黃河下游寬灘區(qū)不同運(yùn)用模式滯洪沉沙效果試驗(yàn)

劉　燕，江恩惠，曹永濤，萬(wàn)　強(qiáng)，夏修杰

(黃河水利科學(xué)研究院，河南鄭州　450003)

?

黃河下游寬灘區(qū)不同運(yùn)用模式滯洪沉沙效果試驗(yàn)

劉燕，江恩惠，曹永濤，萬(wàn)強(qiáng)，夏修杰

(黃河水利科學(xué)研究院，河南鄭州450003)

摘要：黃河下游寬灘區(qū)既是大洪水期行洪通道，具有滯洪、沉沙功能，又是180多萬(wàn)灘區(qū)人民居住場(chǎng)所。如何解決保證灘區(qū)群眾生命財(cái)產(chǎn)安全與自然行滯洪、沉沙功能的發(fā)揮這一對(duì)矛盾，是治黃工作長(zhǎng)期面臨的難題之一。通過對(duì)比不同灘區(qū)運(yùn)用模式下寬灘區(qū)洪水淹沒范圍、滯洪量和沉沙量，分析寬灘區(qū)不同運(yùn)用模式對(duì)灘區(qū)滯洪沉沙效果的影響，以期為黃河下游河道治理和寬灘區(qū)安全建設(shè)提供有力科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明，兩種洪水條件下無(wú)防護(hù)堤模式淹沒范圍均大于防護(hù)堤模式；中常洪水條件無(wú)防護(hù)堤模式滯洪量和沉沙量大于防護(hù)堤模式；大洪水條件無(wú)防護(hù)堤模式總滯洪量稍小于防護(hù)堤模式、沉沙量大于防護(hù)堤模式；兩種洪水條件防護(hù)堤模式高村以下窄河段灘區(qū)漫灘狀況均較無(wú)防護(hù)堤模式嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：寬灘區(qū)； 運(yùn)用模式； 模型試驗(yàn)； 滯洪； 沉沙

黃河下游河道具有上寬下窄的特征，其中京廣鐵路橋至陶城鋪河段的堤距達(dá)5～20 km，該河段相應(yīng)的灘區(qū)常被稱為寬灘區(qū)(見圖1)。其中，原陽(yáng)縣、長(zhǎng)垣縣、濮陽(yáng)縣、東明縣4個(gè)自然灘區(qū)面積均在200 km2以上。

圖1　黃河下游河道及寬灘區(qū)Fig.1　 Sketch map of lower Yellow River and wide floodplain

黃河下游灘區(qū)具有行洪、滯洪、沉沙的作用，據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，1958年和1982年花園口洪峰流量分別為22 300和15 300 m3/s，花園口—孫口河段的槽蓄量分別為25.89億m3和24.54億m3，相當(dāng)于故縣和陸渾水庫(kù)的總庫(kù)容，起到了明顯的滯洪作用，大大減輕了窄河段的防洪壓力；1950年6月至1998年10月黃河下游共淤積泥沙92.02 億t，其中灘地淤積63.70 億t，占全斷面總淤積量的近70%[1]。灘區(qū)同時(shí)又具有居住的功能，目前，黃河下游河道與兩岸堤防之間，有120多個(gè)大小不等的灘地，灘區(qū)內(nèi)有村莊1 900多個(gè)，居住人口190多萬(wàn)，耕地面積2 500 km2。

長(zhǎng)期以來(lái)灘區(qū)群眾的生產(chǎn)生活與行滯洪、沉沙存在著很大矛盾，這一矛盾隨著流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和對(duì)防洪安全要求的提高表現(xiàn)得更加突出。目前對(duì)寬灘區(qū)的治理和運(yùn)用觀點(diǎn)繁多，如王渭涇分析了寬河固堤和分區(qū)運(yùn)用的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)[2]，認(rèn)為灘區(qū)應(yīng)分區(qū)治理；韋直林建議下游河道分生活區(qū)、行水輸沙區(qū)和生產(chǎn)兼滯洪淤沙區(qū)治理[3]；趙連軍等[3-4]預(yù)測(cè)了寬河和窄河模式下游河道未來(lái)沖淤，得出寬河固堤淤積量大但窄河范圍內(nèi)淤積量小于窄河固堤方案，且高村至艾山河段洪水位低于窄河方案等結(jié)論。這些觀點(diǎn)多為定性意見或者僅研究下游河道沖淤趨勢(shì)，難以說清現(xiàn)狀灘區(qū)地貌背景和洪水形勢(shì)下灘區(qū)不同運(yùn)用模式的滯洪沉沙作用。為此，需開展寬灘區(qū)不同運(yùn)用方式在典型水沙條件下滯洪沉沙效果的模型試驗(yàn)研究，為黃河下游治理和下游灘區(qū)安全建設(shè)提供有力的科學(xué)依據(jù)。

