王聚強(qiáng)
摘 要:本文就漳河來(lái)水來(lái)沙特性、漳河下游河床演變進(jìn)行分析,論證了漳河下游防洪存在問(wèn)題及防洪工程建設(shè)的重要性。
關(guān)鍵詞:漳河;水沙特性;防洪影響
ZhangHe coming water and sediment in the lower flood control the impact analysis
Wang Jujiang
Abstract: This article the Zhanghe runoff to Saudi sex Zhanghe downstream riverbed evolution for analysis, demonstrated the importance of Zhanghe downstream flood problems and flood control project construction.
Keywords: Zhanghe; water and sediment; Flood Control
漳河是海河流域漳衛(wèi)南運(yùn)河系一條骨干行洪河道,流域面積19220km2,歷史上就以“善淤、善決、善徙”而著稱。據(jù)史料記載,漳河自公元1368年至1942年的575年間,大的改道不下50余次,平均每10年改道一次。岳城水庫(kù)修建運(yùn)用后,控制了流域面積的99.4%,使上游特大洪水基本得到有效控制,但岳城水庫(kù)下游河道大水大險(xiǎn)、小水小險(xiǎn)的局面并沒(méi)有得到根本改變,尤其是隨著中小水歷時(shí)的增多,橫流頂沖現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,經(jīng)常對(duì)險(xiǎn)工、堤防造成嚴(yán)重破壞。盡管已有控導(dǎo)工程,但仍不能對(duì)河道進(jìn)行有效控制,給防洪搶險(xiǎn)帶來(lái)許多困難。因此,本文對(duì)漳河的來(lái)水來(lái)沙對(duì)下游防洪的影響進(jìn)行了探討。
1.漳河來(lái)水來(lái)沙特性
岳城水庫(kù)修建以后,泄往下游河道的水沙特性發(fā)生了變化,主要表現(xiàn)為:
1.1 洪水基本得到了有效控制,中小水歷時(shí)增加
由于水庫(kù)的攔洪滯洪作用,水庫(kù)下游洪水暴張暴落的特點(diǎn)已經(jīng)不復(fù)存在,洪峰大大消減,中小水歷時(shí)增加。建庫(kù)后的1963年遇特大洪水,入庫(kù)洪峰流量為5470 m3/S,水庫(kù)下泄的最大流量為3500m3/S,削峰36%,水庫(kù)最大攔洪量6.5億m3,同時(shí)出庫(kù)與入庫(kù)相比,1000m3/S以上流量歷時(shí)由六天減為四天,500~1000m3/S流量持續(xù)時(shí)間由51天延長(zhǎng)至59天。1996年8月漳河遭遇又一次特大洪水,洪峰流量為8510m3/S,下泄1500m3/S,削峰83%,入庫(kù)總量為5.68 m3,攔蓄洪水4.12億m3,攔蓄入庫(kù)洪水量的73%。水庫(kù)于8月4日8時(shí)提閘泄洪80m3/S至21時(shí)15分加大至1500m3/S,8日13時(shí)30分,始泄1300m3/S并依次減少,直至20日12時(shí)關(guān)閘,前后也僅僅半個(gè)多月的時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì),入庫(kù)洪量流量大于1000m3/S的1962、1971、1976、1977、1982年等,削峰為55-98%(見(jiàn)表1)
