课件：沂河防洪冯涛.ppt

沂河干流河道特性变化和整治方向研究,冯涛 2017、1、4,沂河干流河道特性变化和整治方向研究,引言 沂河河道特征与洪水特点 河道特性变化现状与趋势 河道演变主要影响因子 行洪安全评价与治理方向,一、引言,沂河发源于山东省沂源县的鲁山南麓，自源头至入骆马湖口全长333km。沂河自源头至跋山水库为上游，跋山水库至枋河口为中游，枋河口以下为下游。沂河是沂沭泗水系中的骨干河流，历史上洪水灾害严重，历来是沂沐泗流域治理的重点，也是近期治淮19项骨干工程之一沂沭泗洪水东调南下续建工程的重点。沂河洪水安全和水资源安全与鲁南和苏北大部分地区的人民生命财产安全保障及社会经济可持续发展密切相关。 近20年来，受自然和人为因索的影响，河道发生了较大变化。对沂河河道演变的研究有利于明确整治方向，从而制定科学规划、治理方案和防洪预案，提高本地区整体洪水安全保障程度。沂河中上游多年来河道特性变化不大，本次重点对沂河下游河道特性变化和整治方向进行研究。,二、沂河河道特征与洪水特点,河道特征 沂河有一级支流40条，多从中上游右岸汇人，主要支流有枋河、东汶河、蒙河等。在沂河上游山丘区修建了5座大型水库和18座中型水库。下游在刘家道口建有彭家道口闸，并辟有分沂人沭水道，分沂河洪水入沭河在江风口建有江风口闸，并辟有邵苍分洪道，分沂河洪水人中运河。 在上游来水来砂等条件作用下，沂河下游演变为弯曲河道，并为复式河床，河岸质大多为砂壤土，两岸多为二元结构，河岸多有“腰砂”。沂河下游分段造床流量分别为：枋河口至道口约为6920m3s，道口至江风口约为6260m3s，江风口以下约为3630m3s；比降约为1 ：2000。,洪水特点 沂河下游河道属于冲积平原河流，但洪水具有山洪河道特性，水位暴涨暴落，水位、流量变幅大。例如，临沂水文站1 960年实测最大流量12100m3s，最大涨率228mh，从400m3s涨到12100m3s仅用了5个小时。年际间最大流量变化太，19602000年之间临沂站最大流量12100m3s、最高水位6446m(1960年)最小流量952m3s(1 983年)。,三、河道特性变化现状与趋势,1河道纵向变化分析 (1)1981年前河道纵向河床变形计算成果。 1)19591980年河床变形计算：枋河口一刘道El一李庄省界各区间主河槽平均淤高分别为004m、135m、065m。 2)19651980年河床变形计算：枋河口一刘道口一李庄省界各区间主河槽平均淤高分别为002m、005m、004m。 （2）1981年后下游河道纵向河床变形计算成果见表1。,以1980年为界限，从计算成果可以看出，19591965年主河槽抬高，19651980年主槽基本处于不冲不淤状态，沂河下游主河槽自19812001年河床逐年下切，骆马湖口段逐年淤积，河床变形较大。,3总体趋势分析 (1)沂河下游河势平面形态基本稳定，局部变化较大。“按照弯曲型河段整治的经验，有计划 的进行河道两岸整治工程长度达到河道长度的80左右时，即可控制河势”。近50年来，沂河下 游两岸实施的整治工程总长度已达河道长度的842。单纯从平面形态变化来看，沂沐河下游平 面河势绝大多数河段基本得到控制整体比较平稳，局部河段平面形态变化较大，凹岸崩退、凸岸 淤长现象存在，如沂河下游北新汪段、刘马南段横向展宽严重，近几年达3050m。 (2)沂河下游纵向变形较平面变形明显加快，纵向变形剧烈。在沂河下游河道平面形态整体比较平稳的同时，河道纵向处于下切状态，从表2可以看出沂河下游断面河相系数(f=B)趋于减小，主河槽逐渐向窄深的趋势发展这种变化，代表沂河下游河道大部分河段的演变趋势。,三、河道特性变化现状与趋势,2河道横向变化分析 沂河下游在20世纪60年代以前主河槽平面变化剧烈。