1試驗(yàn)方案及邊界條件

開展了兩種運(yùn)用模式4個(gè)組次的動(dòng)床實(shí)體模型試驗(yàn)，分別是小浪底調(diào)控“58.7”洪水寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式與有防護(hù)堤模式兩組次，與未調(diào)控“58.7”洪水寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤與有防護(hù)堤兩組次。

寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式是目前黃河上采用的寬河固堤模式，兩岸堤距較大且遠(yuǎn)離主槽，既可減輕洪水對(duì)堤防的壓力、減少洪水對(duì)堤防的沖決，又可以利用廣闊的灘地滯洪滯沙，減輕山東河段的防洪負(fù)擔(dān)、降低河床淤積抬升的幅度。防護(hù)堤模式試驗(yàn)的邊界條件、水沙條件與無(wú)防護(hù)堤模式一致，僅多加一道防護(hù)堤，防護(hù)堤標(biāo)準(zhǔn)按2000年8 000 m3/s水位加1.5 m超高，防護(hù)堤上分別設(shè)置分洪與退水口門，口門設(shè)置原則根據(jù)灘區(qū)面積大小及河勢(shì)演變情況，并參照以往項(xiàng)目組開展的黃河下游灘區(qū)分區(qū)運(yùn)用滯洪沉沙效果實(shí)體模型試驗(yàn)研究[5]。

1.1邊界條件

模型模擬范圍自小浪底至陶城鋪河段，原型河道總長(zhǎng)476 km。模型水平比尺λL=600，垂直比尺λH= 60。該模型是依據(jù)黃科院多年動(dòng)床模型試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和遵循黃河泥沙模型相似律[6]設(shè)計(jì)的，選取鄭州熱電廠粉煤灰作為模型沙，利用該模型先后完成過小浪底水庫(kù)運(yùn)用方式研究[7]、黃河下游防洪規(guī)劃治導(dǎo)線檢驗(yàn)與修訂[8]、小浪底至蘇泗莊河段模型試驗(yàn)研究[9]、小浪底至蘇泗莊河道模型2000年汛期洪水預(yù)報(bào)模型試驗(yàn)[10]、黃河下游游蕩性河道河勢(shì)演變規(guī)律[11]及整治方案研究等多項(xiàng)治黃研究，是黃河下游治理最有效的手段之一。

模型初始地形采用2013年汛前地形。為提高制模精度，模型初始地形制作時(shí)布置小浪底至陶城鋪河段實(shí)測(cè)的206個(gè)大斷面。灘地、村莊、植被狀況按1999年航攝、2000年調(diào)繪的1∶10 000黃河下游河道地形圖塑制，并結(jié)合以往現(xiàn)場(chǎng)查勘情況給予修正；初始河勢(shì)采用2013年汛前河勢(shì)；與初始地形相應(yīng)的河道整治工程按2013年現(xiàn)狀工程布設(shè)；河道內(nèi)的生產(chǎn)堤、路堤、渠堤，根據(jù)試驗(yàn)方案需要，除一些重要路堤和渠堤保留外，其余全部予以破除；為了反映河床沖刷后床沙的粗化，初始床沙級(jí)配盡量與2013年最新測(cè)驗(yàn)成果相對(duì)應(yīng)。

1.2水沙條件

兩種運(yùn)用模式試驗(yàn)均施放了2個(gè)水沙過程。第1個(gè)水沙過程，考慮到小浪底水庫(kù)運(yùn)用后黃河下游河道夾河灘以上沖刷嚴(yán)重，河槽過大的現(xiàn)實(shí)狀況，在制作好的初始地形上，施放黃河設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的6 億t水沙系列中經(jīng)過小浪底水庫(kù)調(diào)節(jié)后的“58.7”洪水過程[12](簡(jiǎn)稱調(diào)控“58.7”洪水過程)。該洪水過程經(jīng)過小浪底調(diào)控后進(jìn)入下游的洪水不超過8 000 m3/s，含沙量卻高達(dá)480.5 kg/m3，以此過程對(duì)河道進(jìn)行自然初始塑造，以緩解河槽行洪能力過大而影響灘區(qū)滯洪沉沙效果的顯現(xiàn)。第2個(gè)水沙過程是在第1個(gè)試驗(yàn)后地形上，施放未經(jīng)小浪底水庫(kù)調(diào)控的“58.7”實(shí)際洪水過程(簡(jiǎn)稱未調(diào)控“58.7”洪水過程)。

