发布时间 : 星期二 文章黄河内蒙古河段主槽萎缩原因和对策 - 刘晓燕更新完毕开始阅读e4f4ea16ddccda38366baf4b
1982年、1991年、2000年和2004年大断面测验资料,巴彦高勒??昭君坟河段河槽淤积比例已经由80年代的62%左右增大至82%左右。
1968年以前,巴彦高勒??头道拐河段在非汛期基本表现为冲刷。青铜峡水库的修建提高了灌溉用水的保证率,从而使非汛期用水增加了17??7亿m,结果使非汛期由冲刷转为淤积(图11),年均淤积量达0??1077亿t,占全年的13%。
图11??巴彦高勒??头道拐河段1960??2006年非汛期冲淤变化
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3??河床减淤措施分析
3??1??改善上游来水条件??已有研究认为,内蒙古河段主槽在平滩情况下的过流能力(即平滩流量)应
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达到2000~2500m??s以上才能满足水沙输送高效输沙和防洪防凌的要求。以下从河床塑造机理入手分析塑造和维持内蒙古河段平滩流量2000~2500m??s以上所需要的径流条件。
根据张瑞谨挟沙能力公式S*=kV,水流的挟沙能力与流速的高次方成正比。因此,提高水
gR??流流速对主槽塑造非常重要。
分析三湖河口历史上平滩流量为2000~2500m??s时期非漫滩洪水的流量~流速关系可见(图12),尽管水流在平滩时的主槽流速为最大流速,但在流量1500~2000m??s时其主槽平均流速就非常接近2000m??s时的流速。因此,在条件许可情况下,应尽可能使上游洪水流
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量达到1500~2000m??s以上。
大流量级洪水对解决因十大孔兑洪水所造成的河道淤堵也非常必要。1966年8月,因西柳沟发生高含沙洪
图12??三湖河口断面流量??流速关系
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水导致黄河干流阻塞,昭君坟断面最高水位较受阻前上
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涨约2??3m,由于干流淤堵时流量约2000m??s,洪水期平均约2500m??s,故仅4d沙坝就被冲掉,水位基本恢复正常(图12);1989年,西柳沟再次发生高含沙洪水并在干流形成沙坝,水位上涨2??2m,8d后大河流量增加到1500m??s时河床开始出现明显冲刷,约21d后水位基本恢复正常(图13)。目前,用实体模型试验或理论分析推求该河段的防淤堵流量尚存在一定困难,但从以上实例初步推断,为减轻孔兑高含沙洪水对该河段的淤堵影响,干流流量至少应达1500~2000m??s以上。
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图13??1966年昭君坟水位~流量关系图14??1989年昭君坟站水位流量关系
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????在孔兑不发生洪水情况下,进入内蒙古河段的上游洪水含沙量一般小于10kg??m,可采用图9和图10估算维持该河段平滩流量2000m??s左右所需要的洪水水量。根据该图,若洪水流量基本按1500~2000m??s控制,则维持良好主槽所需要的洪水水量约25亿m;加上汛期经济和环境用水,则三湖河口断面需要的汛期水量总计约在68~70亿m。2005年以来,孔兑没有发生洪水,三湖河口汛期来水量约??1052??
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67~68亿m,两有利条件相遇使巴彦高勒??头道拐河段汛期出现明显冲刷。
如果发生孔兑泥沙淤堵干流现象,维持三湖河口??头道拐河段主槽不萎缩所需要的洪水水量将会比该值大得多。根据历史实测资料,孔兑发生洪水时的入黄沙量一般在0??2~0.5亿t;只要孔兑发生较大洪水,即使上游汛期来水量达150亿m左右,该河段仍可能出现淤积。因此,解决该河段河床的汛期淤积问题,不能仅靠增加上游来水量。而且,由于该河段河床淤积物主要为粒径大于0??05mm的粗泥沙,依靠洪水冲沙不仅需要大量水资源,而且如此粗的泥沙输送至中下游也是不可取的。
据图11,按多年平均非汛期来沙水平(约0??25亿t),只有当非汛期水量达到110亿m左右,该河段才可能达到冲淤平衡。当然,该淤积量也可利用汛期洪水处理,初步估计,为此汛期至少还需再增加洪
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水水量20亿m以上。
3??2??加强区间水土流失治理??在未来西线南水北调工程生效前的20~30年内,期望将进入内蒙古河段的洪水量级及其历时恢复到天然状态可能很困难,它不仅涉及到西北电网的经济损失,也关系到全河非汛期供水安全。另一方面,尽管漫滩洪水有利于调整淤积泥沙的滩槽分布,但目前滩区经济发展却不希望频繁漫滩,这一点从2008年3月该河段凌汛决口引起社会各界的关注程度可以清楚地感觉到。因此,从维护内蒙古河段良好主槽的角度,不仅要求上游一定历时的大量级洪水,而且要特别重视区间来沙处理。
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十大孔兑流域面积约1??1万km,发生洪水年份的输沙量一般在0??2~0??5万t(最大1989年达2亿t),其中约60%以上是大于0??1mm的特粗泥沙。十大孔兑多为穿越库布齐沙漠和砒砂岩区的季节型河流,暴雨期易形成峰高量大、含沙量高的洪水,大量泥沙向黄河倾泄,加之孔兑尾闾堤防的导流作用,常常几小时就可形成数米长的沙坝堵塞黄河,进而加速沙坝上游淤积。1973、1976、1978、1989、1994、1998和2003年发生在三湖河口??头道拐区间的特大洪灾均是由孔兑泥沙堵塞黄河所造成。不过,并非每个孔兑都显著影响黄河淤积,目前对黄河淤积影响最大的是哈什拉、西柳沟、黑赖沟、毛不浪、罕台川等5条孔兑,其输沙量约占十大孔兑总输沙量的75%,应作为拦减入黄泥沙的重点关注区域。