目前沂河下游河道平面形态整体比较平 稳，局部河段在河岸冲剧、河道下切、河床质、河岸质及上游来水来砂等综台因素作用下造成河道 平面形态变化较大，现有塌岸睑工36处，长度18687m。,在冲积河流的调整中，比降是一个十分活跃的因素。沂河下游纵向河势变化剧烈，变化较大的 河段如沂河小埠东坝下纵比降为1：1312，重坊桥下至省界纵比降现状为1：1188，局部河段处于 严重不平衡状态，要使河段保持相对平衡，河床底部在根据不同的来水来砂条件而进行自动调整的 过程中，冲淤交替会对已做护岸基础形成严重淘刷，新的险情会随时发生。,三、河道特性变化现状与趋势,四、河道演变主要影响因子,1来水来砂 沂河是属于靠雨水补给含砂量较高的多砂性河流。沂河临沂水文站的来水与来砂基本成正比关系，即大水大砂、小水小砂。沂河临沂站多年平均径流量206亿ITl3(19512002年)，1963年径流量最大为6210亿m3，1989年径流量最小为1.45亿m3，最大与最小径流量的比值约为43，为淮河干流蚌埠站的18倍。沂河临沂站多年平均含砂量约08kgm3(19542002年)，为淮河干流中游的2倍；1962年最大断面含砂量119 kgm3。沂河临沂站多年平均输砂量272万t(19542002年)。 沂河临沂站径流量和输砂量的变化大体是对应的但不同年代的年均输砂量呈减少的趋势。1960年以前沂河来水来砂量大，含砂量高，河内淤积严重，河床变形剧烈。上游大中型水库建成后，流域来水来砂发生了较大的变化，河道的含砂量显著减低。特别是近年来来水来砂变化更大，输砂量及含砂量逐年降低。根据沂河19612000年河段悬移质输砂量统计资料分析，悬移质砂量基本平衡，稍微有些冲刷。悬移质输砂量统计见表3。,2工程建没 (1)河道治理工程。沂河下游护岸工程84处，长度9682km，河道长度115km，护岸长度占 河道长度的842。沂河下游的护岸工程首先是为了保护堤防的安全，为塌岸危及堤防安全的护岸 保滩；其次是为了控制河势。护岸工程的修建，在一定程度上改变了河流的边界条件，势必对河床 演变产生一定的影响。在未实施护岸前，河床演变的共同的基本特征是平面变形即塌岸的形成。 几十年来沂河下游实拖控制河势的护岸工程，使河岸稳定性增强，横向冲刷受到抑制，纵向冲刷则 变得相当剧烈。 (2)拦河建筑物。沂河下游现有桥梁14座，拦河坝5座，由于建筑物密集，工程在建时和建成后对河道行洪及河床演变产生了不利影响。一些建于20世纪5060年代的拦河建筑物，工程退化、老化，坝前淤积严重，大多成为阻水障碍物，对防洪、泄水十分不利。对于近几年改建或新建的拦河建筑物，虽然扩大了泄水和蓄水能力，但由于没有进行详细的科学论证、没有做模型试验，几次中小洪水就造成下游河床严重变形，威胁到了堤防安全。绝大部分拦河建筑物形成了“上淤下冲、中间阻水”的现象。小埠东橡胶坝建成后引起下游河床变形，码头拦河闸工程在建时引起上游河床变形就是比较典型的例子。,四、河道演变主要影响因子,3河道采砂 (1)采砂对河床的影响。由于河床上有了线状或面状采砂坑的影响，水流运动类似于“跌水”， 上下游缘口水面向下跌略呈弯曲状，水流运动明显加速，水流的挟砂能力有显著提高，冲刷能力加 强。因缘口部位遭受水流冲蚀，上游水面的弯曲点逐渐向上游移动，床面不断冲蚀，采砂坑的范围 不断延展，形成溯源冲刷。造成河床全面调整，这一调整过程在洪水的作用下会明显加快。 (2)科学合理采砂有利于河道整治和行洪能力提高。科学合理的开采河砂，可以改善河势，调 整水流分布降低河床高程，达到整治河道与提高行洪能力的目的。但是不科学的无序开采，将会 改变水流流态和河势稳定，对工程本身和行洪造成不利影响。 (3)有计划采砂巩固了主河槽清障成果，使河势得到一些改善。