菏泽黄河宽河段束水引沙减缓“二级悬河”对策探讨

发表日期:2006-02-21 浏览人数: 作者:付帮勤 来源:水信息网  评论

摘要:

修建束水引沙工程控制4000m3/s 以下洪水不分洪、黄河调水调沙漫滩洪水不出河槽,按从上而下把滩区分为若干个区分级使用,引沙淤滩清水入河。改变黄河下游中小洪水传播时间长、洪峰波动小,提高水流输沙能力,逐渐缓解“二级悬河”的严峻形势,减少控导工程至大堤之间广大滩区淹没受灾几率,利于沿黄滩区群众工农业生产,实现黄河滩区经济可持续发展,提高黄河下游治理开发总体水平。

关键词:菏泽黄河 宽河段 二级悬河 减缓对策

1.修建束水引沙工程缘由

1.1、宽河道现状

菏泽黄河现行河道位于山东黄河最上游,河道全长185KM,可分为两段。从山东上界(东明县于楼村)到高村水文站河道长66KM为游荡性河段,两岸堤距5-20KM,纵比降约1/6000,主河槽宽1.2-3.3KM,河道宽、浅、散、乱,主槽摆动频繁,河道排洪能力约为20000 m3/s。高村至我市下界(郓城县仲谭村)河道长119KM为过渡性河段,两岸堤距4KM至8KM,纵比降约1/8000,主河槽宽0.6KM至1.3KM。河道特点是上宽下窄,纵比降上陡下缓,排洪能力上大下小。由于泥沙大量淤积河道,河床不断抬高。现行河道河床一般高于两岸地面3-5M,设计防洪水位高于两岸地面8-10M,与50年代相比,河床普遍抬高2-4M。主河槽淤积加重,滩槽高差减小,河槽过洪能力降低,平滩流量由80年代中期的6000~8000m3/s减少到目前的2000~4000m3/s。受自然和人为因素的影响,滩面横比降由1959年修生产堤以前的1/3000~1/5000变到现在的1/2000~1/3000,已形成“槽高、滩低、堤根洼、堤外更洼的”“二级悬河”的危险局面,堤沟洼地较一般滩面低2-3m,宽度300~900m不等,长度短则2~3km,长则10~20km。这些洼地常年积水,杂草丛生,土地荒芜。河道摆动后,出现“横河”、“斜河”、“滚河”的可能性增大,潜在着顺堤行洪的威胁,对确保黄河大堤安全极为不利。

1.2、“二级悬河”的形成及存在问题

泥沙淤积是黄河下游的症结所在。“二级悬河”形成的根本原因是泥沙,特别是1986年以来,连续小水作用,使得游荡型河道的小水挟沙过多,大量泥沙沉积在河槽内;加之在游荡型河段上修建了控导工程,控制了主流的摆动范围。也控制了小水挟带泥沙的堆积范围,改变了游荡型河道依靠主流自由摆动来平衡滩槽高差的演变规律,使得主河槽持续淤积,从而形成主槽高于滩地的二级悬河。“二级悬河”的形成使得河槽的过流能力减小,又加剧了河槽的淤积,日渐趋于恶化。

滩区横比降加大,加之游荡性河段主流与汊股调整,易出现“横河”、“斜河”,使主流顶冲点发生变化,极易造成控导、险工脱河,致使水流串裆出险。

1.3、修建束水引沙工程的必要性

黄河下游治理的重点和难点问题是洪水和泥沙,而又以治沙为治河之本,防洪为标。在现有河床边界条件下,滩槽水沙交换微弱,单纯依靠自然力量已难以改善不断加剧的滩唇高仰、堤跟低洼、二级悬河加剧的不利局面。

治理泥沙淤积已采取“拦、排、放、调、挖”等综合措施。而在下游宽河段,当前尤应重视“放、调”的措施,这就要有自身抗冲能力较强的束水工程做保证。况且小浪底水库运用后,下游发生重大洪水的概率在减小,自然放淤更加困难。修建束水引沙工程,以稳定河槽水流、水量,通过人工放淤,引浑淤滩,排清入河,逐步淤堵滩区串沟,淤填堤河,从根本上减少滩区横比降、解决“二级悬河”问题,减少横河、斜河特别是滚河对下游堤防的冲决威胁。造就山东黄河相对地下河是十分必要的。

2.束水引沙工程作用

2.1、束水引沙工程的布设

考虑到控导工程经过历年修建、续建,河势基本得到了控制,主流摆动范围基本确定,并结合历年河势演变趋势及小浪底水库运用后对下游的影响等情况综合考虑,束水引沙工程尽量布设在高滩,结合现有生产堤布设,把险工、控导(上下)工程连接起来,统一规划修建能够抵御小洪水以及黄河调水调沙水量,改变控导至大堤间滩区自然行洪的运用方式。

