黄河下游畸形河势现状及对策

万强　李军华　夏修杰　董其华　张向萍

摘要：黄河下游在长期小水作用下产生一些畸形河势，通过分析原型以及黄河下游2017年洪水预报模型试验畸形河势演化发展情况，系统研究黄河下游游荡型河段4处畸形河段不同流量条件下河势变化特点及规律。结果表明：目前形成的4处典型畸形河势发育尚不充分，在中常洪水下发生自然裁弯的概率较小;开仪、裴峪河段4 000 m3/s流量释放2d左右可以使该河段畸形河势得到初步改善，但畸形河势完全消除需要的洪水量级较大，依靠目前小浪底水库泄放中常洪水的水动力改善畸形河势并不现实，可采用挖河疏浚一泥沙资源利用一河道整治工程有机结合的方法归顺河势。

关键词：畸形河势;实体模型：洪水;黄河下游

中图分类号：TV852;TV882.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j .issn.1000- 1379.2019.04. 003

1 近期黄河下游河道的典型畸形河势

对近期黄河下游河势持续跟踪发现，有一部分工程对近些年的小流量过程不太适应。黄河下游河道整治工程是按照设防4 000 m/S流量设计的，但是黄河下游大部分时间流量只有1000 m/s左右的小水過程，小水游荡冲击滩区，产生诸多畸形河势，进而影响两岸滩区居民生产生活安全。

目前黄河下游游荡型河段有开仪一赵沟、裴峪一大玉兰、东安一桃花峪、三官庙一韦滩4处较为典型的畸形河势。①开仪一赵沟畸形河势产生的原因主要为上游工程对持续多年小水送流不力，造成小水在工程前坐弯，凸岸不断前进，凹岸不断后退;②裴峪工程基本脱河，河槽在下首下败坐弯，形成正在发展中的畸形河湾，目前不断有右岸大片滩地被切人河道，下游大玉兰工程顶冲迎流位置不断下移，大玉兰工程的人流角几乎达到90°，形成顶冲：③东安工程送流不力，使水流未能送达桃花峪工程，在送流半程改向东北，受北岸滩地阻挡，大河主流沿桃花峪大桥轴线折回右岸，水流呈90°直冲桃花峪工程，形成了S形的畸形河湾，并对桃花峪工程下游的河势造成影响：④九堡以下河段，由于三官庙工程送流较弱，不能使韦滩工程有效着流，因此工程难以发挥控导作用，使主流在韦滩前向左岸坐弯，现场勘查发现三官庙工程前滩地的黏性土层抗冲刷能力较强，该河段流路的自然调整还需较长时日。

2 畸形河势调整对水沙过程的要求

2.1 原型畸形河湾调整情况

畸形河势发生调整裁弯，需要有利的来水来沙条件。根据历年黄河下游畸形河势自然裁弯的统计，黄河下游畸型河势自然裁弯、归顺流路基本发生在洪水期，流量范围为2 250-8 480 m/s.发生自然调整的畸形河湾弯曲系数一般为1.6-7.1。2000年以后发生的自然裁弯现象均在黄河调水调沙期间。一般情况下，弯曲系数越大，发生自然裁弯的概率越大。目前的几个典型畸形河湾弯曲系数见表1，河湾发育尚不充分，在中常洪水下发生自然裁弯的概率较小。

2.2 模型试验中畸形河势调整情况

根据2017年黄河下游洪水演进预报模型试验‘1]，对开仪、裴峪、桃花峪、韦滩4处畸形河势演变情况进行分析。

（1）开仪一赵沟河段（见表2）。初期（15 h）的3 000 m/s左右流量持续时间较短，对该河段畸形河势改善不明显：持续52 h的4 000 -4 500 m/s流量后，畸形河势有所改善;对畸形河势改善作用最为明显时段为持续96 h约8 000 m/s的流量过程。

（2）裴峪河段（见表3）。初期直至涨峰过程中，当流量达到3 882 m/s后，在该流量级下持续时间达37 h后，畸形河势依然没有明显变化：当流量达到4 576 m/s时，畸形河势开始调整，水面宽度扩大;流量涨到8 313 m/s，持续时间达到96 h以上时，河槽形态发生较大调整，畸形河势明显改善。

（3）东安一桃花峪河段（见表4）。畸形河势改善作用最为明显的时段为10 000 m/S以上流量过程：畸形河势发生、发展、消失的影响因素众多，该河段受桃花峪黄河大桥桥下地质条件的影响较大。

