水利工程對下游河道洪水影響分析

摘要：河流在自然環境下會隨著砂石沉積、泥土沉淀造成周邊水域在汛期產生較高水平，水利工程作為人類合理改造自然的有效方式，能夠將下游河道所潛在的風險降到最低。文章結合工作經驗及對相關文獻的閱讀，研究了水利工程對下游河道洪水的影響，并在此基礎上對用于河流洪水防控的大型水利工程提出相關建設與使用的對策。

關鍵詞：水利工程；下游河道；洪水影響；防洪防汛；下游水位 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV122 文章編號：1009-2374（2016）14-0123-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.062

1 概述

隨著我國社會主義現代化的飛速發展，國內環境逐漸得以改善。政治、經濟、文化、社會與法律環境的完善，為當代我國社會主義現代化建設提供了堅實的基礎，并在這一時代背景的影響下，對我國小康社會建設、減少城鄉地區收入、大力發展地方經濟等戰略提供了充足的動力。社會基礎建設作為有利于保障地區經濟建設、推動社會發展的有利保障，其完善、全面的建設程度將直接影響到我國居民生活質量的提升。大型水利工程建設作為國家河道改造、河流生態保護、地區環境與資源管理的重要工具，通過工程建設可使河流下游區域的徑流得以有效的控制與制約，從而對現有河流中的含沙量、水位、水流量進行有效的控制。下游河道由于地勢較低的影響，地球引力拉動水流力往往可實現對其河道的改造，從而促使沖擊河流的形成。由于沖擊力所產生的河床可稱為由自然界所創造的天然動態反饋系統。因此，下游河床會在周而復始的沖擊與洗刷過程中，逐漸根據周邊水流環境進行自我調節，從而實現整體砂石情況的改變。為此，可以發現，在上述原理研究的基礎上，大型水利工程的建設將能夠可靠實現對下游河流所流經河床的改造，從而造福人類，減少河流潛在隱患對水陸通行、河流周邊貿易的影響。鑒于水利工程建設對整個區域經濟所帶來的重要作用，本文將采用數據列舉及案例研究方式，探討水利工程在實踐中對下游河道洪水的防控影響，并為其提出相關建設與使用建議。

2 水利工程對下游水位、含沙量、水流量的影響

本文所選取的水利工程為國內地區的XX水壩（下稱XX水壩）。該水壩興建于2013年期間，并于2013年底竣工，在2014年年初投入使用。作者針對2014年XX水壩的全年瞬時水文要素過程圖進行了繪圖，并于2015年全年的瞬時水文要素過程圖進行對比，以此開展水利工程對下游河流造成的影響。主要監測的參數為每月瞬時的水位、含沙量及水流量。其中水位采用的計量單位為：米（m）；含沙量采用的計量單位為：千克每立方米（kg/m3）；水流量采用的計量單位為：立方米每秒（m3/s）。具體統計圖及數據如圖1所示：

在以上部分，作者分別列舉了2014年與2015年兩年的瞬時水文要素過程圖，并對其中的數據進行了詳細的列舉。由于篇幅所限，文中并為三變量間的交叉曲線進行枚舉。接下來，將針對三個變量（水位、含沙量、水流量）進行逐月比對，具體如下所示：

2.1 針對水位

（1）2014年全年水位平均值為40.41m3，2015年全年水位平均值為27m3?？砂l現2015年水位較2014年明顯下降；（2）2014年水位最大值為86m3、中值為26m3，2015年水位最大值為54m3、中值為23m3?？砂l現2014年水位最大值與中值明顯大于2015年；（3）2014年水位上升較快區間為8～12月，2015年水位上升較快區間為8～12月。兩者區間對等，但在同等區間內2015年水位上下閥值均明顯小于2014年，并整體變為趨于平緩。

2.2 針對含沙量

（1）2014年全年含沙量平均值為25kg/m3，2015年全年水位平均值為24kg/m3。可發現2015年含沙量較2014年有一定下降；（2）2014年含沙量最大值為74kg/m3、中值為13kg/m3，2015年水位最大值為50kg/m3、中值為22kg/m3。可發現2014年水位最大值明顯大于2015年；（3）2014年含沙量上升較快區間為9～12月，2015年含沙量全年趨于平緩。

2.3 針對水流量

（1）2014年全年水流量平均值為35m3/s，2015年全年水流量平均值為27m3/s?？砂l現2015年水流量較2014年明顯下降；（2）2014年水流量最大值為86m3/s、中值為26m3/s，2015年水流量最大值為54m3/s、中值為24m3/s?？砂l現，2014年水流量最大值與中值明顯大于2015年；（3）2014年水流量上升較快區間為9～12月，2015年水位上升較快區間為8～12月。兩者區間對等，但在同等區間內2015年水流量上下閥值均明顯小于2014年，并整體變為趨于平緩，而2014年水流量在11～12月期間存在