2.2、束水引沙工程标准

从2002年7月黄河调水调沙试验可以看出,高村上下河段平滩流量为2000 m3/s左右,黄河下游河道冲淤变化的临界流量为2600 m3/s 、年平均含沙量临界阈值20-25 Km3/s ,淤积于下游河道泥沙主要是粗沙,颗粒直径大于0.05 mm(入海颗粒直径小于0.025 mm)。在调水调沙试验的7月6日—7月12日,高村含沙量为20.6-25.8 Kg/m3,呈淤积趋势。考虑到黄河下游不淤积的临界流量,以及2002年7月11日高村调水调沙峰量(Q=2930m3/s),而河口排沙较为理想的流量4000m3/s左右,从全局综合考虑,拟定束水引沙工程标准为当地流量4000 m3/s。

2.3、束水引沙工程作用

游荡性河道通过主流的摆动对滩区的冲蚀,对河槽的水沙起到了调节作用,若从根本上解决二级悬河问题,应从改变来水来沙条件入手,使黄河泥沙主要靠大水输送,尽量减少小水挟沙输送,从而控制河槽淤积,充分发挥大水在河槽中的输沙作用。

束水引沙工程修建后,能有效的控制中、小洪水(4000m3/s 以下)以及黄河调水调沙漫滩洪水起到集中水流不出河槽,不仅可以改变黄河下游中小洪水传播时间长、洪峰沿程变化偶然性大所造成的不利防洪局面,而且可提高水流输沙能力的作用。达到小洪水不分洪,在加之控制沿岸引黄涵闸引水,即可保持稳定的水流挟沙输送。还可以减少控导工程至大堤之间广大滩区淹没受灾的几率;也利于沿黄滩区群众的工农业生产。

具体小洪水调节按如下原则处理:

1、当洪水在4000m3/s以下时,利用束水工程控制在河道范围内输移,有利于加大洪水造床作用和主槽冲刷强度、维持河槽较大的排洪输沙能力。在具体工作中,把滩区分为若干个区,根据引浑淤滩清水入河运行方案,合理按排滩地低洼地带的放淤工作。即从上而下分级使用由沿程数个大滩组成的滩区,按计划引黄淤滩,达到束水引沙淤滩清水入河。这样不仅有利于主槽持续冲刷和排洪输沙能力的提高,从而减少河道淤积,缓解河道抬升速度。而且还有效的保障了滩区生产,实现了黄河滩区经济的可持续发展,提高了黄河下游治理开发的总体水平。已尽可能达到利用输沙水(2600-4000m3/s)和兴利水(小于800m3/s)减缓 “二级悬河”的目的。

2、当洪水超过4000m3/s的大洪水时,根据引浑淤滩清水入河运行方案,自上而下渐次向滩区分滞洪水,引浑淤滩。同时按预先确定的位置、标准破除部分束水工程,疏通滩区行洪通道,利于滩区水流顺利行洪。

束水引沙工程目标是以最大限度的发挥平滩附近水流造床、输沙能力较强的特性,缓解河槽淤积萎缩的不利状况,维持河流的生命力。

3束水引沙工程的管理

3.1、工程修建

投资采取国家投资为主,地方投资为辅的政策,管理采用地方行政首长负责制,国家一次性修建,地方负责日常管理。结合黄河调水调沙或汛期洪水,黄河滩区按分区域每3-5年可轮淤一次,政府对于整个黄河滩区的农业生产收入可宏观调控,达到局部受灾滩区群众的基本生活保障。

3.2、工程管理

束水引沙工程的修建,使河道洪峰流量沿程衰减量变小,洪水传播时间缩短。即能保持较大的流量进入河口,利于河口冲沙;又便于水文预报和防洪决策,同时实现了“小水保丰收,大水减灾害”的问题。再加之适时引浑淤滩,排清入河,实现了小洪水分洪,利于主河槽水流畅顺。但修筑的束水引沙工程应有一定防御小洪水的防洪能力,以及需修建配套的引退水工程,这样在汛期就必须加强管理和防守,必须建立一套新的组织管理体系,包括工程维护、水文信息传输、水情预报、通讯、料物组织、防守方案、查险抢险等工作。修建引沙束水工程即利于黄河防洪,又利于滩区群众生产,对小洪水大河分沙淤滩提供了操作平台,达到了宽河段输沙平衡。

总之,充分利用中小洪水和继续适时进行调水调沙是减少黄河下游河道淤积的重要措施。利用束水引沙工程,随着调水调沙的继续进行,河床逐渐得以冲刷,可逐渐缓解“二级悬河”的严峻形势,最终达到河床不淤积而冲刷下切的目的。

参考文献:

1、李学文,李勇.论“宽河固堤”与“束水攻沙”治黄方略的有机统一,水利学报.2002.10

2、齐璞,苏运启.黄河下游“小水大灾”的成因分析及对策,人民黄河.2002.07.

作者单位:菏泽市黄河河务局

[责任编辑:tuzhi]

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