調(diào)控“58.7”洪水，共16 d，總水量為50.46億m3，總沙量為5.67億t，小浪底最大流量為4 000 m3/s，對(duì)應(yīng)含沙量為436.1 kg/m3，小黑武最大流量為10 581 m3/s，屬中常高含沙洪水；未調(diào)控“58.7”洪水，共15 d，總水量為84.7 億m3，總沙量為7.12 億t，小浪底最大流量為13 855 m3/s，對(duì)應(yīng)含沙量為179.6 kg/m3，小黑武最大流量為22 757 m3/s，屬大洪水。

為對(duì)比“58.7”洪水下游寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤和防護(hù)堤模式下灘區(qū)滯洪沉沙效果，對(duì)京廣鐵路橋至孫口河段內(nèi)18個(gè)較大灘區(qū)滯洪量和沉沙量進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1灘區(qū)淹沒范圍

表1為調(diào)控和未調(diào)控“58.7”洪水兩種運(yùn)用模式下各河段灘區(qū)淹沒面積情況統(tǒng)計(jì)。對(duì)于調(diào)控“58.7”洪水，分析如下：

(1)總淹沒面積。由于洪峰量級(jí)小，兩種運(yùn)用模式下灘區(qū)淹沒總面積都較小，但在相對(duì)值方面，無(wú)防洪堤模式下淹沒面積明顯大于有防洪堤模式。無(wú)防洪堤模式下18個(gè)灘區(qū)中有14個(gè)灘區(qū)漫灘上水，淹沒面積為99.45 km2，占灘區(qū)總面積的7.1%；有防洪堤模式下18個(gè)灘區(qū)中僅有4個(gè)灘區(qū)漫灘上水，淹沒面積為26.43 km2，占灘區(qū)總面積的1.9%。

(2)灘區(qū)淹沒情況沿程變化。兩種運(yùn)用模式差別較大。無(wú)防洪堤模式京廣鐵路橋至東壩頭河段，灘區(qū)淹沒面積為29.76 km2，占該河段灘區(qū)總面積的5.0%；東壩頭至高村河段，灘區(qū)淹沒面積為11.09 km2，占該河段灘區(qū)總面積的2.6%；高村至孫口河段，灘區(qū)淹沒面積為55.8 km2，占該河段灘區(qū)總面積的16.9%，淹沒比例明顯大于高村以上河段。有防洪堤模式高村以上未漫灘，漫灘灘區(qū)全部集中在高村至孫口河段，灘區(qū)淹沒面積為26.42 km2，占該河段灘區(qū)總面積的8.0%。

兩種運(yùn)用模式下均漫灘上水的灘區(qū)有習(xí)城灘、董口灘、辛莊灘3個(gè)灘區(qū)，其中，習(xí)城灘在兩種模式中漫灘面積相對(duì)較大，無(wú)防護(hù)堤模式淹沒面積為12.82 km2，防護(hù)堤模式淹沒面積為13.32 km2。

表1　試驗(yàn)各河段灘區(qū)淹沒面積統(tǒng)計(jì)

對(duì)于未調(diào)控“58.7”洪水，分析如下：

(1)總淹沒面積。由于洪峰量級(jí)大，兩種運(yùn)用模式下灘區(qū)淹沒總面積都較大，且無(wú)防洪堤模式下淹沒面積明顯大于有防洪堤模式。無(wú)防洪堤模式下18個(gè)灘區(qū)全部漫灘上水，淹沒總面積為843.67 km2，占灘區(qū)總面積的62.0%；有防洪堤模式下18個(gè)灘區(qū)中有17個(gè)灘區(qū)漫灘上水，僅渠村東灘未上水，灘區(qū)淹沒總面積為620.33 km2，占灘區(qū)總面積的45.6%。

