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

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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，减沙1.38亿t，减水、减沙分别占

2、前期（1950～1969年）的44%、32％，说明90年代水减得多，沙减得少，水少沙多的矛盾更加突出，高含沙洪水出现的机遇增加，势必给黄河下游河道冲淤演变及防洪带来一些新的问题。“96.8”洪水出现的异常现象就充分说明了这一点。因此，进一步分析、研究高含沙洪水的造床机理和输沙特性，对黄河下游的防洪、河道整治等一系列工作有着积极的作用。2高含沙洪水窄深河槽形成前后输水输沙特性变化4高含沙洪水对河道的破坏作用3.1高含沙洪水造成河道的严重淤积　　高含沙洪水在渠道和天然河道上，常常出现严重淤积，对防洪非常不利。1973年引洛灌区连续出现高含沙洪水，引水过程

3、在沿途进行分流、扒口，致使流量分散，形成“分流必淤”的局面，干渠发生严重淤积，用10000个工日清淤才恢复引水能力。1974年在引洛东干渠又是沿程分流太多发生平行上升淤积，比降1/2000调平到1/5000，又进一步加大淤积[8]。　　黄河下游自1950年至1977年，28年中发生18场高含沙洪水（含沙量大于300kg/m3），其造成的淤积占黄河下游同期总淤积量的50%，见表1。从表1可知，18场高含沙洪水的水量占28年总水量的2.6%，沙量占总沙量的18.2%，但淤积量却占28年总淤积量的50.6%，1970年及1977年高含沙洪水对黄河下游造成的

4、淤积更为严重。由此可知，在目前黄河下游河道现状条件下，高含沙洪水对下游河道和防洪非常不利。表1黄河下游18场洪水特征值Characteristicvaluesof18floodsintheLoalTablestyle="TEXT-ALIGN:center"align=center>年份三门峡＋黑石关＋小董下游淤积量108t备注水量108m3沙量108t1950～1977年12762.5409.196.0年均水量452亿m3,年均沙量14.6亿t,年均淤积量3.4亿t18场高含沙洪水330.774.348.61970年两场高含沙洪水年沙量21.4×10

5、8t,年淤积量10.5×108t35.179.266.521977年两场高含沙洪水年沙量20.09×108t,年淤积量10.6×108t45.5315.369.94　　黄河下游为游荡型宽浅河道，主流不定，高含沙洪水到来之后，水位异常偏高，1973年，1977年和1992年的高含沙洪水水位都高于同流量低含沙洪水水位，甚至超过1958年22300m3/s的大洪水水位，这对防洪非常不利。4.2高含沙洪水造成重大险情　　在高含沙洪水期，水流多由几股集成一股，在游荡性河段往往切割阻水洲滩，水流滚移，引起河势大变，增多了出现横河、斜河的机遇。例如，1977年7月

6、9日，花园口河段通过高含沙洪峰后，河势发生大幅度改变。洪峰前大河紧靠南裹头，北岸马庄工程距河较远，但洪水过后，大河主流移至北岸，顶冲马庄工程上段。主流遂又以近90°的角度顶冲南岸花园口险工，同时八堡断面处原有三股河归为一股。以下河段河势也发生较大变化，万滩以北河床形成长70.5km的沙洲，本河段主流紧靠南岸行洪，有些堤段坝前水深20余米，杨桥险工的17#～21#坝及护岸工程也相继出险，坝岸坍塌200多米，抢护七天七夜，险情才被控制。这场高含沙洪水致使化工控导工程前河势突变，一小时内主流北摆500m之多，引起主流直逼9#～17#坝，两小时后9#坝全部冲

7、毁，随即10#、11#坝也以每分钟2～3m的速度全部塌毁，虽奋力抢修，但仍造成跑坝；又如“92.8”高含沙洪水期，开仪及驾部河段河道大淤大冲，主流摆动与河势变化的速度极快，变幅又大，常为人始料不及，给防洪抢险带来很大困难，其中在开仪工程附近，主流受河心滩顶托，河势上提，直逼4#坝，使以下6道坝相继出险，抢险抛石近1000m3，方化险为夷。　　高含沙洪水引起河势改变并致大溜顶冲工程时，坝前流速可达5～6m/s，具有很强的冲刷能力，造成大坝根石走失，坝体失稳。如1977年高含沙洪水期，马渡险工38#、40#、42#、60#各坝先后出险；赵口险工41#坝，

8、建坝已80年，根石深达13m多，但在大溜顶冲几十分钟后即出大险。此外，万滩、杨桥等险工也有险情出现，抢险持续