中国黄河下游二级悬河的成因及治理措施探讨

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中国黄河下游二级悬河的成因及治理措施探讨

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 1954 0


摘要:虽然小浪底水库已建成投入运用,黄河大堤进行了多次加高,但黄河下游的防洪形势依然严峻。黄河下游“二级悬河”的局面,是不利的水沙条件与边界条件共同作用的结果,不仅能使河道整治工程失去作用,也对防洪和滩区群众生命财产构成了极大威胁。提出适时进行调水调沙、淤筑相对地下河、主槽疏浚、加强河口治理等综合治理措施。

  关键词:黄河 下游 二级 悬河 综合 治理

  1、“二级悬河”的现状

  黄河下游的“二级悬河”是从三门峡水库修建后的20世纪60年代开始发展起来的,到70年代初期,“二级悬河”对下游河道防洪的影响问题开始逐渐暴露出来。由于来水来沙条件和历史条件的不同,黄河下游不同河段滩地和“二级悬河”的发展程度有所不同,最为严重的河段为东坝头至陶城铺河段。

  东坝头至高村河段长66km,左岸平滩水位高于临堤滩面0.52-2.98m,平均高差1.96m,滩面平均宽约5.5km,滩地横比降平均值为5.15,明显大于河道纵比降;右岸平滩水位一般高于临堤滩面0.62-4.34m,平均高差2.09m,滩面平均宽约4.85km,滩地横比降平均值为5.84,也明显大于河道纵比降。该河段两岸“二级悬河”形势最为严重,部分断面甚至主槽河底高程也已高出临堤滩面高程。

  高村至陶城铺河段长165km,左岸平滩水位高于临堤滩面1.08-3.43m,平均高差达2.17m,滩面平均宽约4.2km,滩地横比降平均值达9.8,明显大于河道纵比降;右岸平滩水位一般高于临堤滩面0.84-2.78m,平均高差2.15m,滩面平均宽约2.86km,滩地横比降平均值为10.39,也明显大于河道纵比降。该河段两岸滩面较窄,横比降较大,“二级悬河”形势也非常严重。

  2、“二级悬河”的的危害

  2.1对防洪构成严重威胁

  二级悬河的不断加剧,增大了黄河下游的防洪负担。特别是在河道不断淤积萎缩,主槽过流比例降低,主河道行洪能力和对主溜控制能力很低的情况下,一旦发生较大洪水,滩区过流量将会明显增加,极易在滩区串沟和堤河低洼地带形成集中过流,造成重大的河势变化,横河、斜河特别是滚河的可能性增大,主流顶冲堤防和堤河低洼地带、顺堤行洪都将严重威胁下游堤防的安全,甚至造成黄河大堤的冲决。

  2.2对滩区群众生命财产安全构成极大威胁

  黄河滩区是洪水的行洪区,又是滩区人民繁衍生息的居住地。近几年由于来水严重偏枯,长期小水行河,主槽淤积萎缩,二级悬河形势加剧,加之嫩滩耕种、糙率增加,下游河道主槽过流能力严重下降,极易造成小水漫滩即成灾的局面。

  2.3二级悬河极易导致河道整治工程失去作用

  近年来黄河下游主河槽淤积抬高,平滩流量减小,同样的平滩流量情况下,现今早已漫过主槽,河道整治工程稳定河势的作用显著削弱。又由于滩地的横比降大于主河槽的纵比降,而水具有往低处流的特性,所以极易造成河势在工程上首坐湾,超工程后路,或者在工程下首滩地分流,使河道整治工程的送流作用大大降低。

  3、“二级悬河”的成因分析

  黄河下游“地上悬河”的形成是来水来沙和边界条件共同作用的结果,由于水少沙多,水沙不协调,从而造成河道的强烈堆积抬高,人类活动的加剧也加速了悬河的发展。黄河下游来水来沙量、洪峰频次和洪峰流量的显著减小,致使主河槽严重淤积萎缩、平滩流量显著减小、滩唇高程和主槽河底高程明显抬高,形成了滩唇高仰、大堤临河滩面低洼的“二级悬河”;生产堤的存在也在一定程度上减少了漫滩洪水的次数,使生产堤与大堤间的滩地淤积量减少,加剧了“二级悬河”的发展;嫩滩淤积幅度增大,与近年来嫩滩大量垦殖也有一定的关系。

