于 丹 萍
(華北水利水電大學(xué),河南 鄭州 450003)
遼河是我國七大河流之一,它發(fā)源于內(nèi)蒙古克什克騰旗芝瑞鎮(zhèn),流經(jīng)河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、吉林省、遼寧省,于盤錦市入渤海,共1 383 km。遼河流域位于中國東北地區(qū)的西南部,整個流域的集水面積為191 946 km2,流域內(nèi)山區(qū)主要分布在東西兩側(cè),東部為長白山脈,西部為燕山山脈和大興安嶺南端,地勢較高,一般在海拔500 m以上。其為中低山丘陵地帶,形成遼河平原東西向屏障。地形由北向南傾斜,由東向西和中部傾斜。
遼河藥王廟段位于泛河支流與遼河干流的匯合口處,由于匯合口處水流不穩(wěn),以致該河段岸坡水毀。遼河藥王廟段距遼河大堤不足百米,經(jīng)年累月,伴隨著洪水的侵蝕,水流會不斷吞食兩岸土地并嚴(yán)重威脅到遼河大堤的安全,威脅到沿河村莊人民的生命財產(chǎn)安全。因此,對河床演變的研究是十分必要的,分析其原因,研究河床的演變趨勢,進而制定行之有效的整治措施,保護河道兩岸人民的生命財產(chǎn)安全。
河床多是自然或人為作用造成破壞,破壞后的河床地形根據(jù)其產(chǎn)生原因可分為兩種情況:一種為天然情況下造成的河床地形破壞,如強地震導(dǎo)致的溝槽或垂向斷層等極端變形;另一種是人為導(dǎo)致的破壞,如大量開采河砂形成大規(guī)模深坑等。破壞后的河床遭遇水流作用,將繼續(xù)產(chǎn)生明顯變形,對附近結(jié)構(gòu)物的安全造成威脅[1,2]。
河床演變主要是有兩個方面的因素造成的,河床在水流的作用下不斷變化,人為因素影響河床的結(jié)構(gòu)狀態(tài),這兩種因素相互影響,共同作用,使得河床演變處于一個動態(tài)且不斷發(fā)展的狀態(tài)中。
自然因素是河床演變的主要因素,首先由于氣候因素,遼河藥王廟段洪水較頻繁,受暴雨洪水影響較大,此段位于遼河干流與泛河支流匯合口處,水流條件相對較差,水流比較紊亂。其次,與遼河藥王廟段地貌地質(zhì)條件密不可分。一是該段位于通江口水文站下游附近,其流域洪水主要由暴雨產(chǎn)生,一次洪水歷時為7 d,主要集中在3 d,雙峰歷時13 d,兩峰間隔3 d~4 d,洪峰多為暴漲暴落型,洪峰流量具有沿程遞增的特征。徑流的年際變化也較大,干流通江口最大最小值之比為21.6∶1。二是該段河流和兩岸地層主要為第四系松散沖積沉積,具有二元結(jié)構(gòu)。河道及灘地表層巖性主要為粉細砂、粉土和粘性土,狀態(tài)一般較差,大部分是松散的。受河道主槽變化和河道水位波動影響,土質(zhì)不均勻,層理發(fā)育,夾層和透鏡體較多,下部多為粉細砂,階地地層巖性主要為粘土、粉土、細砂等,地質(zhì)構(gòu)造薄弱。因此一遇洪水河岸很容易被沖淘,河勢也將隨之改變。
人為因素也是河床演變不可忽視的因素。前幾十年,我們在發(fā)展經(jīng)濟的同時,忽略了環(huán)境保護的作用,人們的防洪意識也比較薄弱,由于人們亂砍亂伐河道護堤林,開荒種田,在灘地上肆意放牧,使得遼河藥王廟段生態(tài)環(huán)境遭到破壞,地表裸露在外,大大的降低了灘地對洪水存蓄能力和緩沖作用,使得地表徑流加快,不能很好的降低洪水的形成概率。
遼河藥王廟段屬于蜿蜒型河道,該河段遼河大堤平均間距約為1 500 m,河道主槽平均寬度約為350 m,灘地較為寬闊,主槽較窄且深,河床兩岸主要為粉細砂、粉土和粘性土,抗沖性能一般。由于遼河藥王廟段處于河道的轉(zhuǎn)彎段,該河道內(nèi)同時存在著橫向環(huán)流,不斷沖刷著凹岸,加之河道存在著泥沙橫向輸移現(xiàn)象,河道凸岸泥沙不斷沉積,邊灘不斷淤長,久而久之河道平面形態(tài)隨之改變。
