水利工程论文-黄河河势演变.doc

水利工程论文-黄河河势演变摘要：河势演变主要是指河道水流平面形式的变化。黄河是世界上河势演变最复杂的河流。为给河道整治提供依据，笔者对黄河游荡性河段、弯曲性河段以及由游荡向弯曲转变的过渡性河段半个世纪的河势演变进行总结、研究，提出黄河河势演变的特性及河势演变的基本类型。关键词：黄河河势演变河道整治裁弯游荡性河道黄河有防洪任务的河段主要有上游的兰州市河段、宁蒙河段，中游的禹门口以下小北干流河段、三门峡库区、孟津出山口以下的尾段，以及整个下游河段。黄河孟津以下河段，由于堤防决口后造成的损失大，历来是黄河防洪的重点河段。该河段修建工程多，观测资料丰富，其河势演变特性及类型可涵盖其它河段。1河道概况1.1河道分段黄河中游尾段的河南孟津白鹤镇至河口河道长878km，按照河道特性可分为4个不同特性的河段。孟津白鹤镇至山东东明高村，河道长299km，堤距宽一般510km，最宽达20km，河道比降0.2650.172，弯曲系数1.15。河道淤积严重，为典型的游荡性河型。高村至阳谷陶城铺，河道长165km，堤距宽1.48.5km，大部分在5km以上，河道平均比降0.115，弯曲系数1.33，属由游荡性向弯曲性转变的过渡性河段。陶城铺至垦利宁海河段，河道长322km，堤距宽0.45km，一般12km，河道平均比降0.1，弯曲系数仅为1.21，属弯曲性河型。宁海至入海口，河道长92km，属河口段，处于淤积-延伸-摆动-改道的循环变化中。1.2河道横断面黄河下游河道为复式断面，由主槽和滩地组成。兰考东坝头以下有二级滩地，以上有三级滩地。一级滩地和枯水河槽合称为主槽。主槽是水流的主要通道，二级滩地在大洪水及部分中等洪水时才漫滩过流。1.3滩区滩区具有耕种条件，总面积3953.45km2，现有耕地374.13万亩，人口170余万人。1.4河道淤积黄河以泥沙量大、含沙量高闻名于世。由于泥沙淤积，河道不断抬高，现在临河滩面一般高于背河地面36m，黄河下游成为“悬河”。2河势演变特性河势是指河道水流的平面形式及发展趋势。包括河道水流动力轴线的位置、走向以及河弯、岸线和沙洲、心滩等分布与变化的趋势。河势演变主要是指河道水流平面形式的变化，黄河河势演变的一般特性大体有以下几方面。2.1河势变化向下游传递在一股河或主股过溜占2/3以上的河段，河势演变的纵向影响十分显著，甚至一处河势的明显变化会波及较长的河段，“一弯变、多弯变”正是河势演变向下游传递的写照。河势演变的传递是逐弯下移的，演变传递的速度除与来水来沙情况有关外，还明显制约于水流边界条件。如濮阳青庄至菏泽刘庄有4处险工，边界稳定，传递速度慢，一年时间内上弯的变化向下只能影响12个弯道；而图1示出的李桥至王子圩河段，在1961年汛末至1962年汛前的一个非汛期内，由于大罗庄弯道的深化，至使以下三个弯道发生弯顶左右易位的变化。2.2河势演变过程中存在基本流路河势演变有一定的随机性。在几乎布满两堤之间的主溜线中，某个河段内总可以归纳出23条基本流路。在河道整治之前，郑州花园口至来潼寨河段，北岸为高滩，河势主溜在南岸大堤至北岸高岸之间宽约5km的范围内变化，把多年的主溜线套汇在一起看出，主溜线基本布满这5km宽的范围，但却存在2条基本流路，1954年前是一条基本流路，1954年至1957年为另一条基本流路，两条基本流路的弯顶成左右相对分布。2.3河势变化存在重复性在河势演变的过程中，年年都在发生变化，只是变化的幅度及形式不同而已。对于有明显变化的河段，若干年后常会重复已有的流路。在一个弯道的发生、发展、裁弯过程中，随着时间的推移也重复着已有的演变过程。如陶城铺上游的石桥河段1，1952年至1967年先后两次形成“S”形弯道和自然裁弯(图2)。图2石桥河段裁弯前后主溜线2.4流量变化影响河势演变流量是影响河势演变的主要因素之一。即使在较短的时间内，流量的变化也会造成河势变化。在黄河下游广为流传的“小水坐弯、大水趋中”，“小水上提、大水下挫”，“涨水下挫、落水上提”等都是反映流量变化对河势变化的直接影响。小流量时水流动量小，在河床边界的约束作用下，易于改变流向，水流的弯曲系数大；流量增大后，水流的惯性力加大，边界对水流的作用能力相对减弱，不易改变流向，主溜较小水时趋中，水流的弯曲系数变小。2.5游荡性河段主溜摆动强度大主流的变化大体上可反映河势的变化情况。主流线的位置与线的位置是基本一致的，暂以一次洪峰过程中在24小时内的平均摆动距离来描述主流的摆动强度。从黄河下游1959年前各个水文站断面的主槽摆动强度看出2，除刚出峡谷的孟津断面摆动范围小外，在游荡性河段，一次洪峰中线摆动幅度一般平均每天大体为80130m，速度惊人；在高村至陶城铺的过渡性河段平均每天为5060m；进入弯曲性河段后主溜的摆动强度减少，一般仅为每天1030m，接近入海口的前左断面近40m。主溜线的年际间变化也是游荡性河段远大于其他河段。主溜线的变化基本上代表了河势的变化。1960年前，三门峡水库尚未建成，除弯曲性河段外，河道未进行整治。在游荡性河段，主溜的摆动范围一般为24km，大者达6km；摆动强度每年1km左右，大者达3km以上。在过渡性河段摆动范围一般12km，大者5km以上，摆动强度一般每年0.40.7km，大者1.27km。游荡性河段主溜的摆动不论是每天的摆动强度，还是每年的摆动幅度都是很大的。其主要原因为3：