(2)灘區(qū)淹沒情況沿程分布。兩種運(yùn)用模式差別較大。無(wú)防洪堤模式各河段淹沒面積百分比差別不大，其中京廣鐵路橋至東壩頭河段，灘區(qū)淹沒面積為371.35 km2，占該河段灘區(qū)總面積的61.8%；東壩頭至高村河段，灘區(qū)淹沒面積為217.89 km2，占該河段灘區(qū)總面積的50.6%；高村至孫口河段，灘區(qū)淹沒面積為254.42 km2，占該河段灘區(qū)總面積的77.2%。有防洪堤模式各河段淹沒面積百分比差別較大，自上而下逐漸增大，其中京廣鐵路橋至東壩頭河段，灘區(qū)淹沒面積為153.33 km2，占該河段灘區(qū)總面積的25.5%；東壩頭至高村河段，灘區(qū)淹沒面積為192.37 km2，占該河段灘區(qū)總面積的44.7%；高村至孫口河段，灘區(qū)淹沒面積為274.63 km2，占該河段灘區(qū)總面積的83.3%。

無(wú)防護(hù)堤模式中淹沒面積在60 km2以上的灘區(qū)從大至小依次為原陽(yáng)二灘、長(zhǎng)垣灘、習(xí)城灘、原陽(yáng)封丘灘、蘭東灘和鄭州灘；防護(hù)堤模式中淹沒面積在60 km2以上的灘區(qū)從大至小依次為習(xí)城灘、長(zhǎng)垣灘、蘭東灘、原陽(yáng)二灘和清河灘。

總體上，京廣鐵路橋至東壩頭河段，無(wú)防護(hù)堤模式下的灘區(qū)淹沒面積大于防護(hù)堤模式；東壩頭至高村河段，兩種模式灘區(qū)淹沒總面積差別不大，但不同灘區(qū)淹沒面積差別較大，灘區(qū)漫灘范圍與其上游河段漫灘程度相關(guān)，如右岸蘭東灘，受京廣鐵橋至東壩頭河段漫灘范圍影響，無(wú)防護(hù)堤模式下該河段漫灘范圍大，蘭東灘漫灘范圍小，下游上東明西灘受其影響，漫灘范圍大，防護(hù)堤模式則與之相反，京廣鐵路橋至東壩頭漫灘范圍小，蘭東灘漫灘范圍大，其下游上東明西灘漫灘范圍??；高村至孫口河段無(wú)防護(hù)堤模式灘區(qū)淹沒面積小于防護(hù)堤模式，這是由于防護(hù)堤的約束，東壩頭以上河段灘區(qū)淹沒范圍小，相應(yīng)滯洪量較少，盡管在東壩頭至高村河段兩種運(yùn)用模式漫灘范圍差別不大，但進(jìn)入高村以下河段洪水量有防洪堤模式明顯大于無(wú)防洪堤模式，因而漫灘面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無(wú)防護(hù)堤模式。

2.2灘區(qū)滯洪量

表2為調(diào)控和未調(diào)控“58.7”洪水兩種模式下各河段灘區(qū)滯洪量統(tǒng)計(jì)對(duì)比情況?？梢姡?/p>

(1)滯洪總量。由于防護(hù)堤模式僅高村以下4個(gè)灘區(qū)漫灘上水，而無(wú)防護(hù)堤模式18個(gè)灘區(qū)中有14個(gè)灘區(qū)漫灘上水，防護(hù)堤滯洪總量明顯小于無(wú)防護(hù)堤。調(diào)控“58.7”洪水，灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)總滯洪量為8.130 億m3，有防洪堤模式下灘區(qū)總滯洪量為4.450 億m3，僅為無(wú)防洪堤模式滯洪總量的54.7%。

表2　試驗(yàn)各河段灘區(qū)滯洪量統(tǒng)計(jì)

(2)灘區(qū)滯洪量沿程分布差異較大。無(wú)防洪堤模式下，京廣鐵路橋至夾河灘河段總滯洪量0.756 億m3，占總滯洪量的9.3%；東壩頭至高村河段總滯洪量為2.625 億m3，占總滯洪量的32.3%；高村至孫口河段總滯洪量為4.749 億m3，占總滯洪量的58.4%。防護(hù)堤模式下京廣鐵路橋至高村河段灘區(qū)未漫灘；漫灘灘區(qū)全部集中在高村至孫口河段，總滯洪量為4.450 億m3，占總滯洪量的100%，該河段滯洪量與無(wú)防洪堤模式下該河段滯洪量接近。

