河道整治思路管理論文

時(shí)間:2022-06-30 04:07:00

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河道整治思路管理論文

1概況

桑干河屬海河流域永定河水系,由上游源子河、恢河在朔城區(qū)馬邑匯合后為桑干河,流經(jīng)朔城區(qū)、山陰縣、應(yīng)縣、懷仁縣,在懷仁縣古家坡附近進(jìn)入大同市,經(jīng)河北省匯入永定河。朔州市界以上流域面積8618km2,省界以上流域面積為17744km2,河道長(zhǎng)度為241km,其中朔州段長(zhǎng)為124km。在朔城區(qū)東榆林村建有一座中型水庫(kù),總庫(kù)容為6500萬(wàn)m3,水庫(kù)大壩控制流域面積3430km2。本段河道主要支流有兩條即黃水河與渾河,分別于應(yīng)縣西朱莊、懷仁縣新橋附近匯入桑干河。并在干流東榆林水庫(kù)下游羅莊、黃水河入?yún)R口下游西朱莊附近分別設(shè)有兩個(gè)水文測(cè)站。本文僅對(duì)東榆林水庫(kù)下游至懷仁縣新橋(渾河入口)段進(jìn)行初步分析,全長(zhǎng)81.3km。

本流域地處內(nèi)陸高原,屬北溫帶較干燥的大陸性氣候,干旱寒冷溫差大,降雨量少,雨期集中,降雨主要集中在7—9月份,占全年降雨量的70%左右,降水量年內(nèi)分配很不均勻,年降雨量為300—500mm,多年平均降雨量為350—430mm之間。

桑干河朔州段河道,具有平原型河道特征,兩岸平坦開(kāi)闊,河床寬淺。河道兩岸均有一級(jí)階地分布,一級(jí)階地高出河床1—2m,在安榮橋上游一帶階地高出河床3—8m,河寬約200—1500m,坡降約為0.6‰左右。河床組成物質(zhì)主要是沙壤土,泥沙平均粒徑0.2—0.7mm,中小水流河勢(shì)變化迅速,走彎嚴(yán)重,主流擺動(dòng)頻繁。各河段河道特征見(jiàn)表1。干流沿線均為第四系沖積地層。

桑干河河道特征統(tǒng)計(jì)表(朔州段)表1

河段

距離(km)

平均坡降(‰)

主槽寬度B(m)

主槽深度H(m)

河寬(m)

河相關(guān)系√B/H

壩下—安榮橋

12

0.59

200

安榮橋—西小河

16

0.62

97

1.4

350

7.03

西小河—西朱莊橋

24

0.61

120

1.2

400

9.13

西朱莊橋—新橋

19

0.86

150

1.4

420

8.75

2水文特征分析

2.1歷史洪水

桑干河洪澇災(zāi)害比較頻繁,從明朝開(kāi)始就有不少史料記載。據(jù)馬邑縣志記載:“明神宗萬(wàn)歷三年(1575年)秋七月,馬邑大雨四十日,壞城屋蘆舍千余?!鼻骞饩w十八年(1892年),桑干河上游發(fā)生了一次長(zhǎng)歷時(shí)的降雨過(guò)程,致使河道出現(xiàn)范圍很廣的特大洪水,給我省北部地區(qū)造成了大范圍的洪水災(zāi)害。

從海委審定的《永定河流域規(guī)劃報(bào)告》看,400年來(lái),1896年(清光緒二十二年)洪水為桑干河我省境內(nèi)調(diào)查的首位洪水,據(jù)馬邑縣志記載,“六月桑干河道,四關(guān)一村為水淹,溺死男女老幼共三十七口”,尉家小堡該年調(diào)查值為5140m3/s。

本世紀(jì)的1922年、1949年、1952年、1959年、1963年、1967年均出現(xiàn)過(guò)較大的洪水,形成沿河兩岸一定范圍的洪澇災(zāi)害。

2.2水文特征及對(duì)河道影響

桑干河流域地處半干旱的黃土高原,大部分降雨集中于汛期,屬于暴雨型徑流過(guò)程,非汛期的河道徑流主要為神頭泉水(流量為4.5——6.5m3/s)及降雨補(bǔ)給,輸沙量則基本集中于汛期洪水。由于河道洪枯相差十分懸殊,平原河道呈復(fù)式河槽形態(tài)。

