遼河中下游沖淤特性分析

于佳華

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 遼寧 沈陽 110006）

1 長(zhǎng)時(shí)段河段沖淤變化分析

遼河是一條多沙河流，多年平均含沙量較高，在七大江河中僅次于黃河、海河。據(jù)統(tǒng)計(jì)，遼河下游六間房站1954年～2004年系列的多年平均年輸沙量達(dá)1187.96萬t，多年平均含沙量達(dá)3.32kg/m3。

根據(jù)遼河干流主要水文站的位置及遼河福德店以下干流各河段具體情況，把遼河福德店以下干流分成五段進(jìn)行分析，并用輸沙率法統(tǒng)計(jì)遼河干流各河段泥沙沖淤情況。第一段為通江口以上段。東、西遼河在福德店匯入，而由于福德店站缺少大水年份，系列不具代表性，因此遼河干流以通江口站為起始。第二段為通江口至鐵嶺段。第三段為鐵嶺至巨流河段。第四段為巨流河至六間房段。第五段為六間房至河口段。按以上五個(gè)河段，用輸沙率法分析各河段的沖淤變化，具體見表1。表中河段沖淤量第1列為西遼河鄭家屯站、東遼河太平站到遼干通江口站河段；第2列為通江口～鐵嶺河段，中間有清河（開原站）、柴河（太平寨站）加入；第3列為鐵嶺～巨流河河段，中間有范河（張家樓子站）加入；第4列為巨流河～六間房河段，中間有柳河（新民站）加入。同時(shí)繪成淤積累計(jì)曲線圖，如圖1所示。

從圖1中可以看出，巨流河～六間房段的淤積最為嚴(yán)重，幾乎是沿程淤積，很少有沖刷的年份；其次是鄭家屯～通江口，本段在大水年淤積嚴(yán)重，而在小水年則基本保持沖淤平衡，有部分年份還有小幅沖刷；接著是鐵嶺～巨流河，本段相對(duì)之前兩段的淤積量較小，除上世紀(jì)50年代的大水年份淤積外，基本保持沖淤平衡。在1965年～1984年的枯水枯沙年份還逐年略有沖刷；最后是通江口～鐵嶺段。本段是遼河干流唯一一段沿程略有沖刷的河段。甚至在1954年～1964年豐水豐沙時(shí)段的大水年份也很少有淤積年份。

2 子河段河道類型劃分

圖1 遼河干流累計(jì)沖淤圖

根據(jù)遼河福德店以下河段的河道形態(tài)、天然控制點(diǎn)、人工控制節(jié)點(diǎn)等因素，把遼河福德店以下河段分為10段，即福德店～通江口、通江口～清河口、清河口～鐵嶺、鐵嶺～石佛寺、石佛寺～巨流河、巨流河～柳河口、柳河口～卡力馬、卡力馬～六間房、六間房～盤山閘、盤山閘～河口。分別對(duì)各河段進(jìn)行河型的劃分。本次河型的劃分采用錢寧教授和武漢水利電力學(xué)院對(duì)河型的分類，即將河流類型劃分為四類，分別為順直、蜿蜒、分汊、游蕩性河道。按照Leopold和Wolman天然河流的資料分析成果，河流坡降（J）滿足條件J<0.0125Q-0.04為蜿蜒型河流。具體劃分見表1。

表1 遼河（福德店以下河段）各河段河道類型劃分表

從表1中可以看出，遼河各段均滿足J<0.0125Q-0.04。因此除柳河口～卡力馬段河道主槽擺動(dòng)劇烈屬游蕩型河道外，其余各河段均屬于蜿蜒型河道，這也符合遼河實(shí)際情況。遼河各段除柳河口～卡力馬段受柳河來沙影響而淤積嚴(yán)重，河勢(shì)游蕩外，其余各段均蜿蜒曲折，無較大的汊道，符合蜿蜒型河道的演變規(guī)律。雖然在部分河段在枯水期時(shí)段有江心灘，但是到汛期時(shí)均被淹沒，不能算分汊型河道。

