漳河来水来沙对下游防洪影响分析
2016-08-16王聚强
王聚强
摘 要:本文就漳河来水来沙特性、漳河下游河床演变进行分析,论证了漳河下游防洪存在问题及防洪工程建设的重要性。
关键词:漳河;水沙特性;防洪影响
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
漳河是海河流域漳卫南运河系一条骨干行洪河道,流域面积19220km2,历史上就以“善淤、善决、善徙”而著称。据史料记载,漳河自公元1368年至1942年的575年间,大的改道不下50余次,平均每10年改道一次。岳城水库修建运用后,控制了流域面积的99.4%,使上游特大洪水基本得到有效控制,但岳城水库下游河道大水大险、小水小险的局面并没有得到根本改变,尤其是随着中小水历时的增多,横流顶冲现象时有发生,经常对险工、堤防造成严重破坏。尽管已有控导工程,但仍不能对河道进行有效控制,给防洪抢险带来许多困难。因此,本文对漳河的来水来沙对下游防洪的影响进行了探讨。
1.漳河来水来沙特性
岳城水库修建以后,泄往下游河道的水沙特性发生了变化,主要表现为:
1.1 洪水基本得到了有效控制,中小水历时增加
由于水库的拦洪滞洪作用,水库下游洪水暴张暴落的特点已经不复存在,洪峰大大消减,中小水历时增加。建库后的1963年遇特大洪水,入库洪峰流量为5470 m3/S,水库下泄的最大流量为3500m3/S,削峰36%,水库最大拦洪量6.5亿m3,同时出库与入库相比,1000m3/S以上流量历时由六天减为四天,500~1000m3/S流量持续时间由51天延长至59天。1996年8月漳河遭遇又一次特大洪水,洪峰流量为8510m3/S,下泄1500m3/S,削峰83%,入库总量为5.68 m3,拦蓄洪水4.12亿m3,拦蓄入库洪水量的73%。水库于8月4日8时提闸泄洪80m3/S至21时15分加大至1500m3/S,8日13时30分,始泄1300m3/S并依次减少,直至20日12时关闸,前后也仅仅半个多月的时间。据统计,入库洪量流量大于1000m3/S的1962、1971、1976、1977、1982年等,削峰为55-98%(见表1)
1.2 来水量减少,含沙量显著降低,河道断流时间长
岳城水库运用以后,泄往下游河道的水量骤减,进入下游河道的年均水量5.5亿m3,仅占同期入库水量12.2亿m3的45%。入库沙量年均722万吨,而出库沙量为179万吨,尚不到入库沙量的四分之一。同时,含沙量显著降低,如1963年年均入库含沙量为16.9kg/ m3,而出库仅为6.6 kg/ m3。据统计,1962~2001年入库年均含沙量为6.9kg/ m3,出库含沙量仅为3.3kg/ m3,约占入库含沙量的一半。
由于水库的控制运用,下游河道经常出现断流现象,1984~1987、1991~1995、1998~2000年连续多年断流,1962~2000年年均断流200多天,这是建库前所没有的。
2.漳河下游的河床演变
历史上漳河下游长期处于频繁决溢的状况,河道演变情况复杂;近期内随着岳城水库的建成运用和下游河道的治理,又在相当大的程度上改变着漳河的来水来沙条件。因此,研究和预测下游河道的冲淤发展情况,存在着不少的困难。
综合分析历史的和现实的河道演变情况,有以下几点认识:
2.1冲积河流的演变具有自动调整趋向冲淤相对平衡的特点。
岳城水库修建以后,有效地控制了山区洪水,泄往下游河道的水沙数量骤减,出库水流多年平均含沙量仅为3.3 kg/m3,挟沙能力相对增大,造成作用强,改变了下游河道的水流泥沙条件,引起河道的断面形态,纵比降和河床组成重新调整,通过河床和水流的自动调整,纵比降逐渐变缓,床沙粗化,从而使水流挟沙能力降低,河道冲刷将会逐渐减少,最终在新的基础上达到平衡。
