高含沙洪水输水输沙特性及对河道的破坏作用与机理研究论文

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1、高含沙洪水输水输沙特性及对河道的破坏作用与机理研究论文摘要：本文通过原型、模型实测资料分析，论述了黄河下游高含沙洪水河床演变规律及高含沙洪水在窄深河槽形成前后输水输沙特性的变化、现行河床条件下高含沙洪水造成洪水传播特性异常的原因和高含沙洪水对河道的破坏作用，意在指出小浪底水库正常运用期内要尽可能地避免出现高含沙洪水或少出现高含沙洪水。关键词：高含沙洪水造床规律窄深河槽输水输沙特性险情1前言近年来，尤其是90年代以来，黄河上、中游汛期、非汛期来水量均明显下降，但沙量减少甚微，据统计，90年代华县站减水40.32亿m3.freelentdischargefromHuayuank

2、outoLaitongzhaientconcentration高含沙水流的输沙能力可以用河段排沙比来直观地反映。通过黄河花园口至东坝头河段河道动床模型试验测得的花园口至来童寨河段排沙比与进口含沙量的关系(图1)，可以看出，随着进口含沙量的增大，排沙比越来越小，造成河道的严重淤积，一旦进口含沙量大到一定程度以后，排沙比又明显增大。说明，黄河下游河道高含沙洪水对河道冲淤变化过程是极其复杂的，不是简单相关，挟沙能力关系并不是唯一的，而是一个多值关系。江恩惠也曾对此进行过分析3，认为在同一水力条件（V3/gHω0）下，挟沙力S*随含沙量S增大而增大，揭示了黄河下游常见的“多来多排”

3、的特性。同时也反映出河道的输水输沙能力与河床的初始状态有密切关系。天然情况也如此4。例如，1977年7月的高含沙洪水由于前期河床宽浅，涨水期流量大于4800m3/s时，洪水大量漫滩，滩地淤积严重，淤积厚度1m左右，河道过水宽度缩窄，形成相对窄深的河槽。此后，洪峰期（8010m3/s）洪水集中河槽下泄，主槽发生强烈冲刷，平均河床下切2m左右。落水后流量为5000m3/s时，花园口水位与涨水前同流量水位相比降低1m多，夹河滩水位降低0.7m左右。经过7月份高含沙洪水的造床过程，河道内形成了相对的高滩深槽（即所谓的窄深河槽），致使8月份洪水到来时，80%的主流集中在7月份洪水所形

4、成的窄深河槽内运行，洪水陡涨到10800m3/s时，漫滩水流比例反倒不像7月份洪水时那么大，上滩的那部分水沿7月份洪水在横断面上形成的倒比降迅速漫向两岸（或老滩沿），同时受上次滩唇的阻挡，漫滩水为主河道表层含沙量相对较小、水流挟带颗粒较细的那部分水，因而本场高含沙洪水造成滩地淤积厚度仅为0.2m，远不及7月份洪水淤积严重。由于长期以来河床一直处于淤积状态，河道过洪能力大大降低，“92.8”洪水前，平滩流量由5000m3/s降为3500m3/s。因此在1992年8月14日流量仅为3220m3/s时，原阳双井一带二滩即开始大量漫水，泥流入滩，流速滞缓，从而加重了滩地淤积，致使6

5、240m3/s洪峰过后，花园口一带滩唇淤积厚度达1.5m～2m，形成了相对高滩深槽5。但是，本次高含沙洪水由于持续时间较短，窄深河槽没有再向下游发展。为了更清楚地说明本河段输沙能力的变化，我们计算了花园口～夹河滩河段1977年和“92.8”洪水的排沙比P，即根据洪水水文要素测验结果，考虑洪水传播时间差以后的相对应的夹河滩站含沙量与花园口站含沙量之比（图2）。1977年两场高含沙洪水涨水前同流量排沙比没太大变化，流量5000m3/s时P一般为0.7左右，落水后由于河道内形成了窄深河槽，洪水集中河槽下泄，排沙比明显提高，在花园口含沙量小于200kg/m3以后，还出现了冲刷现象。

6、“92.8”洪水仅在花园口等局部河段形成窄深河槽，而且窄深河槽维持时间极短，8月16日洪峰过后洪水不能及时归槽，一周内滩地积水仍没有退去，因而河道排沙比不仅没有增大，反而略有减少。另外，本河段高含沙洪水在现行河床条件下，河道输沙能力降低，从河道冲淤情况也可看出，“92.8”洪峰期8月6日到18日，花园口～夹河滩河段淤积达2.06亿t，而1977年7、8两个月淤积量仅为2.5亿t。图2黄河花园口至夹河滩河段排沙比与花园口含沙量关系RelationshipsofsedimentdischargefromHuayuankoutoJiahetanentconcentration通过

7、分析我们发现，高含沙洪水自然塑造窄深河槽是以前期河床的严重淤积为代价的，虽然出现了槽冲滩淤的现象，但由于滩地的淤积量远远大于主槽的冲刷量，因此，整个河道还是发生了严重的淤积。3现状河床边界条件下高含沙洪水传播特点随着黄河下游河床边界条件的日益恶化，洪水传播时间越来越长，其中，“96.8”洪水期间，夹河滩～高村和高村～孙口洪峰传播时间分别长达76和120小时，与正常情况相比，加长6倍左右。据申冠卿6等分析：现行河床边界条件下，主槽的行洪流速并没有减小。那么造成“92.8"、“96.8"洪水洪峰传播时间特长的原因是什么