3 遼河中下游各河段演變特性分析

根據(jù)遼河福德店以下各段泥沙主要來源的不同，可以大致把遼河福德店以下分為三段。第一段為福德店～柳河口段；第二段為柳河口～盤山閘段，第三段為盤山閘～遼河口段。第一段泥沙主要來自西遼河，第二段泥沙主要來自柳河，第三段泥沙受上游來沙及潮汐攜帶泥沙的雙重影響。

根據(jù)河道的不同特性，又可以把福德店～柳河口段分為兩段。

第一段為福德店～清河口段。本段屬蜿蜒型河道，河道長(zhǎng)度113.7km，平均河寬僅140m，彎曲系數(shù)1.56～1.58，寬深比2.5～10.9，河床比降0.22‰～0.24‰。河岸為松散二元結(jié)構(gòu)，不耐沖刷，坍岸嚴(yán)重，河道多擺動(dòng)。

根據(jù)輸沙率法分析，1965年以前西遼河來水來沙較多，河道偏淤。1965年紅山水庫建庫后上游西遼河來沙減少，河道大水年淤積，小水年河道偏沖，總體來說以淤積為主。根據(jù)斷面法分析，主槽擺動(dòng)較大。在大洪水時(shí)沖刷主槽，而灘地淤積；在中小水時(shí)水流不上灘，主槽淤積。由于大洪水較少，且在洪山水庫建成后，西遼河泥沙得到一定程度上的控制，因此中小水時(shí)，灘地淤積并不嚴(yán)重，主槽略有擴(kuò)大，擺動(dòng)較大。

第二段為清河口～柳河口。本段河道長(zhǎng)度169km，平均河寬200m～300m，河床比降在石佛寺以上較大，在0.21‰～0.31‰；在石佛寺以下進(jìn)入平原區(qū)，比降在0.16‰～0.24‰。

本段河道由于清河的加入，河道演變與福德店～清河口段有所不同。清河的加入使得河道的水流挾沙力加大，對(duì)河道兩岸的沖刷加大。因此在清河剛加入的河段，河勢(shì)向順直方向發(fā)展。后隨著距離加大，沖刷兩岸的泥沙加入水流，使水流趨向沖淤平衡，水流挾沙力相對(duì)減小，沖刷減少，使得河勢(shì)重新向蜿蜒型河道發(fā)展。

根據(jù)輸沙率法分析，由于清河的加入，挾沙力的加大，本段雖然也有沖有淤，但總體偏沖。而從斷面法看，灘地略有淤積，但基本變化不大；而主槽變化較復(fù)雜，總體是擴(kuò)大的。

第二段為柳河口～盤山閘段。本段河道長(zhǎng)度46km。主槽演變劇烈，主槽不斷擺動(dòng)，而灘地逐年淤高。之所以有上面的變化，主要的原因是柳河入?yún)R后攜帶了大量的泥沙，使得遼河干流挾沙處于過飽和狀態(tài)，下游淤積嚴(yán)重。當(dāng)汛期時(shí)，由于灘地受植物覆蓋影響，糙率較大。同時(shí)洪水漫灘后，河寬及糙率等加大，灘地流速降低，這使得洪水的挾沙能力減弱。灘地與主槽的水流挾沙能力相差較大。同時(shí)由于河道平面形態(tài)寬窄相間，自窄段進(jìn)入寬段時(shí)，含沙量較大的水流自主槽漫入灘地，在灘地大量落淤。而自寬段進(jìn)入下一個(gè)窄段時(shí)，由于泥沙在上一段灘地落淤后，水流含沙量有所降低，這時(shí)從灘地回歸主槽的水流含沙量較小，促使主槽沖刷。在非汛期，因?yàn)榱髁枯^小，水流不上灘，主槽挾沙能力大幅度降低，而來沙量除上游攜帶來的外，因主流擺動(dòng)，灘坎受到?jīng)_刷而坍塌后退，更增加了來自灘地的泥沙，使得主槽淤積。主槽雖有沖有淤，但在長(zhǎng)時(shí)段內(nèi)，仍表現(xiàn)為淤積抬高，而灘地表現(xiàn)為持續(xù)抬高。