根據(jù)羅莊及西朱莊水文站的多年統(tǒng)計(jì)資料表明,桑干河上游的水沙系列在近四十年內(nèi)的變化很大,主要表現(xiàn)從七十年代以后徑流量,輸沙量大幅度減小,含沙量下降,詳見(jiàn)表2,河道洪水發(fā)生頻率降低。究其原因主要是:(1)六、七十年代在桑干河流域的上游干、支流興建了一系列的中、小型水庫(kù)和河道引水工程,隨著工農(nóng)業(yè)用水的逐漸增加,水庫(kù)等水利設(shè)施對(duì)徑流量的調(diào)蓄和攔截量也隨之增加,以致在枯水期經(jīng)常出現(xiàn)河道斷流。攔蓄洪水的同時(shí)也攔蓄了大量的泥沙。(2)七十年代以后,特別是九十年代,流域的枯水年份所占比例明顯增大。以西朱莊站為例,八十年代和九十年代的年平均徑流量分別是六十年代的27%和14%。

桑干河上游兩站分年代(10年)水沙統(tǒng)計(jì)表表2

年代

66—69

70—79

80—89

90—97

多年平均

徑流量(億m3/年)

羅莊站

3.584

2.387

1.605

1.367

2.037

西朱莊

3.954

1.734

1.086

0.544

1.512

輸沙量(萬(wàn)噸/年)

羅莊站

2204

522

260

262

585

西朱莊

1892

301

214

151

435

由于河道徑流量、含沙量減少,漫灘洪水出現(xiàn)的機(jī)率下降,導(dǎo)致河槽縮窄,平灘流量降低。河槽淘刷深約1.0—1.5m,呈現(xiàn)“V”字型枯水河槽。由于中、枯水所占比例相對(duì)增加,部分河段的曲率增大,致使洪水傳播歷時(shí)延長(zhǎng)。

2.3水文分析

羅莊站采用1896年及1949年兩次調(diào)查洪水,西朱莊站采用1896年及1922年兩次調(diào)查洪水,加上兩站全部實(shí)測(cè)洪水系列(還原后)分別進(jìn)行各站洪峰頻率計(jì)算,采用P-Ⅲ型分布適線,雙權(quán)函數(shù)法計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

桑干河洪峰流量特征值表表3單位:m3/s

站名

分析時(shí)段(年)

統(tǒng)計(jì)參數(shù)

洪峰均值

極值年洪峰流量

各頻率洪峰流量

Cv

Cs/Cv

最大

最小

極值年

1%

2%

5%

10%

20%

洪峰

出現(xiàn)年份

洪峰

出現(xiàn)年份

羅莊

1952-1997

1.0

2

394

1270

1952

19.6

1986

65

1816

1541

1182

906

634

西朱莊

1958-1997

1.5

2

405

2000

1967

7.15

1986

280

2867

2321

1680

919

660

2.4各河段設(shè)計(jì)洪峰流量

東榆林水庫(kù)至懷仁縣新橋渾河入?yún)R口共有兩條較大支流匯入桑干河,即流域面積在2000km2以上的黃水河和渾河。黃水河入?yún)R口距西朱莊水文站上游1.0km處,其影響可由西朱莊站的洪水系列反應(yīng)。這樣根據(jù)主要支流入?yún)R情況將本河段的洪水計(jì)算分為二段即東榆林水庫(kù)至西朱莊段,西朱莊至新橋段,這兩段河道設(shè)計(jì)洪峰流量可由兩水文站洪水資料系列分析而得。詳見(jiàn)表4。

各河段設(shè)計(jì)洪峰流量成果表表4

分析河段

對(duì)應(yīng)水文站

設(shè)計(jì)洪峰流量

備注

2%

5%

10%

東榆林水庫(kù)—西朱莊段

羅莊站

1541

1182

906

黃水河入口

西朱莊—新橋段

西朱莊站

2321

1680

919

渾河入口

3河道特征分析

桑干河在東榆林水庫(kù)至山陰縣安榮村段的12km內(nèi)兩岸階地較高;安榮村至懷仁新橋段長(zhǎng)約69km為平原游蕩型河流,河道形態(tài)及基本特征具有游蕩性特征。

(1)河槽寬淺,河勢(shì)散亂多變

本段河道屬于平原游蕩型河流,河道比降約0.8‰,河道寬闊,平均寬度400—700m,主槽寬淺,寬約100—200m,深約1.0m。河床主要由沙壤土組成,穩(wěn)定性較差,在一般小流量尤其是中水流量下變化較大,河勢(shì)變化十分散亂。河段內(nèi)堤防工程基本上沒(méi)有。

