黄河下游游荡性河道双岸整治方案研究

作者针对黄河下游游荡性河槽极为宽浅,河床极不稳定,目前的河道整治宽度过大,不利于洪水期控导河势与河床的集中冲刷,必须双岸同时整治,缩窄河宽;从有利于排洪输沙需求出发,应按洪水较顺直河势,因地制宜,因势利导的原则规划流路。两岸同时整治后,在小浪底水库下泄清水冲刷期,可控制滩地坍塌、河槽展宽,使冲刷向纵深方向发展,有利于使河槽过流能力迅速增大。为水库泥沙多年调节排沙期利用洪水集中排沙入海创造条件,使近期作用与远期整治效果紧密结合。形成窄深、归顺、稳定、且有窄槽宽滩的输水输沙通道。

黄河下游游荡性河道双岸整治模型试验研究

为检验游荡性河道双岸整治方案的可行性,选择了黄河下游花园口—夹河滩河段开展了动床模型试验,分析了该河段双岸整治工程在大、中、小水期间的控导性能以及对排洪能力、河道输沙能力的影响。试验表明:双岸整治工程在小浪底水库泥沙多年调节运用的条件下,初期(下泄清水期)起到了护滩的作用,阻止了河槽的展宽,使冲刷向纵深方向发展,河势得到了有效控制;在水库利用洪水排沙期,河道具有很强的输沙能力,在以洪水排沙输沙为主、清水冲刷与少量小水挟沙的共同作用下,能维持输沙的基本平衡。

游荡型河段双岸整治对黄河下游河道的影响分析

针对游荡型河段主流宽浅散乱、河床极不稳定的特点,在黄河花园口—夹河滩河段两岸布置了对口丁坝整治工程,利用黄河下游水动力学泥沙数学模型,采用小浪底水库15 a设计水沙系列,对黄河下游各河段的冲淤、典型断面的平滩流量变化进行了计算,分析了对艾山以下窄河段带来的影响,并与现状工程方案进行了比较,结论认为:①花园口—夹河滩河段布设双岸整治工程比现状工程条件下,15 a间铁谢—利津河段多冲刷泥沙2.33亿t,冲刷量主要分布在花园口—高村段;②双岸整治工程方案和现状工程方案相比较,高村以下河段各站平滩流量减小,但和2002年汛前相比,山东河道仍具有较强的过洪能力;③在游荡型河段进行双岸整治工程布置,可以减少小浪底排沙期间河道的淤积,提高河南河段的输沙能力,而对山东河段的影响不是太明显。

对口丁坝双岸整治对黄河下游河道冲淤的影响

选取低含沙水沙系列、枯水多沙水沙系列以及规划设计的未来50 a水沙系列,利用黄河下游一维水沙数学模型,模拟计算了对口丁坝双岸治理方案下黄河下游河道在3种水沙系列条件下的冲淤状况。结果表明,游荡性河段采用对口丁坝方案整治后,输沙能力得到了提高,该河段多输送的泥沙一半以上输送到利津以下,其余部分淤积在高村—利津河段,其中淤积以高村—艾山河段为主,艾山—利津河段的冲淤情况与现状相比变化不大。

黄河下游游荡性河道双岸整治面临的问题

为全面认识黄河下游游荡性河道双岸整治的效果和可能带来的影响,对双岸整治的实施背景和预期效果进行总结,详细分析了双岸整治面临的工程和社会环境等方面的问题。认为当前黄河下游防洪形势虽得到改善,但也面临下游游荡性河道输沙能力不足、下游部分河段河势恶化等问题。指出双岸整治的主要效果在于通过丁坝等工程实施黄河下游双岸整治,塑造窄深河槽,利用窄深河槽很强的泄洪输沙能力并结合小浪底水库的调节运用使得大部分泥沙通过洪水输运,同时依靠整治工程消除横河、斜河等不利河势;双岸整治面临的主要问题有:黄河下游大洪水仍有可能出现,整治工程带来的水位壅高,整治河段挟沙能力提高造成的下泄泥沙对山东窄河道和黄河河口产生影响,以及工程实施带来的土地权属、引黄供水和环境影响等问题。

沁河下游游荡型河道双岸整治对策分析

沁河下游河势游荡,还没有系统的整治规划,双岸整治措施为沁河下游治理提供了一种新的方法。沁河下游游荡型河道双岸整治的必要性在于:①河势游荡,堤防上布满了险工;②丹河的汇入加剧了沁河河势紊乱;③弯曲型整治在沁河治理中有局限性;④黄河双岸整治模型试验成果为沁河治理提供了依据;⑤沁河双岸整治可作为黄河游荡型河道的野外实体模型。双岸整治的可行性有:①沁河下游没有系统整治规划,为双岸整治提供了可能;②局部河段顺直,双岸整治适应多方向来流;③堤防间距小,实施双岸整治投资较小;④天然来水量减少,畸形河势难以改变,只有系统整治才是根本;⑤河口村水库修建后,下游出现中小洪水几率增多,双岸整治有利于下泄清水塑造良好河势。