對(duì)于未調(diào)控“58.7”洪水，兩種模式下滯洪總量差別不大，但各河段分布不同，具體為：

(1)滯洪總量，防護(hù)堤模式略大于無(wú)防洪堤模式。未調(diào)控“58.7”洪水，灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)總滯洪量為27.10 億m3，有防洪堤模式下灘區(qū)總滯洪量為27.62 億m3。

(2)灘區(qū)滯洪量沿程分布差異較大。無(wú)防洪堤和有防洪堤模式下，京廣鐵路橋至夾河灘河段總滯洪量為6.57和4.62 億m3，占總滯洪量的24.2%和16.7%；東壩頭至高村河段總滯洪量為10.87和9.08 億m3，占總滯洪量的40.1%和32.9%；高村至孫口河段總滯洪量為9.66和13.92 億m3，占總滯洪量的35.6%和50.4%。

通過對(duì)比兩種洪水量級(jí)下18個(gè)灘區(qū)總滯洪量發(fā)現(xiàn)，兩種運(yùn)用模式下的總滯洪量具有明顯不同特點(diǎn)，調(diào)控“58.7”洪水(中小洪水量級(jí))下，無(wú)防護(hù)堤模式明顯大于有防護(hù)堤模式，這與無(wú)防護(hù)堤漫灘14個(gè)灘區(qū)，而防護(hù)堤僅漫灘4個(gè)灘區(qū)相關(guān)；未調(diào)控“58.7”洪水(大洪水量級(jí))時(shí)，兩種運(yùn)用模式差別不大。在滯洪量的沿程分布上，調(diào)控“58.7”洪水，無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)滯洪量自上而下逐漸增大，高村至孫口河段滯洪量最大；防護(hù)堤模式下高村以上河段灘區(qū)不漫灘，但高村以下漫灘滯洪量較大。未調(diào)控“58.7”洪水，無(wú)防護(hù)堤模式下各河段滯洪量差別不大，京廣鐵路橋至東壩頭河段稍小，東壩頭至高村河段最大；防護(hù)堤模式滯洪量自上而下逐漸增大，高村至孫口河段滯洪量最大。防洪堤模式下兩種洪水量級(jí)高村至孫口河段滯洪量都較大，原因主要在兩方面，一方面現(xiàn)狀地形高村以上平灘流量大，高村以下平灘流量小，漫灘范圍大；另一方面與防護(hù)堤阻擋，進(jìn)入灘區(qū)水量不能迅速回歸主河道有關(guān)。

2.3灘區(qū)沉沙量

表3為調(diào)控和未調(diào)控“58.7”洪水兩種模式下各河段灘區(qū)沉沙量統(tǒng)計(jì)情況。可見，無(wú)防洪堤模式的灘區(qū)總沉沙量明顯大于有防洪堤模式，無(wú)防護(hù)堤模式為0.086 億t，有防護(hù)堤模式為0.058 億t。

兩種運(yùn)用模式的灘區(qū)沉沙量沿程分布差別較大。無(wú)防護(hù)堤模式下京廣鐵路橋至東壩頭河段沉沙量為0.025 億t，占總沉沙量的29.1%；東壩頭至高村河段沉沙量為0.009 億t，占總沉沙量的10.5%；高村至孫口河段沉沙量為0.052 億t，占總沉沙量的60.5%。防護(hù)堤模式下高村以上河段灘區(qū)未漫灘，因而無(wú)沉沙量，灘區(qū)沉沙全部集中在高村至孫口河段，沉沙量為0.058 億t，占總沉沙量的100%。兩種運(yùn)用模式下均是高村至孫口河段灘區(qū)沉沙量大。

表3　各河段灘區(qū)沉沙量統(tǒng)計(jì)

灘區(qū)平均淤積厚度，無(wú)防洪堤模式小于有防洪堤模式。根據(jù)灘區(qū)總沉沙量和淹沒面積計(jì)算，無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)淤積平均厚度為0.06 m，有防護(hù)堤模式下灘區(qū)淤積平均厚度為0.16 m，這是由于有防護(hù)堤只有4個(gè)灘區(qū)漫灘沉沙，平均厚度因而較大。

對(duì)于未調(diào)控“58.7”洪水，其數(shù)值明顯大于調(diào)控“58.7”洪水，其分布特點(diǎn)為：

(1)灘區(qū)沉沙總量。無(wú)防洪堤模式大于有防洪堤模式，無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)總沉沙量為1.222 億t；有防護(hù)堤模式下灘區(qū)總沉沙量為0.914 億t。