(2)主河段河床淤積嚴(yán)重

在河道的灘地里,兩岸群眾自60年代起就種植防護(hù)林帶,主要有楊樹(shù)、酸刺柳等,使主槽寬度縮窄,僅100—200m,因此當(dāng)發(fā)生較大洪水時(shí),洪水漫灘后,流速減緩,泥沙落淤,造成河灘內(nèi)淤積嚴(yán)重。根據(jù)羅莊和西朱莊水文站實(shí)測(cè)資料,在近30年的時(shí)間里,河床平均淤高約1.0m,年平均淤積速度約3.0cm。尤其是薛家營(yíng)水庫(kù)引水段,由于在河道筑壩取水,主河槽淤積已滿,形成了局部的懸河。

4存在問(wèn)題及規(guī)劃原則

4.1存在問(wèn)題

根據(jù)以上分析,本段河道目前存在的主要問(wèn)題有兩點(diǎn):一是河道擺動(dòng)范圍大,河勢(shì)多變,河槽遷徙不定,危及兩岸村莊及沿河耕地的安全;二是防洪標(biāo)準(zhǔn)低,由于本段河道一直沒(méi)有進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)規(guī)劃和堤防建設(shè),個(gè)別地段修建的防護(hù)工程也因年久失修而破壞十分嚴(yán)重。目前的防洪標(biāo)準(zhǔn)不足五年一遇。

4.2治理目標(biāo)

為沿河兩岸村鎮(zhèn)的人民生命財(cái)產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供防洪保障,為合理開(kāi)發(fā)灘涂,治理鹽堿下濕地創(chuàng)造必要的條件;

將本河段的防洪能力由現(xiàn)在不足五年一遇的標(biāo)準(zhǔn)提高到二十年一遇,理順并基本控制洪、中水河勢(shì)。

4.3規(guī)劃原則

河道現(xiàn)狀為基礎(chǔ),根據(jù)本河段的治理目標(biāo),河床演變特點(diǎn),因勢(shì)利導(dǎo),統(tǒng)籌規(guī)劃,著眼長(zhǎng)遠(yuǎn);

充分利用天然節(jié)點(diǎn)和經(jīng)多年加固的護(hù)岸、控導(dǎo)工程及堤防工程,穩(wěn)定河勢(shì),節(jié)約投資;

保證主要引水工程的引水條件和主要建筑物的防洪安全;

提高河道防洪標(biāo)準(zhǔn)與控制河勢(shì)相結(jié)合。

5規(guī)劃治理思路

5.1穩(wěn)定河勢(shì),理順流路

桑干河朔州段洪水含沙量較高,河床質(zhì)為易淘涮的沙壤土,形成了散亂多變,河槽頻繁擺動(dòng),河床淤積抬高的游蕩性河勢(shì)。因此,為了確保防洪,應(yīng)當(dāng)在兩岸建立防洪堤防。但桑干河的流路特點(diǎn)仍具有一般河流的流路規(guī)律,即“小水坐彎,大水趨直”,在沿途查勘中,更多更嚴(yán)重的情況是在中小流量下的坐灣,因此,對(duì)于本段河流,其治理不僅要防御稀遇的較大洪水,也要防止中小水流量造成的險(xiǎn)情,要穩(wěn)定河勢(shì),保證流路通暢。

5.2寬河固堤,為泥沙淤積留下較大的位置

桑干河河道在來(lái)沙較大的情況下,泥沙的淤積不可避免。根據(jù)黃河下游游蕩型河道治理的措施,“寬河固堤”是治理游蕩型河流較正確的方針,即維持較寬的堤距,以較大的河道面積來(lái)調(diào)節(jié)洪水和儲(chǔ)存泥沙,以確保堤防的安全。灘地過(guò)流能力雖然不大,但其削峰和槽蓄的作用是明顯的。

5.3加強(qiáng)控導(dǎo)護(hù)岸護(hù)灘

將河道主槽穩(wěn)定在堤防中央,不使主槽過(guò)分靠近堤防成為險(xiǎn)工,因此,守堤須先護(hù)灘,必須修建一系列的工程來(lái)保護(hù)灘壩,穩(wěn)定河勢(shì)是固堤的重要前提。對(duì)于游蕩型河流來(lái)說(shuō),由于主流擺動(dòng),頂沖灘壩,造成灘地塌坍,進(jìn)而迫近堤防,河勢(shì)經(jīng)常上提下挫,造成守灘的困難,因此,在修建堤防的基礎(chǔ)上,必須增加控導(dǎo)護(hù)岸護(hù)灘工程。把控制主流與護(hù)灘工程結(jié)合起來(lái),才能有效地防洪。