黃河下游整治工程續建后對河勢控導效果影響

劉燕 李軍華 董其華

摘 要：隨著小浪底水庫的投入運用，進入黃河下游的水沙條件發生很大變化，因部分河道整治工程與新的水沙關系不匹配，下游河勢極易發生調整，使得現有流路與規劃流路不一致，一些河段出現畸形河勢。通過開展黃河下游河道綜合治理工程推薦方案模型試驗研究工作，來檢驗工程續建后對河勢的影響。對比工程現狀方案和擬建方案的試驗結果發現，擬建方案不利河勢的調整部位較現狀方案多，擬建方案有利于河勢向規劃流路調整，河勢基本穩定。

關鍵詞：河勢;現狀方案;擬建方案;規劃流路;黃河下游

中圖分類號：TV85;TV882.1 文獻標志碼：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，經過多年的搶險、拋石護根，已經有了一定的基礎。這些工程上呼下應，基本形成了一套防洪工程體系，對河勢控導、防洪等發揮了重大作用。隨著小浪底水庫的投入運用，進入黃河下游的水沙條件發生很大變化，除調水調沙期外，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象屢有發生。因部分河道整治工程與新的水沙關系不匹配，故下游河勢極易發生調整，使得現有流路與規劃流路不一致，甚至一些河段出現畸形河勢。

為使河道整治工程更好地適應目前黃河水沙條件，進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研究工作，對推薦方案的整治效果進行檢驗，通過對比工程續建前（以下稱現狀方案）和續建后（以下稱擬建方案）的試驗結果，以此檢驗工程續建后對河勢的控導效果。

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除了根據白鶴至陶城鋪河段實測的206個黃河大斷面外，還專門布置、內插了370個小斷面。在小斷面的內插和模型制作過程中，結合現場查勘資料，特別關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實測大斷面并結合河勢圖進行內插。

對于2017年以后新修的工程，通過收集各地河務局工程施工資料，并結合衛星遙感影像、現場查勘時無人機拍攝的工程現狀照片，對工程和橋梁模擬進行完善。

生產堤、渠堤、路堤、村莊、片林等均按1999年航攝和2000年調繪的1∶10 000黃河下游河道地形圖塑制，并結合最新的衛星地圖和現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，模型中也進行了模擬。

2.2 擬建河道整治工程布設概況

本次擬建工程建設目標是基本穩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準洪水時過流通暢，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。對一些河段的規劃治導線進行了調整，如堡城至高村河段，為使當前河勢盡快向規劃流路調整，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、小浪底水庫的聯合運用，已逐步得到控制;“上下較大型”洪水的發生概率較小;“下大型”洪水隨著中游水庫群及支流水庫相繼投入防洪運用，三門峽至小浪底區間以及伊洛河、沁河洪水得到有效控制，但小浪底至花園口區間（簡稱“小花間”）尚有1.8萬km2的無水庫工程控制區，該類型洪水洪峰高、漲勢猛、洪量集中且預見期很短，對黃河下游威脅仍非常嚴重。

通過分析及向有關專家咨詢，選用《2016年黃河中下游洪水調度方案》[2]中設計的“下大型”洪水——1982年典型100 a一遇設計洪水。1982年典型100 a一遇設計洪水過程結束時流量為10 000 m3/s左右，本次試驗考慮到洪水過程的完整性和模型測驗需求，在設計流量過程結束后，又增加了4 000 m3/s和1 000 m3/s的流量過程，相應流量級的含沙量分別為30、0 kg/m3。模型各進口最終采用水沙過程如圖1所示。模型試驗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、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 工程續建后對河勢的影響

3.1 河勢變化

試驗初始河勢為2017年汛后河勢。在小浪底水庫運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，河道整治工程險情不斷發生。本次試驗河勢變化表明，黃河下游整治工程續建后，工程導流作用明顯增強，河勢調整加快。具體呈現3個特點：①在初始流路與規劃流路一致、河道整治工程靠河較好的河段，河勢更加穩定，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劃治導線不一致的河段，受大洪水過程較強的造床作用影響，河勢逐漸向規劃流路調整，出現了較大范圍的調整，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、南小堤險工等由僅下首靠河調整為靠河良好;④高村以下大范圍漫灘，習城灘、清河灘、陸集灘和左營灘等灘區洪水期出現了大量漫灘現象，河勢較為穩定。

3.2 與現狀方案對比分析

將本次試驗時落峰后河勢與現狀方案試驗結果[3]對比后發現，經過大洪水作用后，兩次試驗有其相同點，又有不同點。相同點表現在：一是均顯示出大水出好河的趨勢，一些畸形河灣得以調整，主要表現在開儀至裴峪河段橫河的調整（見圖6）、桃花峪工程前Ω形河勢的調整、三官廟至韋灘工程的畸形河灣的調整;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勢（見圖7）;四是高村以下漫灘范圍大，且體現在習城灘、陸集灘、左營灘和清河灘這幾個大面積灘區。不同點表現在：一是擬建工程建成后，不利河勢的調整部位較現狀方案多，如駕部上首分叉散亂的河勢調整規順，賈莊險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劃治導線一致的長度大于現狀方案，擬建方案與規劃治導線一致的長度為376.14 km，占河道總長476 km的79%，現狀方案與規劃治導線一致的長度為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定。

4 結 論

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

參考文獻：

[1] 黃河勘測規劃設計研究院有限公司.黃河下游河道綜合治理工程可行性研究[R].鄭州：黃河勘測規劃設計研究院有限公司，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，等.2017年黃河下游小浪底至陶城鋪河段洪水預演實體模型試驗[R].鄭州：黃河水利科學研究院，2017：23-79.

【責任編輯 許立新】