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黄河下游游荡型河道将采取微弯型整治方案

摘要：针对小浪底水库运用后新的水沙条件，对整治流量、整治河宽和排洪河槽宽度等主要参数进行了分析，提出黄河下游游荡型河道的整治方向为：按照中水流路进行整治，利用现有的河道整治工程并补充必要的河道整治措施，游荡型河道可以逐步转化为像高村—陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。通过对不同整治方案进行分析比较，认为今后的河道整治应采取以现行的微弯型整治方案为主，同时充分吸取其他整治方案优点的综合整治方案。

关键词：整治方案；游荡型河道；黄河下游

黄河下游河道长835km，其中白鹤—高村河段（长299km）为游荡型河道。小浪底水库投入运用后，进入黄河下游的水沙条件相应发生了较大变化，因此必须提出有针对性的游荡型河道整治方案，为工程建设提供依据。为此，黄委于2002~2004年组织开展了黄河下游游荡型河道整治方案研究。

1 研究提出的河道整治方案

本次提出了3套整治方案：①以黄河下游现行微弯型治理整治方案为基础进行修订调整的“微弯型整治方案”；②以湾导溜，近期控导主流，最终整治成弯曲型河道的“弯曲型整治方案”；③以控制滩地坍塌和河槽展宽，使冲刷向纵深方向发展，有利于增强河槽过流能力的“双岸整治方案”。

1.1微弯型整治方案

微弯型整治是通过河势分析，归纳出几条基本流路，进而选择一条与洪水、枯水期流路相近且防洪、引水、护滩综合效果较优的中水流路，并使河道具有曲直相间的微弯形式。整治工程布置采用单岸控制，仅在弯道凹岸修建工程，以湾导溜，控制河势，两岸工程之间预留足够的宽度，以便在大洪水时主槽能下泄大部分洪水。

1.2弯曲型整治方案

弯曲型整治方案认为，黄河下游游荡型河道可以通过调水调沙和改造边界整治成为稳定的弯曲河道。该方案强调根据黄河水沙变化，调整弯曲半径和弯顶距，以适应黄河水量减少的趋势。

1.3双岸整治方案

双岸整治方案认为，目前的河道整治宽度过大，不利于洪水期对河床的集中冲刷。按照洪水流路对两岸同时整治后，在小浪底水库下泄清水冲刷期，可控制滩地坍塌和河槽展宽，使冲刷向纵深方向发展，有利于迅速提高河槽过流能力。

2 河道整治方向

小浪底水库的初期运用改变了进入黄河下游的水沙条件，主要表现为洪峰流量减小，洪水过程调平,中水历时加长，来沙量和泥沙粒径变小。这种水沙条件将促使游荡型河道由堆积改变为单向冲刷或微冲微淤，并向弯曲型河道方向发展。

河道整治工程对减小河道摆动强度，促使河道由游荡向弯曲方向发展的作用是显著的。高村—陶城铺过渡型河道以及白鹤—高村游荡型河道的整治实践表明：河道整治工程增强了滩岸的抗冲性，加强了对河槽两岸的约束,起到了控导河势和抗冲护滩护岸的作用，从而减小了河道的游荡摆动程度，稳定了河势。在小浪底水库运用后有利的水沙条件下，若能利用现有的河道整治工程，并补充必要的河道整治措施，将会改变河道的游荡特性，游荡型河道完全有可能逐步转化为像高村—陶城铺河段那样的限制性弯曲河道。

3 河道整治方案的选定

3.1河道整治方案比较

（1）微弯型与弯曲型整治方案本质上是一致的。通过对整治流量、整治河宽、排洪河槽宽度、治导线弯曲系数等进行对比、分析，笔者认为：微弯型整治方案和弯曲型整治方案二者没有本质差别，只是微弯型整治方案的整治河宽、整治流量和弯曲半径略大而河道曲率略小，二者都属弯曲型治理的范畴，且微弯型和弯曲型两种方案都是在凹岸修建工程，以湾导溜，控制中水河势；从流路的规划、治导线的绘制到工程的布设均基本一致，都是希望通过不断强化河床边界条件，将游荡型河道整治成弯曲型河道。因此，按照因地制宜、互为利用、适当留有余地的原则，微弯型和弯曲型两种整治方案可相互结合而成为一种整治方案。

