,堤高为1.3~1.4m。随着平滩流量的增大,同样的设防标准,堤高会逐渐减小。从以上分析可知,河槽缩窄后对排洪影响不大。
综上所述,应根据不同河段不同情况选择不同的布置形式,以满足防洪生产等方面的要求。有关河槽的整治宽度在顺直河段可以按600~800m设计,从有利于泄洪考虑,对弯曲段可按800~1000m槽宽整治河道。有关对口丁坝的间距,根据阿姆河实践经验,为800~2150m,合1.3~3.6倍的卡口宽度。
阿姆河年径流量190~770亿m3,年沙量2.46亿t,Qmax=8000~9000m3/s,洪水期S=16~20kg/m3,4~8月洪水期沙量2.12亿t,常见洪水流量3000~4000m3/s,枯水流量为400~900m3/s,河道比降为0.00016~0.00026,最大流速3~4m/s,河槽在3~5km范围内摆动。按照土雅姆水利枢纽下游200km河段整治规划,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,规划的255道横堤中在1986年报道中已建成130道,总长度达105km,在30道横堤上完成了抛石。120km的河段已部分地得到了整治,整治工程修建后,在大洪水期间仍可漫滩。详见图7。
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工程,因地制宜的确定对口丁坝工程的间距和护岸的长度。
六有关选择试验河段的建议