黃河下游整治工程續(xù)建后對河勢控導(dǎo)效果影響

劉燕 李軍華 董其華

摘 要：隨著小浪底水庫的投入運(yùn)用，進(jìn)入黃河下游的水沙條件發(fā)生很大變化，因部分河道整治工程與新的水沙關(guān)系不匹配，下游河勢極易發(fā)生調(diào)整，使得現(xiàn)有流路與規(guī)劃流路不一致，一些河段出現(xiàn)畸形河勢。通過開展黃河下游河道綜合治理工程推薦方案模型試驗(yàn)研究工作，來檢驗(yàn)工程續(xù)建后對河勢的影響。對比工程現(xiàn)狀方案和擬建方案的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，擬建方案不利河勢的調(diào)整部位較現(xiàn)狀方案多，擬建方案有利于河勢向規(guī)劃流路調(diào)整，河勢基本穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：河勢;現(xiàn)狀方案;擬建方案;規(guī)劃流路;黃河下游

中圖分類號：TV85;TV882.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.09.016

Abstract：As the Xiaolangdi Reservoir was put into operation， the water and sediment conditions entering into the lower Yellow River have been changed greatly. Because some river training projects do not match the new water and sediment relations， the river regime in the lower reaches is very easy to be adjusted， which makes the existing flow path inconsistent with the planned one and abnormal river regimes have emerged in some sections of the river. In order to test the influence of the continuation of training projects to the river regime， the model test of the recommended scheme of the comprehensive treatment project in the lower Yellow River was carried out. By comparing the test results before and after the continuation of the project， it is found that the proposed scheme has more adjustment parts to the unfavorable river regime than the current scheme. The proposed scheme is conducive to the adjustment of the river regime of the planned flow path and basically stabilizing the river regime.

Key words： river regime; the current scheme; the proposed scheme; the planned flow path; the lower Yellow River

1 前 言

1998年以來黃河下游新修河道整治工程較多，經(jīng)過多年的搶險(xiǎn)、拋石護(hù)根，已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。這些工程上呼下應(yīng)，基本形成了一套防洪工程體系，對河勢控導(dǎo)、防洪等發(fā)揮了重大作用。隨著小浪底水庫的投入運(yùn)用，進(jìn)入黃河下游的水沙條件發(fā)生很大變化，除調(diào)水調(diào)沙期外，黃河下游長期處于低含沙、小流量的水流過程，部分河道整治工程的送溜長度不足，河勢上提或下挫的現(xiàn)象屢有發(fā)生。因部分河道整治工程與新的水沙關(guān)系不匹配，故下游河勢極易發(fā)生調(diào)整，使得現(xiàn)有流路與規(guī)劃流路不一致，甚至一些河段出現(xiàn)畸形河勢。

為使河道整治工程更好地適應(yīng)目前黃河水沙條件，進(jìn)一步完善黃河下游游蕩型河段的河道整治工程體系，決定開展黃河下游河道綜合治理工程推薦方案模型試驗(yàn)研究工作，對推薦方案的整治效果進(jìn)行檢驗(yàn)，通過對比工程續(xù)建前（以下稱現(xiàn)狀方案）和續(xù)建后（以下稱擬建方案）的試驗(yàn)結(jié)果，以此檢驗(yàn)工程續(xù)建后對河勢的控導(dǎo)效果。

2 邊界及水沙條件

2.1 邊界條件

模型模擬范圍為小浪底至陶城鋪河段，原型河道總長476 km。水平比尺λL= 600，垂直比尺λH= 60。為提高制模精度，模型初始地形制作時(shí)除了根據(jù)白鶴至陶城鋪河段實(shí)測的206個(gè)黃河大斷面外，還專門布置、內(nèi)插了370個(gè)小斷面。在小斷面的內(nèi)插和模型制作過程中，結(jié)合現(xiàn)場查勘資料，特別關(guān)注了沿程各斷面兩岸灘唇的模擬和制作。灘唇的位置與高程均根據(jù)實(shí)測大斷面并結(jié)合河勢圖進(jìn)行內(nèi)插。

對于2017年以后新修的工程，通過收集各地河務(wù)局工程施工資料，并結(jié)合衛(wèi)星遙感影像、現(xiàn)場查勘時(shí)無人機(jī)拍攝的工程現(xiàn)狀照片，對工程和橋梁模擬進(jìn)行完善。

