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水利工程论文-论黄河下游河道的改造与“二级悬河”的治理.doc

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水利工程论文-论黄河下游河道的改造与“二级悬河”的治理.doc

水利工程论文论黄河下游河道的改造与二级悬河的治理摘要本文对黄河下游滩地分布和二级悬河的发展过程、现状及其形成原因进行了深入分析,指出水沙条件变化是形成二级悬河的主要原因,生产堤和河道整治工程的修建加速了二级悬河的发展,要立足于下游、着眼于全流域,从水沙优化配置、人与自然和谐相处、社会经济发展与黄河治理开发协调发展的战略高度,探讨二级悬河的治理。在系统分析和总结二级悬河和下游河道治理各种设想和措施的基础上,指出今后黄河下游河道治理的方向是进行河道的改造。下游河道治理已进入宽河道与窄河道相结合、综合治理滩区,逐步向窄河道发展的时期,二级悬河的治理是其中的组成部分,具体设想是通过下游河道的改造,滩区的综合治理,形成由现有宽河道、改造后窄河道和窄深主河槽三者相结合的输水输沙和滞洪淤沙系统。并提出了下游河道改造与二级悬河治理的具体措施和技术指标,以及需要研究的关键技术问题。关键词黄河下游二级悬河成因治理对策河道改造水沙资源优化配置黄河是一条非常特殊的河流,也是世界上最难治理的河流之一。黄河下游河道长期处于强烈的淤积抬升状态,河床平均每年抬高0.05~0.10m,现行河床一般高出堤外两岸地面4~6m,最大高出10m以上,形成所谓的地上悬河,我们称之为一级悬河。随着大量水利枢纽工程的修建和人类活动的加剧,从20世纪60年代以来,黄河下游河道大洪水漫滩的机遇愈来愈少,而中小洪水和枯水期淤积主要发生在主河槽和嫩滩上,远离主槽的滩地因水沙交换作用不强,淤积厚度较小,堤根附近淤积更少,致使河道平滩水位明显高于主槽两侧滩地,甚至主河槽平均高程高于两侧滩地,形成了槽高、滩低、堤根洼的二级悬河,如图1所示。图1黄河下游二级悬河示意近年来黄河下游河道不断淤积萎缩,平滩流量由20世纪80年代中期以前的6000~8000m3/s减小为目前的3000m3/s左右,一些河段甚至不足2000m3/s,小洪水条件下即可造成大范围漫滩。由于二级悬河局面的不断加剧,进一步增加了河道防洪的负担和河道治理的难度。洪水漫滩后,堤防偎水,部分河段存在顺堤行洪,部分河段则有发生滚河的可能,使堤防发生冲决和溃决的可能性增加。二级悬河的发展,使小洪水漫滩机率增大,淹没加重了滩区群众的财产损失,形成所谓小流量高水位大灾害的局面。在黄河下游河道治理中,不仅要保证遇大洪水时的防洪安全,同时还要考虑遇小洪水2000~3000m3/s时的防洪安全,这是进入20世纪90年代以来黄河下游河道治理中遇到的新情况。这种形势还有不断加剧的趋势,成为21世纪初期黄河下游防洪治理的关键问题之一,已引起有关部门的高度重视1~3,许多专家也积极开展黄河下游二级悬河治理的研究4。本文在对黄河下游二级悬河现状和成因分析的基础上,探讨了二级悬河的治理对策与下游河道的改造。1黄河下游滩地和二级悬河分布现状黄河下游河道由主河槽和滩地组成,滩地面积3544km2,占河道总面积的84,其中大部分位于陶城铺以上河段,占滩地总面积的78,陶城铺以下除平阴、长清两县有连片的滩地外,其余滩地面积较小。下游滩地多被大堤、险工以及生产堤分割,共形成120多个自然滩,滩面宽0.5~8km不等,其中面积大于100km2的滩地有7个、50~100km2的有9个、30~50km2的有12个、30km2以下的有90多个。原阳县、长垣县、濮阳县、东明县和长清县等5个自然滩的面积均在150km2左右,除长清县位于陶城铺以下外,其余均位于陶城铺以上的宽河段。滩区既是行洪区,又是滩区人民生产生活的重要场所,现有耕地面积25万hm2,村庄2071个,总人口181万,涉及河南和山东两省的15个地市、43个县区,其中河南滩地总面积为2266km2,耕地面积13.46万hm2,村庄1125个,人口102.1万。受自然地理条件的限制,滩区社会经济发展受到严重制约,群众的生活还十分贫困。黄河下游的悬河可分为一级和二级悬河,一级悬河是滩地相对堤外两岸地面而言的,二级悬河则是相对于一级悬河而言的。一级悬河问题在历史上就十分突出1,从白鹤至东坝头河段为典型的游荡性河道,滩地一般高出堤外两岸地面4~6m,平均高出5m,最大为10m,该河段一级悬河问题十分突出东坝头至陶城铺河段为过渡河段,滩面一般高出堤外两岸地面2~3m,平均高出2.5m,最大为5m,该河段一级悬河问题不是十分突出陶城铺至垦利宁海河段为弯曲性河段,滩地一般高出堤外两岸地面2~4m,平均高出3m,最大为7.6m,该河段一级悬河问题也较突出宁海以下为河口段,滩地一般高出堤外两岸地面0.5~2m,平均高出1.5m,该河段一级悬河问题相对不严重。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,可分以下5个河段见图2分别描述1~3。图2黄河下游二级悬河沿程分段示意1孟津白鹤至京广铁路桥河段长98km,滩地主要集中在左岸焦作市境内,面积595km2,滩面宽4~5km。马峪沟以上目前没有产生二级悬河,马峪沟以下部分河道已出现二级悬河。该河段平滩流量约为3000~6500m3/s,平滩水位滩唇高程与临堤滩面高程的高差二级悬河高差平均约1.0m,最大2.88m。该河段二级悬河问题不明显。2京广铁路至东坝头河段长124km,滩区面积983km2,生产堤与大堤之间滩地面积651km2,滩面平均宽约5.25km,大部分为老滩,其中面积较大的滩地主要有左岸的原阳滩和右岸的开封滩。该河段平滩流量约为3000~6500m3/s,左岸平滩水位高于临堤滩面0.28~2.38m,平均高出1.12m,滩地横比降平均值为3.33,大于河道纵比降右岸有一部分断面平滩水位低于临堤滩面,其它断面平滩水位一般高于临堤滩面0.26~2.11m,平均高差0.42m,滩地横比降平均值为1.21,小于河道纵比降。因此,该河段仅在左岸存在二级悬河现象,右岸有明显的老滩,该河段二级悬河问题并不严重。3东坝头至高村河段长66km,滩区面积402km2,生产堤修建后,中小水行洪宽度由原来的10.5km缩窄到4.2km,平滩流量约为2000~3000m3/s。本河段滩地高程低、滩面宽、面积大,较大的滩地主要有左岸的长垣南滩和北滩、右岸的兰考滩和东明南滩等,长垣南滩由左岸贯孟堤与生产堤围成,滩区面积约74km2长垣北滩由周营至渠村生产堤与黄河大堤围成,滩区面积约135km2兰考滩和东明南滩相连,面积约193km2。本河段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

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