水利工程論文-黃河河勢(shì)演變摘要：河勢(shì)演變主要是指河道水流平面形式的變化。黃河是世界上河勢(shì)演變最復(fù)雜的河流。為給河道整治提供依據(jù)，筆者對(duì)黃河游蕩性河段、彎曲性河段以及由游蕩向彎曲轉(zhuǎn)變的過(guò)渡性河段半個(gè)世紀(jì)的河勢(shì)演變進(jìn)行總結(jié)、研究，提出黃河河勢(shì)演變的特性及河勢(shì)演變的基本類(lèi)型。關(guān)鍵詞：黃河河勢(shì)演變河道整治裁彎游蕩性河道黃河有防洪任務(wù)的河段主要有上游的蘭州市河段、寧蒙河段，中游的禹門(mén)口以下小北干流河段、三門(mén)峽庫(kù)區(qū)、孟津出山口以下的尾段，以及整個(gè)下游河段。黃河孟津以下河段，由于堤防決口后造成的損失大，歷來(lái)是黃河防洪的重點(diǎn)河段。該河段修建工程多，觀測(cè)資料豐富，其河勢(shì)演變特性及類(lèi)型可涵蓋其它河段。1河道概況1.1河道分段黃河中游尾段的河南孟津白鶴鎮(zhèn)至河口河道長(zhǎng)878km，按照河道特性可分為4個(gè)不同特性的河段。孟津白鶴鎮(zhèn)至山東東明高村，河道長(zhǎng)299km，堤距寬一般510km，最寬達(dá)20km，河道比降0.2650.172，彎曲系數(shù)1.15。河道淤積嚴(yán)重，為典型的游蕩性河型。高村至陽(yáng)谷陶城鋪，河道長(zhǎng)165km，堤距寬1.48.5km，大部分在5km以上，河道平均比降0.115，彎曲系數(shù)1.33，屬由游蕩性向彎曲性轉(zhuǎn)變的過(guò)渡性河段。陶城鋪至墾利寧海河段，河道長(zhǎng)322km，堤距寬0.45km，一般12km，河道平均比降0.1，彎曲系數(shù)僅為1.21，屬?gòu)澢院有?。寧海至入?？?，河道長(zhǎng)92km，屬河口段，處于淤積-延伸-擺動(dòng)-改道的循環(huán)變化中。1.2河道橫斷面黃河下游河道為復(fù)式斷面，由主槽和灘地組成。蘭考東壩頭以下有二級(jí)灘地，以上有三級(jí)灘地。一級(jí)灘地和枯水河槽合稱(chēng)為主槽。主槽是水流的主要通道，二級(jí)灘地在大洪水及部分中等洪水時(shí)才漫灘過(guò)流。1.3灘區(qū)灘區(qū)具有耕種條件，總面積3953.45km2，現(xiàn)有耕地374.13萬(wàn)畝，人口170余萬(wàn)人。1.4河道淤積黃河以泥沙量大、含沙量高聞名于世。由于泥沙淤積，河道不斷抬高，現(xiàn)在臨河灘面一般高于背河地面36m，黃河下游成為“懸河”。2河勢(shì)演變特性河勢(shì)是指河道水流的平面形式及發(fā)展趨勢(shì)。包括河道水流動(dòng)力軸線的位置、走向以及河彎、岸線和沙洲、心灘等分布與變化的趨勢(shì)。河勢(shì)演變主要是指河道水流平面形式的變化，黃河河勢(shì)演變的一般特性大體有以下幾方面。2.1河勢(shì)變化向下游傳遞在一股河或主股過(guò)溜占2/3以上的河段，河勢(shì)演變的縱向影響十分顯著，甚至一處河勢(shì)的明顯變化會(huì)波及較長(zhǎng)的河段，“一彎變、多彎變”正是河勢(shì)演變向下游傳遞的寫(xiě)照。河勢(shì)演變的傳遞是逐彎下移的，演變傳遞的速度除與來(lái)水來(lái)沙情況有關(guān)外，還明顯制約于水流邊界條件。如濮陽(yáng)青莊至菏澤劉莊有4處險(xiǎn)工，邊界穩(wěn)定，傳遞速度慢，一年時(shí)間內(nèi)上彎的變化向下只能影響12個(gè)彎道；而圖1示出的李橋至王子圩河段，在1961年汛末至1962年汛前的一個(gè)非汛期內(nèi)，由于大羅莊彎道的深化，至使以下三個(gè)彎道發(fā)生彎頂左右易位的變化。