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水利工程论文-淮河中游河床倒比降的形成、演变与治理.doc水利工程论文-淮河中游河床倒比降的形成、演变与治理.doc -- 2 元

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水利工程论文淮河中游河床倒比降的形成、演变与治理摘要淮河中游河床倒比降的形成机制有二1淮河入洪泽湖河口形成与地貌演变2洪泽湖湖底淤高。50年代以来,由于淮河中上游大量水库和蓄洪区的兴建、中游地区水土保持,使河流输沙量和含沙量不断减少,淮河中游河床处于侵蚀状态,河床倒比降又有新的发展。在严重的水资源紧缺形势面前,根治倒比降的关键措施是洪泽湖反季节运用、下游直流入海。关键词淮河河床倒比降入湖河口湖泊淤积①废黄河口基面,下同。1前言淮河发源于桐柏山地,经洪泽湖入长江后再注入东海,自河源至洪河口为上游段,洪河口至洪泽湖为中游段,洪泽湖以下为下游段图1。淮河以其中下游地区的严重洪涝灾害闻名于世,解放前大雨大灾、小雨小灾、无雨旱灾,是新中国成立后首条有计划全面治理的河流。经过五十年的治理,灾情有了明显缓解,但灾害的根源仍未根除。现代淮河中游洪涝灾害的原因之一,就是中游下段河床纵剖面倒比降导致的河道排泄能力不足。目前,洪泽湖湖底海拔10~11m①,位于河口的老子山处河床海拔9~10m,高出浮山处河床4~5m,呈明显的倒比降。但在公元12世纪以前淮河是一条河槽深广、畅流入海的清水河流,具有足够的排泄能力将其流域洪水排泄入海,其河口曾长期稳定在今淮阴以东的云梯关,潮流界位于今盱眙附近1。本文拟对淮河中游河床倒比降的形成、演化进行初步探讨,在此基础上提出治理建议。图1淮河中游形势图SketchofthemiddleHuaiheriverbasin2淮河中游河床倒比降的形成机制2.1淮河入洪泽湖河口水下拦门沙与三角洲公元12世纪以来,受黄河下游南泛夺淮入海影响,淮河水系发生了重大变迁,其中最显著的变化是现代洪泽湖的扩张与形成。洪泽湖是淮河流域最大的湖泊,汛期控制水位12.5m时湖面面积1597km2,在我国淡水湖中居第四位。洪泽湖是明清两代治黄保运工程的直接产物和组成部分,公元17世纪至18世纪初的靳辅及张鹏翮治水时期是其最重要的形成时期,在其形成后百余年中1840s~1850s湖水位以4cm/a的平均速度持续上升,同时具有大幅度的年内、年际变化湖水位的年内、年际变化在湖以上河道产生大范围回水区,其上界又随水位的持续上升而不断上溯2。洪泽湖居淮河中、下游之间,其湖面成为淮河中游的侵蚀基准面,在河湖交汇处形成河流入湖河口,当湖面趋于相对稳定后即形成河流三角洲。对历史资料分析表明,早在洪泽湖形成以后的湖面持续上升时期,淮河入洪泽湖河口就有水下拦门沙发育,只是其位置和高度随湖面变化而相应变化。乾隆五十年公元1784年汛期测量河口时发现金家冈迤西至打石山,河水俱深有丈余,大王庙迤东至龟山,水深竟至三丈以外,惟自金家冈至大王庙中间,现水深仍只有四五尺,水底稀淤深至六七八尺不等,稀淤用篙探试系青灰色并不胶粘,一竿可至底,随手拔起淤即淌卸,竿上仅存青色①。据此推断,当年拦门沙位于盱眙以北河段,拦门沙顶比上游河床高出2m以上,组成物质以青灰色粉、细砂为主,粘土含量很少。由于此年汛期洪泽湖高堰志桩水位仅2.4尺,低于常年3~4m,为极少见的枯水年份,因而正常年份拦门沙位置应更趋上游。值得注意的是,当时拦门沙外侧湖水深度比其上游大得多,这种状况直到湖面趋于稳定、水下三角洲迅速发育后才得到改变。