黃河黑崗口到蔡集險工河段的左岸約 85km 為開封河段,該河段為典型的游蕩型河道。為控制河勢引導主流,在開封河段堤防、灘地上修建了險工和控導工程,對控制河勢起到了一定作用。隨著小浪底水庫投入運用及近年來黃河下游水沙關系變化,開封游蕩型河道整治進入一個新時期,如何確定新時期開封游蕩型河道的治理思路及對應整治措施,是目前開封河道整治的重點。
1 開封游蕩型河道近期水沙變化分析
1. 1 汛期洪峰流量減少多為中小流量級
根據開封上游河段的花園口水文站水文資料:
1986 ~ 1999 年和 2000 ~ 2005 年較 1950 ~ 1959 年平均來水流量減少了 41% 和 56%,汛期年平均流量減少了55% 和 71% 。自 2000 年以來,汛期年平均流量均不足1000m3/ s。汛期洪峰流量大多在 1000 ~ 3000m3/ s,洪峰流量明顯減小且多為中小流量級。
1. 2 水沙關系變化黃河下游各時期平均來水來沙量見下頁表?!?】
從上表可以看出,開封河段上游的花園口水文站1986 ~ 1999 年和 2000 ~ 2005 年較 1950 ~ 1959 年,年均水量減少 41% 和 56%,年平均沙量減少了 54% 和91% ; 汛期年平均水量減少了 55% 和 71% ,汛期年平均沙 量 減 少 了 54% 和 93%; 含 沙 量 減 少 了 21%和 81%【1】。
根據以上分析可以看出: 開封河段總的趨勢是水減沙也減,沙減幅度大于水減幅度,說明隨著水量的減少,攜沙總量銳減。
2 開封游蕩型河道存在的問題
2. 1 主流擺動范圍較大
分析黃河下游河道地形圖可知: 開封下游游蕩型河道靠流幾率明顯增大,尤其左岸控導工程全部靠流幾率由 40%增加到 70%,脫流幾率由原來的 30%減小到 10%; 右岸工程全部靠流幾率由 27. 3% 增加到54. 5% 。由此可見,控導工程對控制河勢發揮了很大作用,但開封河段河道整治工程的靠流幾率小于左岸,主流擺動范圍較大,黑崗口到府君寺河段主流擺動范圍在 3. 30 ~ 3. 50km,遠 大 于 其 他 河 道 主 流 擺 動范圍.【2】
2. 2 工程靠流不穩
開封游蕩型河道,脫河幾率由 1972 年的 18%增大到 1998 年 36%。脫河現象使控導工程控制河勢能力減弱,隨著洪、中、枯河勢的上提下挫,工程靠流部位變化較大??貙Чこ叹哂袕潓澋奶攸c,若上游控導工程不能有效地迎流、導流、送流,或工程設施不配套,則整個河道河勢不易控制,隨著上彎變,下彎也變,中水流路不穩,河勢變化大。
2. 3 橫河或斜河增多
由于來水量減少,中小水易坐彎。在沒有河道整治工程控制或工程靠流幾率較小的河道,因沒有穩定窄深的中水河槽,使開封游蕩型河道橫河、斜河增多。
如: 黑崗口河段 1950 ~ 1984 年橫河、斜河發生的次數為年均 1. 20 次,而 1985 ~ 1994 年橫河、斜河發生次數增長為年均 1. 90 次。橫河、斜河的發生不利于洪水通暢下泄,造成大量河道整治工程不斷出現險情。
2. 4 有些河道形成二級懸河
近年來,開封游蕩型河道汛期水少沙多,汛期含沙量比非汛期約高 20 倍,而洪水流量、水流挾沙能力減小,河床出現淤積現象,使開封河段已逐步形成聞名中外的“懸河”奇觀。但有些河段受控導工程的約束,使得中小洪水不易漫灘,泥沙主要淤在主槽中,淤積在主槽的泥沙占全斷面淤積量的比例已由 20 世紀 50 年代的 25%左右增加到當前的 70% ~80%,再加上灘區生產堤不斷外延,主槽不斷受到壓縮,河槽萎縮,中水河床不斷抬高形成二級懸河,對行洪、輸沙和穩定中水流路十分不利【3】。
3 新時期黃河開封段河道治理【4】
針對黃河開封段游蕩型河道河勢特點及存在的問題,要想穩定中水流路、刷深中水河槽,需解決以下幾個問題:
3. 1 統一規劃
近年來,水沙關系的變化使以前規劃的治導線不能反映目前的中水流路,使一些河道整治工程出現靠流幾率減小或脫河或出險等現象。為穩定中水流路,就要針對目前水沙關系、河勢特點,盡量利用已建工程,按因勢利導、穩定流路的原則,統一黃河整體規劃,制訂出開封游蕩型河道中水流路的治導線。
3. 2 同時施工河道整治工程
根據新時期整體規劃,打破地方保護主義,上下游、左右岸共同協商,同時修建河道工程?;驈纳嫌蔚较掠沃鸲涡藿?,以便穩定入流方向,為下游工程修建創造條件; 對已建工程根據規劃治導線盡可能上提下延,這樣既可發揮已建工程作用又可減少工程量,盡快穩定中水流路。
3. 3 完善控導工程
要保證規劃中的水流路,控導工程設計、布局相當重要??貙Чこ唐矫娌贾眯问?、設計參數確定是否合理,關系到工程的迎流、導流、送流能力。根據已建工程實踐經驗,凹入型控導工程的布局對水流影響較大,設計參數應充分考慮目前水沙特點及泄洪要求等因素來確定; 河灣形態要隨彎就勢; 控導工程的護腳結構形式也非常重要,有效可行的護腳結構形式可減少工程出險幾率,使其更好發揮穩定中水流路、控制河勢的作用。