二级悬河的成因与生产堤存废(齐璞 孙赞盈)
关键词:生产堤,滩槽能量损失,主槽与滩地冲淤,洪水非恒定性,黄河下游
回顾治黄历史,1973年汛后给中央的报告认为:“由于生产堤挡水,该漫滩的洪水不能漫滩,加重了河槽的淤积,形成悬河中悬河”,彻底废除生产堤后,二级悬河则可消除(见国发【1974】27号)。多年的治黄实践表明,生产堤的破除,虽然洪水上滩后增加了滩地的淤积,但滩地面积大,大漫滩机会少,滩地虽不断地被淹,二级悬河问题并没有得到解决。其实生产堤的存在不是产生二级悬河的主要原因。
1.二级悬河的形成原因
造成二级悬河的根本原因是在形成游荡性河道小水挟沙过多,不利水沙条件没有根本改变之前,在游荡河段兴建了大量的控导工程,控制了主流的摆动范围。这样虽对当时的防洪起了重要作用,但也控制了小水挟带泥沙的堆积范围,改变了游荡性河道依靠主流自由摆动平衡滩槽高差的演变规律,使主河槽持续淤积,造成主槽高于滩地的二级悬河。
游荡性河道的主槽强烈堆积是造成河床不稳定的主要原因。在自然情况下,主槽的淤积,造成滩槽高差降低,在洪水期会发生游荡摆动。因此河槽的强烈堆积是造成河槽宽浅,游荡摆动的根本原因[1]。
漫滩洪水在滩面上淤积成横比降二千分之一,滩唇高堤根洼,仍保持槽高滩低的格局,随着近年来不利水沙条件的出现,小水挟沙所占比例增加,河槽淤积加重,二级悬河在某些河段仍在发展。
游荡性河道整治后,工程控导了主流,但也控制了泥沙堆积的范围,经常走水的河槽在小水期不断淤高。由于受工程等因素的控制无法摆动,而洪水漫滩机会少,滩地面积大、淤积速度慢,因此,主槽的抬升速度大于滩地的抬升速度,促成了二级悬河的形成与发展,见图1,生产堤的存在加剧了这一发展,这一情况在夹河滩至高村河段表现得较为突出。
2、漫滩水流的滩槽能量损失问题
从漫滩水流的主槽与边滩的流速分布的改变可知,洪水漫滩后由于主槽的高流速区向滩地的低流速区传递能量,会降低主槽的流速。图2给出苏联《气象与水文月刊》1962年10月发表什比的《主槽和滩地水流的相互作用》论文[2]。水槽试验的结果表明,主槽与滩地隔开与否会影响主槽的流速值。当主槽与滩地隔开后主槽的流速可增加20%~30%。由此说明漫滩洪水不会增加主槽的输沙和过流能力。
图3 给出黄河下游孙口站实测流量与断面平均流速的关系可知,在低水期随着流量的增加,流速增大,平均流速最大的相应流量为5000~6000m3/s。当流量大于6000m3/s开始漫滩后,随着流量增加,断面平均流速减小,当流量达到10000m3/s时平均流速只有1m/s,较流量5000~6000m3/s的最大流速为2-3m/s,减小很多。
从图4给出的1996年高村站主槽实测平均水深与平均流速的关系也可以看出,洪水漫滩后会使主槽的平均流速和最大流速均会大幅度减小。其中最大流速减小的幅度远大于主槽平均流速减小幅度,最大流速由3.5m/s在漫滩后减至3m/s。
由以上水槽试验,黄河实测资料均可说明洪水漫滩会减弱了主槽的排洪输沙能力。由此可见在下游泄洪条件允许的情况,洪水漫滩会造成许多不利的影响。
3、淤滩与刷槽之间没有必然的联系
滩地与主槽的过流边界条件不同,因此造成水流输沙能力有很大差别,洪水漫滩后主槽与滩地输沙特性与冲淤特性表现也各不相同,滩地冲淤与主槽冲淤并没有必然联糸。主槽的强烈冲深也不是滩槽水沙交换所至。
2.1从
二级悬河的成因与生产堤存废(齐璞 孙赞盈)
本文2010-03-12 22:33:54发表“农林鱼水论文”栏目。
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