2.2河勢(shì)演變過(guò)程中存在基本流路河勢(shì)演變有一定的隨機(jī)性。在幾乎布滿(mǎn)兩堤之間的主溜線中，某個(gè)河段內(nèi)總可以歸納出23條基本流路。在河道整治之前，鄭州花園口至來(lái)潼寨河段，北岸為高灘，河勢(shì)主溜在南岸大堤至北岸高岸之間寬約5km的范圍內(nèi)變化，把多年的主溜線套匯在一起看出，主溜線基本布滿(mǎn)這5km寬的范圍，但卻存在2條基本流路，1954年前是一條基本流路，1954年至1957年為另一條基本流路，兩條基本流路的彎頂成左右相對(duì)分布。2.3河勢(shì)變化存在重復(fù)性在河勢(shì)演變的過(guò)程中，年年都在發(fā)生變化，只是變化的幅度及形式不同而已。對(duì)于有明顯變化的河段，若干年后常會(huì)重復(fù)已有的流路。在一個(gè)彎道的發(fā)生、發(fā)展、裁彎過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移也重復(fù)著已有的演變過(guò)程。如陶城鋪上游的石橋河段1，1952年至1967年先后兩次形成“S”形彎道和自然裁彎(圖2)。圖2石橋河段裁彎前后主溜線2.4流量變化影響河勢(shì)演變流量是影響河勢(shì)演變的主要因素之一。即使在較短的時(shí)間內(nèi)，流量的變化也會(huì)造成河勢(shì)變化。在黃河下游廣為流傳的“小水坐彎、大水趨中”，“小水上提、大水下挫”，“漲水下挫、落水上提”等都是反映流量變化對(duì)河勢(shì)變化的直接影響。小流量時(shí)水流動(dòng)量小，在河床邊界的約束作用下，易于改變流向，水流的彎曲系數(shù)大；流量增大后，水流的慣性力加大，邊界對(duì)水流的作用能力相對(duì)減弱，不易改變流向，主溜較小水時(shí)趨中，水流的彎曲系數(shù)變小。2.5游蕩性河段主溜擺動(dòng)強(qiáng)度大主流的變化大體上可反映河勢(shì)的變化情況。主流線的位置與線的位置是基本一致的，暫以一次洪峰過(guò)程中在24小時(shí)內(nèi)的平均擺動(dòng)距離來(lái)描述主流的擺動(dòng)強(qiáng)度。從黃河下游1959年前各個(gè)水文站斷面的主槽擺動(dòng)強(qiáng)度看出2，除剛出峽谷的孟津斷面擺動(dòng)范圍小外，在游蕩性河段，一次洪峰中線擺動(dòng)幅度一般平均每天大體為80130m，速度驚人；在高村至陶城鋪的過(guò)渡性河段平均每天為5060m；進(jìn)入彎曲性河段后主溜的擺動(dòng)強(qiáng)度減少，一般僅為每天1030m，接近入海口的前左斷面近40m。主溜線的年際間變化也是游蕩性河段遠(yuǎn)大于其他河段。主溜線的變化基本上代表了河勢(shì)的變化。1960年前，三門(mén)峽水庫(kù)尚未建成，除彎曲性河段外，河道未進(jìn)行整治。在游蕩性河段，主溜的擺動(dòng)范圍一般為24km，大者達(dá)6km；擺動(dòng)強(qiáng)度每年1km左右，大者達(dá)3km以上。在過(guò)渡性河段擺動(dòng)范圍一般12km，大者5km以上，擺動(dòng)強(qiáng)度一般每年0.40.7km，大者1.27km。游蕩性河段主溜的擺動(dòng)不論是每天的擺動(dòng)強(qiáng)度，還是每年的擺動(dòng)幅度都是很大的。其主要原因?yàn)?：