  3.1水沙条件变化对“二级悬河”发展的作用。

  水沙条件的显著改变对于“二级悬河”的影响主要体现在两个方面:一方面是来水来沙量明显减少,特别是洪峰频次和洪峰流量的显著减少,洪水的造床作用明显减弱,河流平面和断面尺度减小,河床冲淤演变涉及的范围也有所减小,致使河道的淤积更加局限在中小水主河槽内,主槽和嫩滩的淤积导致了“二级悬河”的发育和发展;另一方面是长期小水塑造了严重萎缩的枯水主河槽,主槽河底高程显著抬升、平滩流量明显减小,大大增加了“二级悬河”的危害程度。

  3.2河床边界条件变化对“二级悬河”发展的作用。

  随着黄河下游河道治理进程的不断发展,黄河下游的河床边界条件也发生了很大变化,加速了“二级悬河”的发展。黄河下游河道整治工程由险工和控导工程两部分组成,险工依附于大堤之上,具有保护堤防和控制河势的双重作用;控导工程修筑在滩岸上,主要起控导河势的作用。大量河道整治工程的建设,使黄河下游河道的河势初步得到了控制,主河槽相对稳定,但“二级悬河”也正是在相对稳定的河道上发展起来了。

  3.3黄河下游河道内生产堤的修建也是“二级悬河”发展的一个重要原因。

  滩区群众修建的生产堤,人为缩窄了行洪河道,在一般水流条件下,仅河槽过流,泥沙淤积在河槽内。大洪水时挟沙水流漫滩后,滩地落淤,其落淤厚度随滩地距河槽的距离近远而逐步降低,致使泥沙常年淤积主河槽和嫩滩,逐渐形成了滩唇高仰、堤根低洼的“二级悬河”。此外,滩区耕种,特别是在滩唇附近的嫩滩内种植大豆和玉米等稠密的农作物,明显减少了主河槽的过流面积,增大了行洪阻力,进一步降低了河道的输沙能力,一方面造成主河槽进一步淤积,另一方面使水流行进缓慢,不利于排洪,也加快了“二级悬河”的发展。

  3.4复堤取土的影响

  自1998年“三江”发生大洪水以来,国家加大了对防洪工程的投资力度,使防洪工程的抗洪能力进一步增加。修建防洪工程的过程中,受

复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热,把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高,还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。土工布作为土工膜的保护层,使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射,增加抗老化性能,最好采用埋入法铺设。施工中,首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面,然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧,两端埋入土体部分呈波纹状,最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石(或砼预制块)作防冲保护层。施工时,应尽力避免石块直接砸在土工膜上,最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。

各种施工条件的限制,大量土方以就近取土为原则,尽量在临河滩地取土,尤其是机淤固堤工程,直接从临河嫩滩取土,土方量大,是造成“堤根洼”的一个重要原因。

  4、“二级悬河”的治理措施探讨

  4.1采取多种措施,减少泥沙入黄

  黄河中游多沙粗沙区是造成黄河下游河道淤积的主要泥沙来源区,这一地区地形破碎,坡陡沟深,暴雨集中,水土流失极为严重,治理标准低,治理任务十分艰巨。实践表明,水土保持是减少入黄泥沙的根本措施之一,加强黄土高原地区淤坝地建设,植树造林,采取工程、生物和耕作等综合措施,做到水土流而不失,减少泥沙入黄,减少由于水土流失造成的黄河下游河道淤积。

  4.2大力开展下游河道整治工程和疏竣工程。

  由于河槽宽浅河段输沙能力低,是造成目前高含沙洪水在黄河下游严重淤积的主要原因。同时河槽宽浅无法约束洪水期河势的突然变化,常造成平工出险,险工脱流,形成十分被动的局面。因此,从减淤与防洪河道整治上考虑,都需要把宽浅游荡河段治理成具有窄槽宽滩的规顺河道。


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