黄河小北干流“揭河底”冲刷机理及对策探讨

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1、黄河小北干流“揭河底”冲刷机理及对策探讨摘要：“揭河底”冲刷是高含沙洪水与河床边界矛盾对立急剧转化的必然结果。发生“揭河底”冲刷应具备二个条件:一是边界条件，即河床调整达到临界状态。二是水沙条件，即高含沙洪水持续时间长,且洪峰与沙峰过程基本相应。初步认为：在高含沙水流中，低频大中尺度紊动能量增加，由湍流猝发现象而引起的扫荡冲蚀、切削破坏作用都不断增强，同时伴随着空化空蚀现象，从而引发“揭河底”冲刷。“揭河底”时的泥沙群体组合（片体、块体）起动方式为脉动压力起动。防治“揭河底”冲刷关键在于改善河床边界条件和水沙条件。据此提出了加强水土保持和

2、工程维修加固，加大河道治理力度，适时调水调沙，开展引洪放淤，完善落实防汛责任体系，建立完善预警报警系统，切实做好监测预报和抢险救护工作等治理对策。关键词：黄河小北干流揭河底冲刷机理对策探讨　　黄河小北干流（禹门口至潼关）河段全长132.5km,河宽为3—18公里,平面形态呈哑铃状，河床纵比降上陡下缓,为3—6%00,弯曲系数为1.12，滩槽高差1.25—1.85m，宽深比达40以上，稳定系数0.38—0.78。河道总面积为1107.67km2,河床宽浅，水流散乱，沙洲密布，叉流丛生，冲淤变化剧烈，主槽摆动不定，为典型的堆积游荡型河道。1、

3、“揭河底”冲刷情况“揭河底”冲刷是黄河小北干流河段独特之奇观，它是在一定的河床边界条件下，遇到高含沙量的大洪水时，对河床产生剧烈的集中冲刷，一般发生在洪峰之后的落水期。“揭河底”发生前数小时，龙门河段洪水中一般会漂浮大量的树枝、杂草等物，并发出很浓的臭泥腥味，水流浑浊，水面平静，很快就出现滚滚恶浪，河床大泥块被水流掀起露出水面，面积几平方米甚至十几平方米，有的泥块像墙一样直立起来与水流方向垂直，而后“扑通”一下倒进水中，很快被洪水吞没。河面上大量泥块此起彼伏，顺水流翻腾而下，满河开花，汹涌澎湃，水声震耳欲聋。“揭河底”冲刷持续一段时间，会

4、冲出一条数米深数百米宽的河槽，一般沿水流方向成带状分布。据统计，1950年以来，黄河小北干流河段共发生了9次“揭河底”冲刷(见下表)，黄河龙门站的冲刷时间一般为17—22h，最短仅6h，最长达68h。冲刷深度沿程递减，一般为2—4m，最深达9m（1970年8月）。冲刷距离最近至安昌（黄淤59断面）,距龙门49.4km，最远达潼关（黄淤41断面）,距龙门132km。发生“揭河底”冲刷时，河道在平面上大幅度摆动，主槽强烈冲刷，滩地大量淤积，河势趋于归顺，形成相对窄深河槽。尔后，在一般水沙条件下，河床又回淤抬高，短则当年就回淤，长则需2—3年，

5、当河床调整达到临界状态时，在适宜的来水来沙情况下，再次发生揭河底冲刷现象。河道这一往复性演变过程，孕育了该河段由淤积—强烈冲刷—淤积的周期性变化，但河床总的趋势是淤积抬高的。黄河小北干流河段1950年以来“揭河底”情况统计表时间年.月.日最大流量（m3/s）最大含沙量（kg/m3）冲刷深度（m）冲刷长度（km）间隔时间（年）河槽摆动情况1951.8.15137005422.191321954.8.31～9.6175006051.691322有大摆动1964.7.6～7.7102006953.60909有大摆动1966.7.16～7.207

6、4609337.50731无大摆动1969.7.26～7.2988607402.85492有大摆动1970.8.1～8.5138008269.00900有大摆动1977.7.6145006904.00716有大摆动1977.8.6127008212.00710有大摆动2002.7.546007901.5242、“揭河底”冲刷条件及机理分析2.1“揭河底”冲刷条件分析“揭河底”冲刷是高含沙洪水与河床边界矛盾对立急剧转化的必然结果，是该河段河床演变的特有规律所决定的，是河床自然调整演变的过程，也与该河段的河道特性密切相关。黄河禹门口以上河道纵

7、比降为8.4%00,而禹门口以下纵比降为3—6%00,黄河出禹门口后，由92米的峡谷河槽骤然展宽为4公里以上的河漫滩，纵比降变缓,河道展宽,使流速减小,泥沙不断淤积,当河床淤积到一定程度时,将不适应高含沙洪水的排泄,通过“揭河底”冲刷使来水来沙与河床边界相协调。根据对1950年以来“揭河底”冲刷现象的实测资料分析，产生“揭河底”冲刷一般应具备以下四个条件：2.1.1洪峰流量大，流速大，大流量持续时间长。黄河龙门站最大瞬时流量大于7400m3/s，流量大于5000m3/s的洪峰持续历时在８h以上，或最大日平均流量大于3100m3/s，流速达

8、5m/s以上时，即可产生大范围的“揭河底”冲刷。当黄河龙门站发生中小流量的高含沙洪水时，也可引发局部“揭河底”冲刷。2.1.2洪峰与沙峰过程基本相应，或沙峰略滞后于洪峰，这将使高含沙洪水仍保持