双岸整治下插板透水丁坝调控区水流特性研究

为治理塔里木河新其满#3引水口河段,运用插板透水丁坝进行双岸整治,并采用CCHE2D对塔里木河新其满河段#3引水实体水槽模型进行数值模拟,分析了双岸整治下插板透水丁坝不同间距对各调控区水面线、流速、切应力及分水束流的影响规律。结果表明,受到双岸插板透水丁坝调控作用,在Ⅰ、Ⅱ区形成缓流促淤区、Ⅲ区形成束流冲刷区;随丁坝间距增大,各调控区流速减小,缓流率增大;上游丁坝水位雍高值及切应力越小,下游水位雍高值及切应力越大;在Ⅰ、Ⅱ区分流比减小,Ⅲ区束流率增大。当L=4b时,Ⅰ、Ⅱ区缓流率最大为53.2%、93.8%,分流比最小为7.28%、7.14%,Ⅲ区输水输沙能力较单岸丁坝明显增大且具有一定的分水束流作用。研究成果可完善双岸整治下塔里木河河道整治及防护工程研究理论。

再论黄河下游游荡性河道双向整治方案

从小浪底水库运用后河道整治面临的新问题:研究了宽河固堤(微弯整治)、窄河固堤与双岸整治形成的特定的历史背景,其整治目的与要求有所不同。微弯整治是在防洪抢险整治基础上演变的,使河道的游荡范围有所减小,防洪安全性有所提高。但微弯整治在下游游荡性河道极为宽浅,多条流路中选择一条典型流路作为规划治导线,通过人工造弯,试图形成人工控制的弯曲性河流,具有一定的盲目性;窄河固堤的思想是在新的历史条件下,从社会发展,经济效益等多方面分析后提出的;双向整治是基于对黄河窄深河道泄洪输沙能力、过洪机理,淤滩刷槽之间没有联系的认识基础上提出的。小浪底水库泥沙多年调节,优化了来水来沙条件,通过黄河实测资料分析与动床模型试验证明双向整治对游荡河道治理有效,是形成窄深河槽,稳定主槽,保证防洪安全与提高河道的输沙能力所必须。为充分利用洪水,长距离输沙入海,实现下游主槽不淤高的目标提供了可能。

黄河下游游荡河段自然形成的稳定河道对黄河治理的启示

黄河下游游荡性河道具有比降陡、宽浅散乱、河势多变的特性,但在双井至来童寨约10km河段因为河的一岸为整治工程,另一岸由抗冲刷黏土组成,形成了相对稳定的河道,近20多年中,包括小浪底水库投入运用后10多年河槽发生强烈冲刷的时期,均没有发生过横河、斜河等险情,成为游荡河段中的特例,为黄河下游游荡性河道治理指明了方向。建议在老田庵至武庄河段进行双岸整治试点,为有效稳定游荡性河道积累经验。

增大主槽过流能力 淡化生产堤存废之争

从大洪水发生几率大幅度减小、下游河道具有极强的泄洪输沙能力、刷槽和淤滩没有必然的联系等方面,论述了目前条件下黄河下游滩区生产堤存在的合理性。同时指出:三门峡水库"蓄清排浑"运用的减淤作用已经使花园口以上河道基本不淤,温孟滩已经成为小浪底水库的移民区;小浪底水库投入运用以后,下游河道平滩流量增大,但夹河滩以上河道依然宽浅散乱,急需采用双岸整治措施形成稳定的窄深河槽;通过小浪底水库泥沙多年调节优化水沙组合,将泥沙调节到洪水期输送,可以控制河道主槽不抬高。只要主槽过流能力增大了,洪水漫滩几率就会减小,生产堤存废的争论自然得到淡化,滩区问题就能得到合理的解决。

论“稳定主槽、调水调沙”的治河方略

随着人们对黄河泥沙输移规律认识的不断深入,治黄方略或主张也在不断地更新。微弯整治基于多年游荡河道的防洪抢险经验,其能达到减小游荡范围的治理目标,但主槽没有稳定;双岸整治方案是基于窄深河槽洪水期具有很强的输沙潜力与泄洪能力。小浪底水库投入运用后,必须形成稳定的主槽才能保证防洪的安全,提高河道的输沙能力,从而达到更好的减淤目的;洪水漫滩机会减小了,才能使黄河滩区人民与自然和谐相处。因此,主张束水输沙,认为“稳定主槽、调水调沙”的治河方略符合当今黄河的实际。

论黄河下游调水调沙与束水输沙

讨论了黄河下游调水调沙、束水输沙及河道整治问题,认为:充分利用黄河窄深河槽在洪水期具有的输沙潜力和泄洪能力这一天然特性,将成为治理下游河道的主攻方向;在"拦、排、调、放、挖"各项措施中,"调"是核心,是关键;小浪底水库调水调沙的主要任务是把泥沙尽量调节到丰水年洪水期输送,河道整治的任务是通过双岸整治,防止清水冲刷河槽展宽,稳定主槽,控导河势,提高游荡型河道的输沙效率,形成顺直、归顺的排洪输沙通道;洪水输沙、水库多年调沙与束水输沙相互配合,是实现黄河下游河槽不抬高的必要条件。