（2）微弯型整治方案和双岸整治方案的利弊分析。微弯型整治方案基本上以现行整治方案为基础，根据新的水沙条件调整规划设计参数，进行设计治导线及整治工程布局的调整。该方案认为：整治中水流路河槽能够达到河道整治的预期目的，中水流路河槽水深大、糙率小、过流能力强，可塑造良好的河床形态；通过整治中水流路河槽，可以在多种水流条件下取得效益。但微弯整治方案采用的是单岸建设控导工程，对河势游荡变化剧烈的局部河段河势控导作用弱，局部会出现畸形河势。

双岸整治方案目前仍处于研究阶段，已开展了花园口—夹河滩游荡型河道对口丁坝整治模型试验，尚无工程实践。从试验结果看，对口丁坝整治方案对控制试验河段河势、增加主槽的排洪和输沙能力作用明显，但该试验方案的主要问题是：河道模型是按现行河势平移制作的，难以在现实河道中进行实施；试验河段增强了输沙能力，对下游河段造成的不利影响和工程布局对滩槽水沙交换的影响等尚需要进一步研究；试验河段河床冲刷剧烈，回流淘刷严重，工程出险比较频繁，防守重点不突出，给抢护带来极大困难，易溃坝导致“滚河”，河势可能发生根本性改变。另外，双岸整治尚不能有效、合理地利用现有工程。因此，按照目前的研究成果，双岸整治方案还不能应用于工程实践。

3.2现行微弯型河道整治方案评价

（1）微弯型整治方案能够满足防洪要求。微弯型方案布设的河道整治工程不仅能适应中水河势，而且对大水和小水河势均有一定的适应性，同时，中水整治的河槽水深较深，有利于输水输沙。另外，河道整治仅修建凹岸工程，留有足够的排洪宽度，大洪水漫滩后，两岸工程之间的过流量仍能占全断面的70%或更多，从而避免恶性险情的发生。这在1982、1996年洪水中均得到了验证。

（2）微弯型整治方案不会造成艾山以下窄河段的泥沙淤积。造成艾山以下窄河道淤积的是流量小于2000m3/s的小水，当流量大于2000m3/s（单宽流量大于5m3/s）后，窄河道呈现多来多排的输沙特性。如果流量大于3000m3/s，河道将具有更强的输沙能力。按照目前的河道整治方案，游荡型河道经过整治后，还属宽浅型河道，对进入下游窄河段的水沙条件不会造成明显变化；中水流量条件下，由于小浪底水库的调水调沙，中水流量历时增长，因此整个下游河道都将发生冲刷。

（3）微弯型整治方案对小浪底水库运用后的适应性。在现状工程布置较完善的河段，河势变化基本在工程控制范围内，随着工程的进一步配套，河势将更加稳定，如东坝头—高村河段等；在清水冲刷期，对丁坝的根石及滩地坍塌影响较大，现有工程中已经过洪水冲刷且根石较深的，险情会较少，基础浅的工程及新修工程，将发生根石坍塌、墩蛰等险情；在工程尚不完善的河段，河势变化频繁，如九堡—柳园口河段。

（4）微弯型整治方案能够达到河道整治的目的。实践表明，按微弯型整治方案布设整治工程可以达到强化边界条件，归顺中水流路，缩小主流游荡范围，控制河势，减小“横河”、“斜河”、“滚河”的发生几率，护滩保堤的目的。

综上所述，目前黄河下游采取的微弯型整治方案总体上是可行的，小浪底水库运用后为下游河道整治提供了新的水沙条件，进一步配套、完善现有的河道整治工程，就能适应小浪底水库运用后清水冲刷带来的不利影响。

3.3河道整治方案的选择

通过以上分析看出：微弯型整治方案能够满足下游防洪需要，并且基本不会增加艾山以下河段的河道淤积；通过对现有整治工程布局进行适当调整、完善和配套，能够适应小浪底水库运用后下游水沙条件的变化。同时，在微弯整治的各类工程措施选择、工程结构设计及施工等方面也积累了丰富的经验。因此，在对微弯型整治方案和双岸整治方案进行比较分析的基础上，推荐黄河下游游荡型河道治理方向按照中水流路进行整治，今后的河道整治主要采用微弯型整治方案，对利用单岸整治措施不能有效控制河势的局部河段，辅以双岸整治措施加以完善。