首先,从1964年至1990年的26年间,京广铁路桥—三台桥河段明显下切,进一步深水河槽方向发展;三台桥—羊羔屯河段逐渐变宽,槽深变化不大,河相系数增大;羊羔屯—常家屯河段主槽展宽回淤,游荡性有所加固;常家屯—南尚村河段河槽略有展宽,槽深逐渐增加,河相系数变小;南尚村以下河段以侵蚀下切为主。
其次,随着冲刷自上而下的发展,河床纵比降逐渐变缓。但河床纵坡总的变化不太明显,这是因为水流挟沙力的降低,往往主要不是由纵比降调平所引起,而是由河床粗化所决定。穿漳至磨庄河段的坡降之所以变陡,是由于穿漳涵洞限制了河床的进一步冲刷。
2.2 河道冲刷主要发生在蔡小庄以上河段
蔡小庄以上河段平均每年冲刷62万吨,占冲刷总量的60%,而蔡小庄以下河段平均每年冲刷41万吨,占冲刷总量的40%,上段的冲刷量明显大于下段的冲刷量。这种规律符合水库下游河段由上至下递次冲刷的一般规律。
2.3 年内冲刷变化明显
从年内冲淤变化情况来看,汛期有冲有淤,冲淤变化很大。如1963年汛期大水大沙河道淤积1562万吨,1976、1977年汛期属中水小沙,河道发生冲刷,其冲刷量分别为586万吨和470万吨,非汛期多为清水下泄,利于下游河道冲刷。从多年平均情况来看,冲刷主要集中在非汛期,平均每年冲刷90万吨,占冲刷总量的85%。
3.漳河下游的防洪问题
岳城水库修建后的水沙变化特点和河床演变规律决定了漳河下游防洪问题的特殊复杂性。这种特殊性决定了不仅要重视防御大洪水,还要充分重视防御中小洪水,从而给下游防洪带来了许多不利影响,主要有以下几个方面:
3.1 历史上漳河是一条多沙河道,年均输沙量达到2260万吨,漳河在大量输排泥沙的同时,将下游河道塑造成为“半地上河”。河床宽浅,河道的纵比降及流速远大于一般的平原河流,再加上床沙多为中细沙、极细沙组成,抗冲能力较差,这是漳河下游洪水威胁历来十分严重的原因。岳城水库的控制运用,改变了漳河的来水来沙条件,使之由堆积性为主的河道转变为以冲刷为主的河道。随着中小水历时的增加,下游河道淤滩机遇减少,造成沿河冲滩刷槽,个别河段游荡加剧,给防洪带来新的问题。
3.2 洪水期河道冲淤变化激烈,也是增加防洪困难,影响防洪安危的一个重要困难。这种不利情况,主要发生在北吴庄至张看台河段。由于该段河床宽浅,沙丘密布,河床组成为中细沙、极细沙,质地疏松,抗冲能力差,两岸广泛分布着第四系松散堆积物,每次来水河道都处于强烈的冲淤调整状态,断面冲淤及河势变化都十分强烈。有时主流摆动引起流势突然变化,形成直冲大堤的“斜河”、“横河”,历史上的“冲决”及近几年的河道出险往往由此造成,对河防安全威胁很大。值得注意的是,上述洪水过程多发生在中小洪水时期。
3.3 河道经常断流,河床功能退化。由于河道断流,河床干涸,沙丘在风的作用下,极易移动,造成河床发生新的变化。一旦上游出现中小流量来水,水流在新塑造的河床上极易形成横流。
4.重要防洪工程的作用及问题
漳河堤防长度200多千米,建国以来先后进行了4次较大规模的复堤工程,修建丁坝292座,护岸18374米,井柱网格坝23道。上游修建了大中小型184座(其中大型4座、中型12座),拦蓄洪水,调节径流;中下游本着确保漳河左堤的原则加固了堤防,在右堤修建工程分洪口门,整治了大名泛区。总之,经过50多年的治理,漳河下游抗御洪水的能力有了明显的提高,决溢的危险大大减少。现在的防洪建设为进一步消除水患奠定了基础,也积累了可贵的经验。当前的主要问题是:漳河防洪任务还很繁重。北吴庄至张看台河段冲淤剧烈,主流多变的不利局面还没有得到根本改善,防御特大洪水的问题依然存在,中小洪水仍有发生冲滩坍堤的危险。防洪工程体系还需用进一步完善。从近几年河道过流情况来看,河道工程还不能有效地控制中小洪水的流势,陈村四道网格坝、吴村6#坝等多处险工工程出现了冲刷、掏空、下塌等问题。