[4-5,7]
与黄土高原其它区域产沙特点不同,十大孔兑流域侵蚀产沙是风蚀和水蚀的共同产物。该区域约3~5年发生一次大暴雨,次洪输沙模数达30000~40000t??km。冬春时节,库布齐沙漠的沙子随风进入孔兑堆积,遇暴雨洪水则把沙子带入黄河,故孔兑泥沙粒径远比其它区域粗得多,粒径大于0??1mm的粗沙比例高达60%~70%(窟野河和秃尾河该粒径比例只有30%~40%),风成沙约占粗沙量的3??4。针对这样的特点,居住在十大孔兑流域的人们已经创造出孔兑泥沙处理的科学方法,他们一方面通过自然修复和飞播增加库布齐沙漠的植被覆盖度,另一方面利用洪水期来沙淤填洼地、改造沙漠、开辟良田,其经验值得广泛推广。
调整孔兑洪水泥沙的入黄方式也是减轻内蒙古河段河槽淤积的重要举措。为应对罕台川和西柳沟等大孔兑的暴雨洪水,保护两岸农田和居民点,20世纪70年代后期以来,人们逐渐在其下游修建了堤防。但30多年的运行实践证明,孔兑下游设置堤防不仅使自身变成悬河(如罕台川下游悬差已达5m以上),而且使孔兑来沙直接倾泻进黄河主槽形成沙坝。未来,应平衡淤堵黄河造成的经济损失和孔兑洪水泛滥区域的经济损失,结合黄河南岸滩区经济特点,尽可能少设堤防,或给孔兑下游堤防以足够宽的间距,由此涉及的具体技术问题尚待进一步研究。
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4??结论
近20年来,黄河内蒙古河段处于持续淤积状态,从而使主槽严重萎缩。分析1960??2006年典型断面输沙量资料认为,巴彦高勒??头道拐河段淤积量主要受十大孔兑洪水影响。不过,1986年以前,由于上游来水来沙条件较好,河床淤积量不大;1987年以后,由于上游水库群汛期调蓄和汛期降水减少使区间来沙对内蒙古河段淤积的影响凸现。进一步分析表明,龙羊峡和刘家峡水库的联合调蓄运用是造成该河段1987年以来汛期水量和洪峰流量减小的主要人为原因,而天然降水减少使该河段汛期水量的减少量可能在44%左右。
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1053??要减轻内蒙古河段河槽淤积,一方面要科学调控进入该河段的洪水量级,使之尽可能达到1500~3
2000m??s以上,并保证足够的汛期水量;另一方面,要加大孔兑流域的水土流失治理力度。参??考??文??献:
[1]??王彦成,冯学武,王伦平,等.黄河上游干流水库对内蒙古河段的影响[J].人民黄河,1996,(1):5-10+61.[2]??王彦成,王铁钧,郭少宏,等.黄河内蒙古河段近期水沙变化分析[J].内蒙古水利,1999,(3):40-41.[3]??侯素珍,王平,常温花,等.黄河内蒙古河段冲淤量评估[J].人民黄河,2007,(3):27-28+31.[4]??杨根生,等.风沙对黄河内蒙古河段河道泥沙淤积的影响[J].冲国沙漠,2003,(2):54-61.[5]??杨根生,等.风沙对黄河内蒙古河段河道淤积泥沙的影响[J].西北水电,2004,(3):47-52.[6]??刘晓燕,张原峰.健康黄河的内涵及其指标体系[J].水利学报,2006,(6):11-16.
[7]??杨忠敏,任宏斌.黄河水沙浅析及宁蒙河段冲淤与水沙关系初步研究[J].西北水电,2004,(3):53-58.
CauseofmainchannelshrinkageoccurredtotheInner-Mongolia
reachesofYellowRiver
LIUXiao-yan,HOUSu-zhen,CHANGWen-hua
(YellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou??450003,China)
Abstract:Inthepast20yearstheInner-MongoliareachesofYellowRiverwasunderthesituationof
sedimentdepositionandresultedinseriousshrinkageofmainchannel.Theanalysisontheobservationdatafrom1960to2006foundthatthedepositedsedimentintheriverbedofthisreacheswascausedbythefloodsoccurredinthisareaandflowedintotheRiverfrom10tributariesdistributedalongthisreaches.Before1986,thedepositedsedimentisnotsignificantbecauseofmorerunoffandlargerfloodshappenedtothefloodseasons.Afterthen,theinfluenceofthesedimentincomeonthedepositionbecamemoreandmoreobviousduetothedecreaseofrunoffandmagnitudeoffloodcausedbytheregulationofupstreamreservoirandreductionofprecipitation.Inordertoimprovethissituationtheflooddischarge
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comingfromupperreachesshouldbelargerthan1500~2000m??s.Atthesametime,thewater-soilconservationinthetentributarieswatershedmustenhancedtocontrolthesoilerosion.
Keywords:mainchannelshrinkage;sedimentdeposition;tributaries;Inner-MongoliareachesofYellowRiver
(责任编辑:李福田)
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