圖1~圖3為遼河藥王廟段的2011年—2016年平面演變變化,從圖1~圖3中可以看出,較之2011年的河道,2016年河道主槽擺動幅度較為明顯,尤其在遼河干流至泛河入河口處段河道擺動較大。
根據(jù)平面圖及河道橫斷面分析,在現(xiàn)有來水條件下,遼河藥王廟段河道在較長的時段內(nèi)河道岸線擺動相對較大。經(jīng)過多年的沖刷,岸線繼續(xù)向凹岸前進,但并不排除一旦發(fā)生大洪水,河道會發(fā)生側(cè)向沖刷,河岸會坍塌和淤長,河勢會發(fā)生劇烈變化,威脅河道防洪工程的安全。
近年來遼河藥王廟段河勢見圖1~圖3。
遼河屬季節(jié)性河流,水位變化較大,遼河藥王廟段位于河流匯合口處,遼河干流與泛河支流的相互頂托作用,使得匯流區(qū)水流的紊動混合強烈。由于造成塌岸的主要原因是遼河干流的頂沖作用和匯流區(qū)的紊動水流,因此,遼河藥王廟段河床整治的重點應(yīng)該是控制河道的河勢和水流流態(tài)。
堤防是河道重要的防洪的工程,是防御洪水泛濫、保護居民和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要措施。堤防最主要的任務(wù)是保護人口、耕地、工礦企業(yè)等免受洪災(zāi),其質(zhì)量和高度是保證河道兩岸防洪標(biāo)準(zhǔn)的重要因素。因此在堤防有損毀的河段進行堤防的加固,確保其防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足防洪要求。
為控制河勢,減少河岸沖刷,確保防洪安全,遼河藥王廟段采用生態(tài)格網(wǎng)和丁壩的防護型式。平順段護岸的治理措施是采用生態(tài)格網(wǎng)防護型式。遼河主流的頂沖作用與匯流區(qū)的水流紊動作用是遼河藥王廟段灘岸坍塌的主要原因,因此在灘岸線與水流方向夾角大于30°的河道采用下挑非淹沒式丁壩,阻礙和削弱斜向波和沿岸流對灘岸的侵蝕,從而部分調(diào)節(jié)水流,保護河岸。丁壩采用固濱籠,內(nèi)砌塊石,壩軸線與水流方向夾角為30°,丁壩與丁壩之間采用生態(tài)格網(wǎng)防護。
為了穩(wěn)固岸坡,防止坡腳被水流侵蝕沖淘,岸坡垮塌,影響岸坡防護措施的使用壽命,遼河藥王廟段坡腳工程采用防沖刷、耐磨、有彈性、易于修復(fù)和補充、能適應(yīng)河床變形、便于水下施工的沉排護腳,以確保岸線平順、清晰,穩(wěn)定局部河勢,確保行洪安全。
滿足行洪安全的前提下,在灘地和堤防迎水側(cè)種植喬木帶或灌木帶,鞏固河岸、減少水流特別是洪水期水流對河岸沖刷的同時也改善了河道的生態(tài)環(huán)境,減少水土流失,提高灘地對洪水的調(diào)蓄能力,使得防洪與改善環(huán)境相結(jié)合,自然生態(tài)最終實現(xiàn)河道“水清、岸綠、流暢”。
嚴(yán)格執(zhí)行《河道管理條例》《防洪法》《水法》《水土保持法》等法律法規(guī)。加強對河道、堤防、防護林帶、護岸工程的監(jiān)督管理維護,禁止砍伐護堤林,禁止放牧,減少人為因素對河道造成的破壞。定期進行防洪安全知識的宣傳教育,提高人們的防洪意識,退耕還林,退耕還草,自覺維護河道防洪安全,從而保障沿河村莊土地和人民生命財產(chǎn)安全。
本文淺析了遼河藥王廟段河床演變的原因及其演變趨勢,并提出了整治措施,河床演變是一個學(xué)科,一個大方向,其方法與整治措施值得我們深入細致的研究,不斷的提升與完善。