现代淮河入洪泽湖三角洲形成于公元1850年以来,因为此前100余年湖水位以4cm/a的速率快速上升,湖区范围不断沿河上溯湖面上升引起淮河中游基准面上升,使大部分泥沙特别是推移质加积在中游河谷,不利于三角洲的形成。淮河入洪泽湖三角洲顶点位于浮山口附近,公元1880年时浮山以下已形成大柳巷滩、鲍家滩、寇家滩图2a②到1921年时大柳巷等洲滩范围扩大,鲍家滩和寇家滩并岸,新形成冯公滩和赵公滩,另外在赵公滩以下有近20处水下浅滩形成图2b③1938年黄泛前以上诸洲滩均已并岸,杨家滩、牛尾滩、河瓢滩、大西滩和尺顷地滩形成图2c31947年黄泛结束时又有大淤滩、淤滩、顺河滩、淮仁滩等形成,其中位于原湖心的大淤滩面积达200km2,另在老子山以上河道也有新的洲滩形成图2d3。显然,随着入湖三角洲的发育,入湖河口不断向湖推进,河口水下拦门沙也随之下降。图2淮河入洪泽湖河口、三角洲形成与演变FormationandevolutionoftheHuaiherivermouthanddeltaemptyingintotheHongzeLake2.2洪泽湖淤积与入海河口不同,入湖河口拦门沙外侧为湖心滞水区,没有周期性的潮汐涨落、潮流往来,因而有利于细粒悬浮质河流输沙停积,使得湖底逐渐淤浅,到一定时间后湖底有可能高于拦门沙顶。公元1870年测量时洪泽湖底尚低于废黄河河床一丈至一丈五、六尺合3~5m④,而到1916年测量时湖底与废黄河河床海拔高度均为10m左右,湖底有厚达1丈5尺合5m的稠淤⑤,由此推算得年平均沉积速率在10cm/a以上。根据民国初年的测量,图3现代淮河中游河床纵剖面图据淮委实测图简化LongitudinalprofileofthemiddleHuaiheriverbed①南河成案,乾隆五十年。②据光绪盱眙县志和武同举淮系年表弁图。③据江淮水利测量局1921年测地形图和淮系年表弁图。④清史稿河渠志。⑤武同举,江苏水利全书。⑥武同举,民国九年,促进导淮商榷书。洪泽湖底乃高于上游盱眙淮底二尺许,盱眙淮底又高于上游五河淮底五尺许,由五河口至寿县一带三四百华里之间淮底,几无倾斜,而五河稍东浮山附近之淮底,乃至低于洪泽湖底五丈有奇⑥。1938~1947年间黄河南泛把约3.6亿m3泥沙带入洪泽湖,全湖沙洲平均淤高1~1.2m4。根据淮委近年的测量,洪泽湖底海拔10~11m,位于洪泽湖河口的老子山处河床海拔9~10m,高出浮山处河床4~5m图3。此外,洪泽湖底高出苏北里下河区近10m,是名符其实的地上悬湖。洪泽湖底淤积同淮河入洪泽湖三角洲的发育密切相关,深受泥沙来源、洪泽湖动力条件和边界条件影响。淮河本是含沙量少的清水河流,是以古淮河河口能在云梯关附近稳定达数千年之久,但近800年黄泛中黄河把大量泥沙带到淮河中游地区,这些泥沙中的一部分又随地面径流进入河道,为淮河入湖三角洲发育提供了物质基础。浮山与对岸铁锁岭之间峡口是淮河中游河谷三大基岩束狭段之一,其束水效应必然导致束水段河床深切。浮山至龟山段湖区原系淮河河谷因湖水上溯淹没而成,实际上是淮河与洪泽湖之间的过渡地段,其平面轮廓受两岸地势控制,呈向下游逐渐展宽的反S形喇叭口状,有利于水流消能、泥沙停积。洪泽湖水位有幅度高达4m的季节性变化和大范围回水,有利于江心洲形成和河道分汊。另一方面,三角洲的发育又反过来引起水动力条件发生变化,特别是黄泛后湖心大淤滩的形成,使淮河入湖后向右偏转,经老子山下直达洪泽湖西南部。显然,随着淮河入洪泽湖三角洲的不断向前推进,洪泽湖终将被泥沙彻底充填,湖泊也随之成为河流只是解放后三河闸的修建使湖水位回升,这种趋势才得以减缓。