生產(chǎn)堤、渠堤、路堤、村莊、片林等均按1999年航攝和2000年調(diào)繪的1∶10 000黃河下游河道地形圖塑制，并結(jié)合最新的衛(wèi)星地圖和現(xiàn)場查勘情況給予了修正。此外，對于一些對河勢影響較大的浮橋、路堤，模型中也進(jìn)行了模擬。

2.2 擬建河道整治工程布設(shè)概況

本次擬建工程建設(shè)目標(biāo)是基本穩(wěn)定黃河下游游蕩型河段的河勢。本次河道整治工程除能控導(dǎo)中常洪水和一般流量下的河勢、充分兼顧小流量的河勢、有利于防洪工程安全外，還必須保證在大洪水及超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)過流通暢，具有足夠的過洪能力。鐵謝至伊洛河口、高村至國那里河段的整治河寬不小于1.6 km，伊洛河口至高村河段的整治河寬不小于2.0 km，整治河寬不足2.0 km的河段全部采用潛壩型式進(jìn)行整治。擬建工程共49處，工程總長度約為32.5 km。丁壩高程采用2020年4 000 m3/s流量水位+0.5 m，潛壩高程采用2017年1 000 m3/s流量水位。對一些河段的規(guī)劃治導(dǎo)線進(jìn)行了調(diào)整，如堡城至高村河段，為使當(dāng)前河勢盡快向規(guī)劃流路調(diào)整，堡城工程下首擬建400 m，新建一處南河店工程，高村工程上延1 000 m。

另外，老京廣鐵橋處河床下切導(dǎo)致原床面以下橋墩出露，出露橋墩對水流有一定的壅阻作用。根據(jù)專家意見，對桃花峪下延壩頭線延線與老京廣鐵橋相交處以北的老橋墩予以拆除。

2.3 水沙條件

根據(jù)黃河下游大洪水特性，“上大型”洪水通過三門峽、小浪底水庫的聯(lián)合運(yùn)用，已逐步得到控制;“上下較大型”洪水的發(fā)生概率較小;“下大型”洪水隨著中游水庫群及支流水庫相繼投入防洪運(yùn)用，三門峽至小浪底區(qū)間以及伊洛河、沁河洪水得到有效控制，但小浪底至花園口區(qū)間（簡稱“小花間”）尚有1.8萬km2的無水庫工程控制區(qū)，該類型洪水洪峰高、漲勢猛、洪量集中且預(yù)見期很短，對黃河下游威脅仍非常嚴(yán)重。

通過分析及向有關(guān)專家咨詢，選用《2016年黃河中下游洪水調(diào)度方案》[2]中設(shè)計(jì)的“下大型”洪水——1982年典型100 a一遇設(shè)計(jì)洪水。1982年典型100 a一遇設(shè)計(jì)洪水過程結(jié)束時(shí)流量為10 000 m3/s左右，本次試驗(yàn)考慮到洪水過程的完整性和模型測驗(yàn)需求，在設(shè)計(jì)流量過程結(jié)束后，又增加了4 000 m3/s和1 000 m3/s的流量過程，相應(yīng)流量級的含沙量分別為30、0 kg/m3。模型各進(jìn)口最終采用水沙過程如圖1所示。模型試驗(yàn)采用水沙過程總水量為123.06億m3，總沙量為8.05億t，其中：小浪底、黑石關(guān)、武陟水量分別為83.38億、29.47億、10.21億m3，沙量分別為6.41億、1.38億、0.26億t。