(2)灘區(qū)沉沙量沿程分布。同樣是高村至孫口河段沉沙量最大。無(wú)防護(hù)堤模式下京廣鐵路橋至東頭河段沉沙量為0.220 億t，占總沉沙量的18.0%；東壩頭至高村河段沉沙量為0.237 億t，占總沉沙量的19.4%；高村至孫口河段沉沙量為0.765 億t，占總沉沙量的62.6%。防護(hù)堤模式下京廣鐵路橋至東壩頭河段沉沙量為0.169 億t，占總沉沙量的18.5%；東壩頭至高村河段沉沙量為0.276 億t，占總沉沙量的30.2%；高村至孫口河段沉沙量為0.469 億t，占總沉沙量的51.3%。

(3)灘區(qū)平均淤積厚度。無(wú)防洪堤模式略小于有防洪堤模式。根據(jù)灘區(qū)總沉沙量和淹沒面積計(jì)算，無(wú)防護(hù)堤模式下灘區(qū)淤積平均厚度為0.10 m，有防護(hù)堤模式下灘區(qū)淤積平均厚度為0.11 m。

3灘區(qū)滯洪沉沙效果綜合分析

通過以上對(duì)18個(gè)計(jì)算灘區(qū)的淹沒面積、滯洪量、沉沙量和淤積厚度的詳細(xì)分析，綜合分析灘區(qū)漫灘滯洪沉沙效果如下：

調(diào)控“58.7”洪水，由于峰低量小，全河段漫灘范圍較小，灘區(qū)淹沒面積、滯洪沉沙量和灘區(qū)淤積厚度較小，兩種模式基本一致，且均是高村以下河段漫灘范圍大。無(wú)防護(hù)堤模式下各河段均有漫灘，以高村至孫口河段漫灘滯洪沉沙量較大，其余河段漫灘滯洪沉沙量相對(duì)均勻，而防護(hù)堤模式下高村以上河段灘區(qū)不漫灘，但高村以下漫灘滯洪沉沙量較大，無(wú)防護(hù)堤模式淹沒面積、總滯洪量、總沉沙量均稍大于防護(hù)堤模式(無(wú)防護(hù)堤有14個(gè)灘區(qū)漫灘，防護(hù)堤有4個(gè)灘區(qū)漫灘，這4個(gè)灘區(qū)集中在高村以下河段)。

未調(diào)控“58.7”洪水，由于峰高量大，漫灘范圍大，無(wú)防護(hù)堤模式漫灘面積、沉沙量和灘區(qū)淤積厚度大于防護(hù)堤模式，而滯洪量稍小于防護(hù)堤模式，且兩種模式各河段漫灘滯洪沉沙情況有所不同。無(wú)防護(hù)堤模式下孫口以上河段淹沒面積各河段較為均衡，滯洪量也相對(duì)均勻，沉沙量高村至孫口河段較大；防護(hù)堤模式下，各河段淹沒范圍差別較大，東壩頭以上較小，高村以下河段較大，滯洪量、沉沙量也相應(yīng)較大(無(wú)防護(hù)堤有18個(gè)灘區(qū)漫灘，防護(hù)堤有17個(gè)灘區(qū)漫灘，這4個(gè)灘區(qū)集中在高村以下河段)。

總的來(lái)說，兩種洪水條件下無(wú)防護(hù)堤模式淹沒面積大于防護(hù)堤模式；中常洪水無(wú)防護(hù)堤滯洪量和沉沙量大于防護(hù)堤模式，大洪水無(wú)防護(hù)堤滯洪量稍小于防護(hù)堤模式，沉沙量大于防護(hù)堤模式；兩種洪水條件防護(hù)堤模式高村以下河段漫灘、滯洪沉沙量均大于無(wú)防護(hù)堤模式。