1.2 來(lái)水量減少,含沙量顯著降低,河道斷流時(shí)間長(zhǎng)
岳城水庫(kù)運(yùn)用以后,泄往下游河道的水量驟減,進(jìn)入下游河道的年均水量5.5億m3,僅占同期入庫(kù)水量12.2億m3的45%。入庫(kù)沙量年均722萬(wàn)噸,而出庫(kù)沙量為179萬(wàn)噸,尚不到入庫(kù)沙量的四分之一。同時(shí),含沙量顯著降低,如1963年年均入庫(kù)含沙量為16.9kg/ m3,而出庫(kù)僅為6.6 kg/ m3。據(jù)統(tǒng)計(jì),1962~2001年入庫(kù)年均含沙量為6.9kg/ m3,出庫(kù)含沙量?jī)H為3.3kg/ m3,約占入庫(kù)含沙量的一半。
由于水庫(kù)的控制運(yùn)用,下游河道經(jīng)常出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,1984~1987、1991~1995、1998~2000年連續(xù)多年斷流,1962~2000年年均斷流200多天,這是建庫(kù)前所沒(méi)有的。
2.漳河下游的河床演變
歷史上漳河下游長(zhǎng)期處于頻繁決溢的狀況,河道演變情況復(fù)雜;近期內(nèi)隨著岳城水庫(kù)的建成運(yùn)用和下游河道的治理,又在相當(dāng)大的程度上改變著漳河的來(lái)水來(lái)沙條件。因此,研究和預(yù)測(cè)下游河道的沖淤發(fā)展情況,存在著不少的困難。
綜合分析歷史的和現(xiàn)實(shí)的河道演變情況,有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):
2.1沖積河流的演變具有自動(dòng)調(diào)整趨向沖淤相對(duì)平衡的特點(diǎn)。
岳城水庫(kù)修建以后,有效地控制了山區(qū)洪水,泄往下游河道的水沙數(shù)量驟減,出庫(kù)水流多年平均含沙量?jī)H為3.3 kg/m3,挾沙能力相對(duì)增大,造成作用強(qiáng),改變了下游河道的水流泥沙條件,引起河道的斷面形態(tài),縱比降和河床組成重新調(diào)整,通過(guò)河床和水流的自動(dòng)調(diào)整,縱比降逐漸變緩,床沙粗化,從而使水流挾沙能力降低,河道沖刷將會(huì)逐漸減少,最終在新的基礎(chǔ)上達(dá)到平衡。
首先,從1964年至1990年的26年間,京廣鐵路橋—三臺(tái)橋河段明顯下切,進(jìn)一步深水河槽方向發(fā)展;三臺(tái)橋—羊羔屯河段逐漸變寬,槽深變化不大,河相系數(shù)增大;羊羔屯—常家屯河段主槽展寬回淤,游蕩性有所加固;常家屯—南尚村河段河槽略有展寬,槽深逐漸增加,河相系數(shù)變小;南尚村以下河段以侵蝕下切為主。
其次,隨著沖刷自上而下的發(fā)展,河床縱比降逐漸變緩。但河床縱坡總的變化不太明顯,這是因?yàn)樗鲯渡沉Φ慕档?,往往主要不是由縱比降調(diào)平所引起,而是由河床粗化所決定。穿漳至磨莊河段的坡降之所以變陡,是由于穿漳涵洞限制了河床的進(jìn)一步?jīng)_刷。
2.2 河道沖刷主要發(fā)生在蔡小莊以上河段
蔡小莊以上河段平均每年沖刷62萬(wàn)噸,占沖刷總量的60%,而蔡小莊以下河段平均每年沖刷41萬(wàn)噸,占沖刷總量的40%,上段的沖刷量明顯大于下段的沖刷量。這種規(guī)律符合水庫(kù)下游河段由上至下遞次沖刷的一般規(guī)律。
2.3 年內(nèi)沖刷變化明顯
從年內(nèi)沖淤變化情況來(lái)看,汛期有沖有淤,沖淤變化很大。如1963年汛期大水大沙河道淤積1562萬(wàn)噸,1976、1977年汛期屬中水小沙,河道發(fā)生沖刷,其沖刷量分別為586萬(wàn)噸和470萬(wàn)噸,非汛期多為清水下泄,利于下游河道沖刷。從多年平均情況來(lái)看,沖刷主要集中在非汛期,平均每年沖刷90萬(wàn)噸,占沖刷總量的85%。