3 工程續(xù)建后對河勢的影響

3.1 河勢變化

試驗(yàn)初始河勢為2017年汛后河勢。在小浪底水庫運(yùn)用后長期中小流量作用下，按中水流路修建的河道整治工程缺乏對小流量的有效控制，部分河段形成了畸形河灣，造成灘岸塌失，河道整治工程險(xiǎn)情不斷發(fā)生。本次試驗(yàn)河勢變化表明，黃河下游整治工程續(xù)建后，工程導(dǎo)流作用明顯增強(qiáng)，河勢調(diào)整加快。具體呈現(xiàn)3個(gè)特點(diǎn)：①在初始流路與規(guī)劃流路一致、河道整治工程靠河較好的河段，河勢更加穩(wěn)定，如雙井至九堡河段、東壩頭至老君堂河段、邢廟至陶城鋪河段等;②在初始流路存在畸形河灣或與規(guī)劃治導(dǎo)線不一致的河段，受大洪水過程較強(qiáng)的造床作用影響，河勢逐漸向規(guī)劃流路調(diào)整，出現(xiàn)了較大范圍的調(diào)整，如開儀至大玉蘭河段、孤柏嘴至駕部河段、東安至桃花峪河段（見圖2和圖3）、九堡至韋灘河段（見圖4和圖5）等;③工程靠溜長度增加，如開儀、裴峪、神堤、駕部、老田庵、桃花峪、王庵、南小堤險(xiǎn)工等由僅下首靠河調(diào)整為靠河良好;④高村以下大范圍漫灘，習(xí)城灘、清河灘、陸集灘和左營灘等灘區(qū)洪水期出現(xiàn)了大量漫灘現(xiàn)象，河勢較為穩(wěn)定。

3.2 與現(xiàn)狀方案對比分析

將本次試驗(yàn)時(shí)落峰后河勢與現(xiàn)狀方案試驗(yàn)結(jié)果[3]對比后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過大洪水作用后，兩次試驗(yàn)有其相同點(diǎn)，又有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)表現(xiàn)在：一是均顯示出大水出好河的趨勢，一些畸形河灣得以調(diào)整，主要表現(xiàn)在開儀至裴峪河段橫河的調(diào)整（見圖6）、桃花峪工程前Ω形河勢的調(diào)整、三官廟至韋灘工程的畸形河灣的調(diào)整;二是一些多年不靠河的工程仍未靠河，如伊洛河口至京廣鐵橋河段的沙魚溝工程和張王莊工程、京廣鐵橋至東壩頭河段的保合寨工程和大張莊工程、東壩頭至孫口河段的三合村工程和河道工程;三是一些長直河段的河勢仍保持長直流路態(tài)勢（見圖7）;四是高村以下漫灘范圍大，且體現(xiàn)在習(xí)城灘、陸集灘、左營灘和清河灘這幾個(gè)大面積灘區(qū)。不同點(diǎn)表現(xiàn)在：一是擬建工程建成后，不利河勢的調(diào)整部位較現(xiàn)狀方案多，如駕部上首分叉散亂的河勢調(diào)整規(guī)順，賈莊險(xiǎn)工和張閆樓工程兩頭靠河狀況得以改善;二是擬建方案河勢流路與規(guī)劃治導(dǎo)線一致的長度大于現(xiàn)狀方案，擬建方案與規(guī)劃治導(dǎo)線一致的長度為376.14 km，占河道總長476 km的79%，現(xiàn)狀方案與規(guī)劃治導(dǎo)線一致的長度為311.56 km（見表2）;三是工程靠溜長度增加，擬建方案共45處工程靠河長度增加，靠河長度增加約50.76 km，現(xiàn)狀方案共39處工程靠河長度增加，靠河長度增加約44.98 km（見表3），擬建方案河勢基本穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

通過對黃河下游河道整治工程現(xiàn)狀和擬建兩種方案下模型試驗(yàn)中河勢變化的分析，主要得到以下結(jié)論：①擬建工程實(shí)施后，不利河勢的調(diào)整部位較現(xiàn)狀方案多;②擬建方案河勢流路與規(guī)劃治導(dǎo)線一致的長度大于現(xiàn)狀方案;③擬建方案工程靠溜長度增加，有利于河勢向規(guī)劃流路調(diào)整，河勢基本穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司.黃河下游河道綜合治理工程可行性研究[R].鄭州：黃河勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，2019：5.1-5.14.

[2] 黃河防汛抗旱總指揮部辦公室.2016年黃河中下游洪水調(diào)度方案[R].鄭州：黃河防汛抗旱總指揮部辦公室，2016：20-86.

[3] 曹永濤，夏修杰，萬強(qiáng)，等.2017年黃河下游小浪底至陶城鋪河段洪水預(yù)演實(shí)體模型試驗(yàn)[R].鄭州：黃河水利科學(xué)研究院，2017：23-79.

【責(zé)任編輯 許立新】