总之,在三角洲发育的同时,淮河入洪泽湖河口也处在不断变化过程中,其演化模式可概括为洲滩形成、河道分汊与此同时,洪泽湖底逐渐淤高,湖泊河流化。正是这两种动力地貌演变过程,导致了淮河中游河床倒比降。320世纪50年代以来河床倒比降的演变趋势3.120世纪50年代以来淮河中游河床处于侵蚀状态黄河1938~1947年间的南泛把约100多亿吨的泥沙带至淮河中游地区,形成面积达5.4万km2的泛滥平原。根据黄泛结束后的调查,正阳关、阜阳地区淤积厚度为3~4m,亳阳、涡阳、蒙城地区2m左右,蚌埠附近地区不到1m。除使河间地面淤高外,南泛还使淮河中游干流河床,尤其是支流入干流河口段河床普遍加积,淮河干流河床平均淤高1~2m,正阳关至沫河口段河道被完全淤平到淮委1950年调查时蚌埠以下中游各支流河口河床平均淤积厚度仍有1~2m。但是自20世纪50年代以来,淮河中游河床具有明显的侵蚀趋势。根据鲁台子站的水文资料5,1954年平滩高程21m以下断面侵蚀250m2,1955年淤积250m2,1956年侵蚀750m2,1957年又淤积500m2,4年净侵蚀250m21982年平滩水位以下泄流量比1956年增加14,与1963、1969年数值接近。根据1971、1983、1992年三次断面测量资料,1971~1983年全段平均净淤积的王家坝~润河集段、鲁台子~蚌埠闸段、浮山~洪山头段,到1983~1992年转变为静侵蚀1971~1983年为净侵蚀的润河集~鲁台子段、蚌埠闸~浮山段,到1983~1992年侵蚀情况更加严重表1。目前,蚌埠以上中游段大部分河床出露更新统黄土状硬粘土层5,表明黄泛形成的淤积层已被切穿。表1不同河段平均断面净冲淤量时空变化单位m25Erosionanddepositionoftheaveragecrosssectionsalongdifferentreachesfrom1971to19925时间王家坝~润河集润河集~鲁台子鲁台子~蚌埠闸蚌埠闸~浮山浮山~洪山头1971~198356591073651983~19921251271602182041971~199269186267248198为净淤积,为净侵蚀3.2河床侵蚀的原因解放后淮河流域先后修建了5300余座水库,总库容达到250亿m3,其中上游不含沂、沭、泗河就有17座大型水库和3个大型滞洪区,这些大型水库除石漫滩、白沙、板桥3座初建于1951~1952年、改建于1956年外,其它均修建、改建于1954~1960年50年代沿蚌埠以上中游段还修建有瓦埠湖、城东湖、城西湖、蒙洼等大型滞洪区。由于这些水库、滞洪区对其上游河段的地方性侵蚀基准面作用,再加上流域中游地区的水土保持工作以及支流河道挖砂,必然使淮河干流中游来沙大幅度减少。其中,中游段的河床侵蚀就是床沙质输沙量减少的地貌响应,而冲泻质输沙量的减少则为水文测验结果所证实表2。表220世纪50年代以来蚌埠站平均输沙量和含沙量变化表5AveragesiltdischargeandsedimentconcentrationatBengbustationsince19505时间径流量年平均输沙量年平均含沙量亿m3万tkg/m31950~195933310016101000.481001960~1969281841295800.46961970~197922266839520.38731980~198930792789490.26543.3河床侵蚀对倒比降的影响
编号:201312122219276248    大小:48.98KB    格式:DOC    上传时间:2013-12-12
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