4結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)黃河小浪底水庫(kù)調(diào)控“58.7”洪水寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式和有防護(hù)堤模式的灘區(qū)沉沙進(jìn)行了物理模型試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論中小洪水還是大洪水情況下，高村以下河段漫灘滯洪量均比較大，防護(hù)堤模式下高村以下漫灘滯洪較無(wú)防護(hù)堤更大，這與現(xiàn)狀河槽平灘流量高村以上大、高村以下平灘流量小有關(guān)；而寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式由于高村以上河段漫灘、滯洪沉沙相對(duì)較大，相對(duì)緩解了高村以下河段的防洪壓力。因此，建議目前仍采用現(xiàn)狀寬灘區(qū)模式，但對(duì)該模式進(jìn)行灘區(qū)清障、人口外遷、建高標(biāo)準(zhǔn)村臺(tái)和高村以下灘區(qū)按滯洪區(qū)標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)化措施；針對(duì)目前小浪底調(diào)控花園口不超8 000 m3/s，下游中小流量下大部分灘區(qū)不漫灘的情況，建議對(duì)高村以上河段實(shí)施高標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)堤模式，高村以下采用寬灘區(qū)無(wú)防護(hù)堤模式，對(duì)高村以下漫灘灘區(qū)發(fā)揮灘區(qū)淹沒補(bǔ)償政策的積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃河下游灘區(qū)洪水淹沒補(bǔ)償政策研究工作組. 黃河下游灘區(qū)洪水淹沒補(bǔ)償政策研究總報(bào)告[R]. 2010. (Working Group for Flood Inundation Compensation Policy Research for the Lower Reaches of the Yellow River. General research report on compensation policy of inundated floodplain flood in the lower Yellow River[R]. 2010. (in Chinese))

[2]王渭涇, 黃自強(qiáng), 耿明全, 等. 黃河下游河道治理模式探討[J]. 人民黃河, 2006, 28(6): 1- 3. (WANG Wei-jing, HUANG Zi-qiang, GENG Ming-quan, et al. Approach to regulation mode of channels in the lower Yellow River[J]. Yellow River, 2006, 28(6): 1- 3. (in Chinese))

[3]韋直林. 關(guān)于黃河下游治理方略的一點(diǎn)淺見[J]. 人民黃河, 2004, 26(6): 4, 18. (WEI Zhi-lin. Humble opinions on a general plan for the lower Yellow River regulation[J]. Yellow River, 2004, 26(6): 4, 18. (in Chinese))

[4]趙連軍， 江恩惠， 董其華, 等. 黃河流域綜合規(guī)劃修編專題——黃河下游河道不同治理模式未來(lái)沖淤預(yù)測(cè)[R]. 鄭州： 黃河水利科學(xué)研究院, 2009. (ZHAO Lian-jun, JIANG En-hui, DONG Qi-hua, et al. In the Yellow River Basin comprehensive planning revision thematic— erosion and siltation prediction in the lower channel of the Yellow River based on different regulation modes[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 2009. (in Chinese))

[5]曹永濤， 劉燕， 張林忠, 等. 黃河下游分區(qū)運(yùn)用滯洪沉沙效果實(shí)體模型試驗(yàn)研究[R]. 鄭州: 黃河水利科學(xué)研究院, 2008. (CAO Yong-tao, LIU Yan, ZHANG Lin-zhong, et al. The lower Yellow River district using model test on sand flood detention effect entity[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 2008. (in Chinese))

[6]張紅武， 江恩惠， 白詠梅, 等. 黃河高含沙洪水模型的相似律[M]. 鄭州: 河南科學(xué)技術(shù)出版社, 1994: 115- 137. (ZHANG Hong-wu, JIANG En-hui, BAI Yong-mei, et al. The similarity law of high sediment flood model of the Yellow River[M]. Zhengzhou: Henan Science and Technology Press, 1994: 115- 137. (in Chinese))

[7]江恩惠， 曹永濤， 劉燕, 等. 小浪底水庫(kù)攔沙后期下游河道響應(yīng)態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)及對(duì)策[M]. 鄭州： 黃河水利出版社， 2014: 280- 281. (JIANG En-hui, CAO Yong-tao, LIU Yan, et al. Prediction of the response of the channel in the late period of Xiaolangdi dam reservoir and countermeasures[M]. Zhengzhou: Yellow River Conservancy Press, 2014: 280- 281. (in Chinese))

[8]江恩惠， 劉海凌， 董年虎, 等. 黃河流域(片)防洪規(guī)劃項(xiàng)目：黃河下游河道整治規(guī)劃治導(dǎo)線檢驗(yàn)與修訂試驗(yàn)初步報(bào)告[R]. 鄭州: 黃河水利科學(xué)研究院, 1999. (JIANG En-hui, LIU Hai-ling, DONG Nian-hu, et al. The Yellow River (River) flood control planning project: the preliminary report of the pilot test and the revision of the river regulation planning in the lower reaches of the Yellow River[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 1999. (in Chinese))