激增。

2.4 水位、含沙量、水流量對比小結

通過對2014年與2015年期間的水位、含沙量、水流量進行比對之后，可得出以下三點共性的結論：

第一，水位、含沙量、水流量間存在相互影響的正比例關系。為驗證三者之間相互影響的關系，作者在此采用統計學分析軟件SPSS17.0對數據進行處理。經過使用Logistic線性回歸分析具體公式為：

Y=α+β1x1+β2x2+β3x3

式中：x1、x2、x3分別表示水位、含沙量、水流量。

將2014年與2015年數據分別采用標準化形式代入上述公式當中，尋找其規律。研究發現上述三個變量之間sig值均小于0.05，表明三者之間存在正相關關系并較為

顯著。

第二，經采用大壩進行河流上游控制之后，對2014年與2015年期間水域瞬時水文圖進行對比研究發現，2015年整年的水位、含沙量、水流量均較2014年較小，并整體處于穩步上升階段。并且在此研究當中，并未考慮整體水壩初期的試運行對下游控制的因素，因此可發現水利工程修建能實現對下游區域河道的水流控制。

第三，經瞬時圖的比對后發現，在2015年全面實現水利工程運作后，水位、含沙量與水利量上下閥值激增的期間與2014年相比整體延后，從而進一步表明了有效使用水利工程的大壩設置將能夠實現對汛期與旱期的人為調節，并可通過有效使用水利工程，實現對下游水域天然自循環系統的持續利用，以幫助天然自循環系統更為有效

運轉。

3 對大型水利工程提出的對策與建議

在上文當中筆者以現實數據為支撐，驗證了現代水利工程在河流治理當中的重要作用。基于上述研究，對我國大型水利工程的具體使用提出些許建議，以加強該領域應用管理研究，使大壩使用更加造福于民。

3.1 大型水利工程的科學化

水利工程的修建除了可以對下游河流的河道進行充分改造，實現對下游徑流的治理之外，還可借助水力發電、借助水庫搞好水產養殖業等。為此，作為現代經濟社會基礎建設，在大型水利工程使用過程中要從更全面的視角出發，在充分實現大型水利工程中大壩對水流、水位及砂石控制的基礎上，不斷加強日常水文監控。

在此基礎上應利用好水力發電資源，把握成本與效益的原則，科學設計洪峰開閘、旱期儲水的期間，從而使水利資源更加易于被人類所使用，并造福人類。還可針對水壩儲水區域，組織山區或鄉鎮居民開展水產養殖。由于大壩修建通常會影響地方居民原始生活。為此，在大壩修建之后，對地區原住民進行良好的引導與幫扶，也有助于大壩等一系列水利工程建筑能得到地區居民的良好保護，從而發揮最大功效。

3.2 大型水利工程的綠色化

大型水利工程在建設過程中，通常會涉及周邊生態環境的改造。為此，在修建之初，將地區生態環境保護考慮進來，將其載入整個水利工程未來的建設與使用中十分重要。下游徑流在天然水流沖擊力與地球吸引力的影響下，對整條河床的改造擁有天然的作用，從而很好地促進了下游周邊地區土地的肥沃與依賴水土動植物的繁衍。而人為所修建的大型水利工程，盡管可促使整條河流的發展變得更加健康與穩定，但卻與大自然本身賦予河流的能力相互違背。因而在修建大型水利工程的后期使用與管理過程中，應盡量保持與自然界的和諧相處。在對地區水域和生態環境進行人為改造之后，應為當地生態環境的保護單獨建立一定的原生態平臺，可采用濕地公園、拆遷救治、動物保護區等形式，給予當地動植物一定的生存機遇，從而促使河流所具備的自然功能不被磨滅，使人類與自然之間和諧相處。

4 結語

通過本文的研究，可以發現水利工程在國內大型基礎設施建設占有重要地位，并且能夠為地區經濟發展、居民生活質量等主動方面的提升帶來促進作用。在本文中筆者以數據研究、案例研究的方式，對XX水壩2014年1月至2015年12月期間的下游河流控制情況進行了分析與研究。經研究發現，下游河流的水位、含沙量、水流量在大壩投入使用并逐漸成熟過程中，對三者同時起到了良好的控制作用。基于河流天然自循環理論，驗證了上述三個變量間自相關正比例關系，對大壩現實作用進行了可靠性驗證。在此基礎上，對大型水利工程的日常使用與管理提出了些許建議，謹此希望能夠為我國大型水利工程的建造與使用領域做出自身貢獻。

參考文獻

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作者簡介：焦陽（1982-），男，江蘇南京人，長江水利委員會水文局長江中游水文水資源勘測局工程師，研究方向：水文勘測中的自動化。

（責任編輯：秦遜玉）