4 河道整治方案主要参数

整治流量、整治河宽和排洪河槽宽度是河道整治方案的主要参数。这些主要参数的确定，需要考虑黄河的洪水、泥沙特点及河槽的冲淤变化等情况。

4.1整治流量

整治流量的确定既要考虑黄河整体的水沙特性，又要考虑年内不同季节进入黄河下游的水沙特点，还要考虑治理河段内入黄支流的来水情况及不同河段河道的边界条件等因素。黄河下游采用第一造床流量为整治流量，即用平槽流量作为控制流量以控制中水流路河槽。根据小浪底设计水沙系列，通过平滩流量法、最大输沙率法并结合实体模型试验等资料分析，整治流量在3000~5000m3/s范围内。

另外，河南黄河河务局在1993年提出用最大水量及最大输沙量法计算造床流量。此法克服了最大输沙率法中比降精度不高的缺陷，根据花园口水文站实测资料，用该法计算出的造床流量为3000m3/s。

黄河下游游荡型河道整治的整治流量是河道整治规划中的关键技术参数，其值的确定涉及到河道整治效果及防洪安全。黄河下游的整治流量在20世纪60年代初期为8000m3/s左右，80年代初期降为5000m3/s，在1999年的规划中考虑小浪底水库的运用，整治流量又降为4000m3/s，因此根据黄河水沙变化情况及黄河情况复杂等因素，考虑小浪底水库调水调沙运用时，控制下泄流量2600m3/s和3700m3/s的要求，通过有关分析计算，综合考虑整治流量仍取4000m3/s。

4.2整治河宽

整治河宽是指与整治流量相应的直河段的水面宽度的期望值。对黄河下游而言，整治河宽有别于实际河宽，是个虚拟值。为了确定整治河宽，通常需要分析整治河段内主要水文站断面在整治流量条件下的河道水面宽度，在此基础上，再考虑汇入支流及上下游河段协调等其他因素后综合确定。

根据以往的统计资料，游荡型河段在3000~5000m3/s流量时，花园口及夹河滩两水文站断面的水面宽度均为500~1200m，处在游荡型与过渡型交叉的高村水文站断面的水面宽度为500~900m。近些年来，由于小流量造成河槽泥沙淤积，使得高村水文站断面的水面宽度略有增大。经过系统整治后的孙口站水面宽度只有600m左右。因此整治流量在3000~5000m3/s时，与之相应的顺直河段（或称过渡段）的河宽在游荡型河段内为800~1200m。

整治河宽与整治流量关系密切。1999年以前，整治流量为5000m3/s，相应整治河宽为1200m。本研究取整治流量为4000m3/s，相应整治河宽确定如下：伊（洛）河口以上河段取800m，伊（洛）河口—高村河段整治河宽取1000m。

4.3排洪河槽宽度

排洪河槽宽度简称排洪河宽，其定义为：按照规划进行河道整治后，一处河道整治工程的末端至上弯整治工程末端与下弯整治工程首端连线的垂直距离，称为该处河道整治工程的排洪河宽。

确定新建工程位置时，左右岸非连续性布置的河湾工程之间最小距离（即排洪河宽）必须满足排洪和淤滩要求。排洪河槽宽度的确定主要依据各控制水文站主槽平均单宽流量的大小计算得出。在分析主要水文站洪水时的单宽流量资料和统计目前整治效果比较好的铁谢—大玉兰河段排洪河槽宽度资料后，认为黄河下游游荡型河段的排洪河槽宽度在2~2.5倍整治河宽之间比较合适。

根据1950年以来几场大洪水时花园口和高村两水文站实测的滩槽流量分配情况，发现在较大洪水时河道一般大范围漫滩，但主槽仍为排洪的主要通道。例如花园口站洪峰流量为10000~16000m3/s时，主槽排洪量占全断面的90％左右，排洪主河槽宽度为1.0~1.4km；高村站在整治后断面变得窄深，当洪峰流量为10000m3/s时，主河槽宽度700m以下仍能过流70％以上。因此黄河下游游荡型河段排洪河槽宽度应比以往的“不小于2.5km”适当降低，考虑到目前控导工程高程不一，漫滩流量也各不相同，以及超标准洪水和主流游荡摆动范围对排洪宽度的要求，本研究对黄河下游游荡型河道排洪河槽宽度原则上按不小于2.0km考虑。

5 结语

随着黄河治理开发的不断深入，上游来水来沙条件的变化将是十分复杂的，另外目前对河道特性的认识也有一个不断深化的过程，因此在今后黄河下游游荡型河段河道整治工程建设过程中，还需要加强跟踪研究，注重原形观测和分析，不断总结经验，及时完善整治方案，使整治工程更好地发挥作用，从而有力地保障黄河下游的防洪安全。

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