沂河属于山洪性、季节性河道，春季主河槽大部裸露，又由于拦河建筑物形成淤积，沿河植物阻水严重，多年来沂河的植物清障一直是老大难问题，清了植，植了清，恶性循环。通过几年来有计划的采砂，沂河下游绝大部分河段主河槽已不具备植树条件，清障成果得到巩固，改善了河势。沂河下游主河槽新的植物阻水很难形成。,四、河道演变主要影响因子,五、行洪安全评价与治理方向,1行洪能力分析 经过计算分析，根据20年一遇设计洪水1981年测量资料与2001年测量资料计算的水面曲线 有较大变化，除沂河骆马湖口外其他河段行洪能力增加，但是行洪能力增加在沿河是不均匀的。沂 河下游河床组成较细，可塑性强，河床能根据不同的来水来砂条件而进行自动调接的能力强，沂河 下游形成平衡纵剖面需要很多外界条件、时间过程会很长。因此河床变形对河道行洪能力的影响是 动态的、不稳定的、变化的。河段行洪能力提高是暂时的，沂河下游河道新的平衡重新建立后河 道的行洪能力才能稳定下来。 2行洪安全分析 沂河下游河道河床下切造成大部分河段防洪能力提高的同时，对河道行洪安全也造成影响。从 总体上看，沂河下游由于堤防超高增加堤防本身的安全性有不同程度的提高但是沿河不均匀。 由于一系列河势控导工程和河床自动调整能力的双重作用，沂河下游河势虽不会有重大改变，但由 于各种原因造成的河床下切会导致出现新的问题，局部河段的河势、河床形态，甚至河型均有可能 发生不同程度的变化调整。河床下切，一方面会导致险工险段近岸冲刷坑进一步发展，险情加剧； 另一方面，还会引起河道展宽，导致河势变化，使部分原来没有护岸的河岸可能应流顶冲而造成塌 岸，更重要的是已建护岸大多是六七十年代建成，河势变化河道下切造成基础暴露悬空形成新的险 工，使原护岸工程脱坡而失去了工程的作用，将对堤防安全造成严重威胁。,(1)编制沂河下游河道治理规划方案。按照“全面规划、远近结合、分期实施”的原则编制稳定沂沭河下游河势的整治规划方案，尽快对存在问题较多、矛盾比较突出、对堤防安全有重要影响的北新汪、立朝、胡村等险工段，本着护堤先护滩、护滩先保证基础安全的原则，对所处的不同河段采用不同的治理形式。由于河床处于下切变形状态，应重视基础处理。 (2)加强河道原型监测及河道演变分析预报工作。 1)定期进行河道原型观测监测工作。沂河下游主河槽横断面应35年观测一次造床流量过后应及时观测。开展行洪期间的河势观测。河道地形5l0年观测一次。加强资料的整理、分析工作，建立数据库，内容包括水文泥砂、历年河道断面及地形基本资料，以及在此基础上的河道变形、河床演变等分析研究成果。为“数字沂河”奠定基础。 2)加强对局部险工险段的监测与分析工作。20世纪90年代以前沂沭河下游护岸工程多为干砌(浆砌)护坡和丁坝等护岸工程。由于近几年来沂河下游河床变形较大，护坡基础极易悬空脱落，需及时护基才能保持护岸的稳定。目前沂河下游已广泛采用模袋、抛石、浆砌石、打桩抛石、旋喷桩、搅拌桩等护岸工程，护岸工程基础大多在水下，缺乏定期监视观测。 (3)加强河道管理有效控制人为因素对河床演变影响。,3整治方向与措施 1)尽量减小跨河建筑物的影响。对已建成的阻水建筑物应逐步拆除、改建，大泄量拦河坝要调整控制运用方案，统一管理，汛期统一调度，对下游影响范围内的河床采取工程措施进行保护，有条件的做模型试验，如码头拦河闸等。对今后建设的拦河建筑物，要严格控制数量、控制上下游水位差，禁设实体坝，以期在洪水期间能最大可能地恢复天然河道。 2)依法、有序、科学的进一步做好采砂工作。要本着安全第一、河道整治和资源利用相结合、依法许可的原则有限度地进行沂河下游河道采砂。采砂要限制时间，主汛期不得开采；采砂要限制地点，即开采地点不得是影响堤岸、工程建筑物、通信设施以及影响河势变化的敏感部位采砂要限制年开采量，各河段的开采量则应在仔细研究后确定；采砂要限制开采强度和开采方式开采深度要小必须禁止掠夺性开采方式。深入