黃河下游二級懸河治理河段選擇分析

王鳳群 崔文娟 孫妍

(河南黃河勘測設計研究院,河南鄭州 450000)

黃河下游二級懸河治理河段選擇分析

王鳳群 崔文娟 孫妍

(河南黃河勘測設計研究院,河南鄭州 450000)

作為黃河特有的二級懸河現象,一直以來,受到國家的高度重視,在黃河相關總體規劃和專項規劃中均對二級懸河治理有相關論述。由于黃河下游二級懸河河段較長,如何選擇最嚴重河段進行優先治理成為二級懸河治理工作的當務之急。本文通過二級懸河特征值分析,中水河槽平灘流量分析以及實體物理模型試驗三種方法,綜合比較,最終確定黃河下游二級懸河最嚴重的段落。

黃河下游 二級懸河 河段選擇

在黃河下游二級懸河河段,發生大洪水時,易形成滾河、斜河或者橫河,順堤行洪沖刷堤防,威脅黃河下游堤防安全。對于黃河下游二級懸河的治理工作,2008年7月國務院批復的《黃河流域防洪規劃》中,明確提出“結合水庫調水調沙及河道整治,通過開挖疏浚主槽及人工擾沙,引洪放淤,淤堵串溝,淤填堤河,標本兼治,逐步治理二級懸河。

考慮到一次性全部治理二級懸河,國家需投入巨額資金,因此,應選擇東壩頭至陶城鋪河段中最嚴重的部分進行優先治理。下面通過二級懸河特征值分析,中水河槽平灘流量分析以及實體物理模型試驗三種方法來進行,經三種方法對比,綜合比較,最終確定黃河下游二級懸河最嚴重的段落。

1 二級懸河特征值分析

二級懸河特征值主要有灘地橫比降、水位與灘面的高差。黃河下游東壩頭至陶城鋪河段分為兩個大的河段:東壩頭至高村、高村至陶城鋪。下面通過分析兩河段的灘地橫比降、水位與灘面高差確定二級懸河最嚴重河段。

東壩頭至高村河段左岸平灘水位高于臨河灘面0．63～4．07m,平均為2．38m,灘地橫比降均值達到右岸平灘水位高于臨河灘面1．22～4．66m,平均為2．78m,灘地橫比降均值達到總體而言,本河段二級懸河形勢較為嚴重。扣除青莊斷面由于左岸灘地寬度較小造成的灘面橫比降異常偏大因素,本河段二級懸河形勢較為嚴重的河段為東明南灘,該灘灘唇與堤腳高差均值為3．25m,最大值達4．66m,灘面平均橫比降達5

高村至陶城鋪河段左岸平灘水位高于臨河灘面0．93～4．38m,平均為2．70m,灘地橫比降均值達到右岸平灘水位高于臨河灘面0．86～4．24m,平均為2．69m,灘地橫比降均值達到總體而言,本河段二級懸河均較為嚴重。上述左岸較大的4個灘區中,習城灘平均橫比降為辛莊灘橫比降在四個灘區中最大,為陸集灘平均橫比降清水灘平均橫比降為陸集灘和清水灘兩灘懸差和灘面寬度相差不大,但清水灘扣除孫口特殊斷面后,平均橫比降為低于陸集灘。

綜合比較,習城灘、辛莊灘、陸集灘二級懸河形勢更為嚴重。

2 平灘流量分析

采用2011年調水調沙末期河南黃河河務局實測資料,預估高村至陶城鋪河段平灘流量,辛莊灘及陸集灘河段的平灘流量最小,為4200m3/s左右,各個灘的預估平灘流量見表1。

3 實體模型試驗成果

2010年1月,黃河水利科學研究院根據“小浪底水庫攔沙后期防洪減淤運用方式研究下游河道實體模型試驗(小浪底至陶城鋪河段)”3個不同運用方式的長系列年試驗成果,完成《黃河下游易發生滾河及順堤行洪的河段預測》報告。

黃河下游不同水沙組合多年實體模型試驗成果表明:在二級懸河較嚴重的蘭東灘等河段,極易出現滾河和順堤行洪等不利河勢狀況,因此,為確保黃河下游防洪安全,避免河勢出現滾河等特別重大的險情,急需加快二級懸河的治理力度,近期尤其要加強蘭東灘、習城灘、陸集灘、清河灘等二級懸河的治理。

4 治理河段選擇

通過二級懸河特征值分析,東壩頭～陶城鋪河段右岸的東明南灘,左岸的習城灘、辛莊灘、陸集灘二級懸河最為嚴重;通過平灘流量分析,過流最小河段為辛莊灘和陸集灘,為4200m3/s;實體物理模型試驗表明,二級懸河較嚴重的蘭東灘、習城灘、陸集灘、清河灘等河段,極易出現滾河和順堤行洪等不利河勢狀況,灘地都成為泄洪主通道,順堤行洪,堤腳處由于堤河存在,成為泄洪主槽通道。堤防存在巨大安全隱患。

經上述綜合分析,并考慮地形、上下游銜接、灘區寬窄等因素,選擇東明南灘、習城灘、辛莊灘、陸集灘二級懸河形勢嚴重、平灘流量相對較小,發生橫河、斜河和滾河的趨勢明顯的四個河段,作為黃河下游二級懸河急需治理的河段,開展二級懸河治理工作。

表1 2011年調水調沙末期部分河段平灘流量預估表