另外，遼河自柳河口以下，由于1965年以后上游來水減少，在之后的近20年沒有上灘的大洪水，灘地上自發(fā)進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植，而后為保護(hù)耕地修了套堤，將行洪寬度由2000m左右縮窄至300m～400m，發(fā)生3000m3/s以下洪水都不跑灘，柳河來沙仍然不少。1966年～1969年的4年中來了6406.94萬t泥沙，結(jié)果大部淤在主槽中，不但使斷面減小，河底和灘唇逐漸抬高，使套堤臨、背高差連年加大，灘地出現(xiàn)橫比降。據(jù)統(tǒng)計(jì)六間房～朱家房河段1980年左、右灘地上套堤內(nèi)、外高差平均為1.33m和1.56m，而2000年時(shí)增為1.63m和2.09m；另外，在遼河大堤培修過程中都從堤腳灘上取土，取土坑逐漸連成順堤串溝，這兩個(gè)因素合在一起，左、右灘都有很大的橫比降。一旦洪水沖破套堤，就會(huì)直奔大堤，順著堤根淘刷，如1986年8月遼河發(fā)生2537m3/s（朱家房）洪水，在臺(tái)安縣何家附近沖開套堤，主流改道緊靠右岸大堤堤根，形成長(zhǎng)達(dá)11km的順堤河，情況十分危急。

第三段為盤山閘～遼河口段。本段河道長(zhǎng)度57.3km，河寬115m～1269m。河道為感潮河段，受上游來沙影響及潮汐攜帶泥沙沉積影響，遇大水年可以沖刷一部分泥沙至下游，但是總體淤積嚴(yán)重。河道比降變緩至0.04‰，河道蜿蜒曲折。

由于六間房以下無水文站，缺少實(shí)測(cè)流量及含沙量資料，因此無法采用輸沙率法對(duì)本河段進(jìn)行分析。但是用斷面套繪法可以看出，當(dāng)連續(xù)豐水年份之后，斷面過流面積明顯有所減小，河床淤高，河寬變窄；而當(dāng)連續(xù)的枯水年份，則過流面積有所增加?？梢钥闯觯涌诙斡俜e與上游來水有一定的聯(lián)系。初步估計(jì)，可能與上游盤山閘的修建、運(yùn)用有關(guān)。在枯水時(shí)段由于盤山閘的關(guān)閘蓄水改變了潮汐波形，漲潮流速大于落潮流速，從而使?jié)q潮時(shí)水流挾沙力大于落潮時(shí)，可能導(dǎo)致河口段泥沙被帶到盤山閘下而落淤；在豐水時(shí)段，盤山閘開閘放水，把上游帶來的泥沙帶往河口段，而河口段河寬變大，比降變小，流速變小，挾沙力減小，在此大量落淤而導(dǎo)致斷面河底淤高，河寬淤窄。

4 結(jié)語

本文通過遼河水文站的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析水文站之間河段整體的沖淤規(guī)律，并根據(jù)河道比降將各段河道劃分類型，歸納總結(jié)各河段的整體沖淤變化及河勢(shì)演變規(guī)律。因此本文不適用于遼河局部河段的沖淤演變分析。本文采用資料大部分為紅山水庫建成后成果，考慮到水、沙系列偏枯，無法驗(yàn)證來大洪水是否會(huì)對(duì)遼河產(chǎn)生較大影響，這就需要針對(duì)紅山水庫的運(yùn)行情況進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。陜西水利