[9]張紅武， 劉海凌， 董年虎, 等. 黃河小浪底至蘇泗莊河段模型試驗(yàn)研究[R]. 鄭州: 黃河水利科學(xué)研究院, 2000. (ZHANG Hong-wu, LIU Hai-ling, DONG Nian-hu, et al. Model test on the Yellow River Xiaolangdi dam to Susizhuang reach[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 2000. (in Chinese))

[10]劉海凌, 董年虎, 趙新建, 等. 小浪底至蘇泗莊河段2000年汛期洪水預(yù)報(bào)[R]. 鄭州: 黃河水利科學(xué)研究院, 2000. (LIU Hai-ling, DONG Nian-hu, ZHAO Xin-jian, et al. Xiaolangdi Dam to Susizhuang flood forecast in flood season of 2000[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 2000. (in Chinese))

[11]江恩惠， 曹永濤， 李軍華, 等. 黃河下游游蕩性河段河勢(shì)演變機(jī)理及河道整治若干關(guān)鍵技術(shù)研究總報(bào)告[R]. 鄭州: 黃河水利科學(xué)研究院, 2005. (JIANG En-hui, CAO Yong-tao, LI Jun-hua, et al. Evolution mechanism of river regime of wandering reach and some key technology research of river regulation for the lower Yellow River[R]. Zhengzhou: Yellow River Institute of Hydraulic Research, 2005. (in Chinese))

[12]陳衛(wèi)賓, 劉生云, 韓俠, 等. 黃河下游灘區(qū)綜合治理方案研究[J]. 人民黃河， 2013, 35(10): 63- 65. (CHEN Wei-bin, LIU Sheng-yu, HAN Xia, et al. Research on Yellow River’s downstream floodplain comprehensive treatment measures[J]. Yellow River, 2013, 35(10): 63- 65. (in Chinese))

Effects of detention and desilting for wide floodplain of lower Yellow River using different models

LIU Yan， JIANG En-hui， CAO Yong-tao， WAN Qiang， XIA Xiu-jie

(YellowRiverInstituteofHydraulicResearch,Zhengzhou450003,China)

Abstract：The wide floodplain of the lower reaches of the Yellow River, where more than 180 million people live， functions as a flood discharge channel with detention and desilting functions in high flood periods. The harnessing work has long faced the problem of how to guarantee the people’s life, property safety, flood detention and desilting in the floodplain. Wether the construction of dikes should be done or not is the focus of the prodem. To build the dikes with sediment detention function, researches were carried out using different models. Yellow River Institute of Hydraulic Research used the Xiaolangdi to Taochengpu river physical model to study two kinds of flood processes with regulation and non-regulation measures, and used different patterns of flood detention. This paper, by comparing different floodplain models with a wide range of flood inundation, flood detention rate,and settling of sediment, analyses different modes of floodplain detention and desilting and their influences, in order that the study may provide a strong scientific basis. The research results show that the inundation area in the model without protection embankment is more than that with protection embankment under two kinds of flood conditions; the model without protection embankment has greater sediment detention volume than that of the model with protection embankment under the condition of constant flood; the model without protection embankment has a total detention volume slightly less than that of the model with the embankment, and its sand dike has greater detention volume under large floods; the dike pattern of Gaocun below narrow-reach floodplain leads to more serious results under two kinds of flood conditions.

Key words：wide beach area; application mode; model test; flood detention; desilting

中圖分類號(hào)：TV143

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-640X(2016)01-0044-07

作者簡(jiǎn)介：劉燕(1971—)， 女， 河南鄭州人， 高級(jí)工程師， 主要從事泥沙、河道整治、河床演變等方面的研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家十二五科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAB02B01)；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51479080，51539004)

收稿日期：2015-05-05

DOI:10.16198/j.cnki.1009-640X.2016.01.007

劉燕， 江恩惠， 曹永濤， 等. 黃河下游寬灘區(qū)不同運(yùn)用模式滯洪沉沙效果試驗(yàn)[J]. 水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào), 2016(1): 44-50. (LIU Yan, JIANG En-hui, CAO Yong-tao, et al. Effects of detention and desilting for wide floodplain of lower Yellow River using different models[J]. Hydro-Science and Engineering, 2016(1): 44-50.)

E-mail：liuyan99012004@163.com