3.漳河下游的防洪問(wèn)題
岳城水庫(kù)修建后的水沙變化特點(diǎn)和河床演變規(guī)律決定了漳河下游防洪問(wèn)題的特殊復(fù)雜性。這種特殊性決定了不僅要重視防御大洪水,還要充分重視防御中小洪水,從而給下游防洪帶來(lái)了許多不利影響,主要有以下幾個(gè)方面:
3.1 歷史上漳河是一條多沙河道,年均輸沙量達(dá)到2260萬(wàn)噸,漳河在大量輸排泥沙的同時(shí),將下游河道塑造成為“半地上河”。河床寬淺,河道的縱比降及流速遠(yuǎn)大于一般的平原河流,再加上床沙多為中細(xì)沙、極細(xì)沙組成,抗沖能力較差,這是漳河下游洪水威脅歷來(lái)十分嚴(yán)重的原因。岳城水庫(kù)的控制運(yùn)用,改變了漳河的來(lái)水來(lái)沙條件,使之由堆積性為主的河道轉(zhuǎn)變?yōu)橐詻_刷為主的河道。隨著中小水歷時(shí)的增加,下游河道淤灘機(jī)遇減少,造成沿河沖灘刷槽,個(gè)別河段游蕩加劇,給防洪帶來(lái)新的問(wèn)題。
3.2 洪水期河道沖淤變化激烈,也是增加防洪困難,影響防洪安危的一個(gè)重要困難。這種不利情況,主要發(fā)生在北吳莊至張看臺(tái)河段。由于該段河床寬淺,沙丘密布,河床組成為中細(xì)沙、極細(xì)沙,質(zhì)地疏松,抗沖能力差,兩岸廣泛分布著第四系松散堆積物,每次來(lái)水河道都處于強(qiáng)烈的沖淤調(diào)整狀態(tài),斷面沖淤及河勢(shì)變化都十分強(qiáng)烈。有時(shí)主流擺動(dòng)引起流勢(shì)突然變化,形成直沖大堤的“斜河”、“橫河”,歷史上的“沖決”及近幾年的河道出險(xiǎn)往往由此造成,對(duì)河防安全威脅很大。值得注意的是,上述洪水過(guò)程多發(fā)生在中小洪水時(shí)期。
3.3 河道經(jīng)常斷流,河床功能退化。由于河道斷流,河床干涸,沙丘在風(fēng)的作用下,極易移動(dòng),造成河床發(fā)生新的變化。一旦上游出現(xiàn)中小流量來(lái)水,水流在新塑造的河床上極易形成橫流。
4.重要防洪工程的作用及問(wèn)題
漳河堤防長(zhǎng)度200多千米,建國(guó)以來(lái)先后進(jìn)行了4次較大規(guī)模的復(fù)堤工程,修建丁壩292座,護(hù)岸18374米,井柱網(wǎng)格壩23道。上游修建了大中小型184座(其中大型4座、中型12座),攔蓄洪水,調(diào)節(jié)徑流;中下游本著確保漳河左堤的原則加固了堤防,在右堤修建工程分洪口門,整治了大名泛區(qū)??傊?,經(jīng)過(guò)50多年的治理,漳河下游抗御洪水的能力有了明顯的提高,決溢的危險(xiǎn)大大減少?,F(xiàn)在的防洪建設(shè)為進(jìn)一步消除水患奠定了基礎(chǔ),也積累了可貴的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前的主要問(wèn)題是:漳河防洪任務(wù)還很繁重。北吳莊至張看臺(tái)河段沖淤劇烈,主流多變的不利局面還沒(méi)有得到根本改善,防御特大洪水的問(wèn)題依然存在,中小洪水仍有發(fā)生沖灘坍堤的危險(xiǎn)。防洪工程體系還需用進(jìn)一步完善。從近幾年河道過(guò)流情況來(lái)看,河道工程還不能有效地控制中小洪水的流勢(shì),陳村四道網(wǎng)格壩、吳村6#壩等多處險(xiǎn)工工程出現(xiàn)了沖刷、掏空、下塌等問(wèn)題。