（4）三官庙一韦滩河段（见表5）。同上游3处畸形河势类似，对畸形河势改善作用比较明显的时段为10 000 m/s以上流量过程，洪水持续时间约100 h后，畸形河湾得以消除：能够使河势完全归顺，需要8 000m3/s以上洪水持续冲刷约90 h，韦滩工程才可发挥控导作用，4 000 m/s以下水流对改善河势意义不大;原型河段三官庙以下河段滩地存在大量胶泥层沉积，河势演化存在诸多不确定性。

综上所述，黄河下游典型畸形河势在2017年洪水预演试验中所反映出的演化特征，开仪、裴峪河段4 000 m/s流量释放2d左右可以使畸形河势得到初步改善：桃花峪和韦滩河段洪水量级应达到6 000 m/s.连续冲刷2d，畸形河势可得到初步改善（见表6）。

3 挖河疏浚、泥沙资源利用、河道整治工程有机结合对理顺河势的作用

目前条件下小浪底水库释放的洪水量级一般属中常洪水，完全靠水动力改善黄河下游的畸型河势，一是水量不允许，二是即使水量满足，也不符合水资源高效利用的要求。

为了疏导稳定河槽、规顺河势、加固堤防，黄委于1997年、1999年分别选择黑岗口至柳园口河段、王庵至古城河段作为游荡型河段挖河固堤试验河段进行了规划设计。借助实测资料分析，黄科院系统研究了黄河下游畸形河湾的形态、成因以及危害，先后开展了“黄河下游大张庄至柳园口河段挖河固堤模型试验”[2]、“2000年河南王庵至古城河段挖河模型试验”[3]和“黄河下游宽河道挖河机理及方案研究”[4]：2005年进一步开展了黄河下游宽河道挖河机理及方案研究，利用概化模型对裁弯比3-7、开挖断面比1/10 -1/30、人流角度0° -25°及不同水沙条件下的人工挖河效果进行了系统的定量研究，认为科学利用河流动力学原理、采用人工挖河裁弯来调整畸形河势十分必要，且成效显著。2005年通过人工裁弯解决大宫一王庵畸形河势的过程，就全面印证了上述结论。

黄科院曾经开展了“黄河下游畸形河势形成机理研究”，认为：黄河特殊的來水来沙特性、典型的泥沙沉积规律，决定了河道内胶泥层的存在是不可避免的：长期的小水过程不仅会造成畸形河势的出现，还会进一步加剧畸形河势的发展。然而，随着社会经济的快速发展，黄河水资源紧缺的形势会更加严峻，单纯依靠水库调节、依赖水动力作用来治理、归顺畸形河势是不现实的，因此当时提出“小浪底水库运用初期游荡型河道整治应与挖河固堤相结合”。目前，随着国家生态战略的深入推进，更应强化挖河疏浚、泥沙资源利用、河道整治工程有机结合对理顺河势的作用，既可以疏浚河道，又能实现泥沙的资源利用，充分利用小浪底水库下泄水流含沙量较小、河床发生冲刷这一有利时机，高效理顺畸形河湾，促进河势的稳定。黄河下游游荡段这4处畸形河势均可以采用类似的方法改善河势，而且将这一工程措施常态化，可以收到事半功倍的效果。

4 结语

（1）近期黄河下游河势有相当一部分工程对近些年的小流量过程不太适应，河道工程对水流的控导效果减弱。在长期小水作用下，产生一些畸形河势，影响两岸稳定供水，危害灌区粮食安全。

（2）根据黄河下游典型畸形河势河段2017年洪水预演试验资料分析，开仪、裴峪河段4 000 m/s流量释放2d左右可以使畸形河势得到初步改善，畸形河湾恶性发展趋势得以扭转：桃花峪和韦滩河段洪水量级应达到6 000 m/s.连续冲刷2d.畸形河势可得到初步改善。但是，完全消除畸形河势需要的洪水量级较大，目前条件下小浪底水库泄放的洪水量级一般属中常洪水，完全靠水动力改善黄河下游的畸形河势，一是水量不允许，二是即使水量满足，也不符合水资源高效利用的要求。目前形成的4处畸形河势发育尚不充分，在中常洪水下发生自然裁弯的概率较小。

（3）黄河下游游荡型河道整治应与挖河疏浚、泥沙资源利用有机结合，既可以疏浚河道，又能实现泥沙的资源利用，充分利用小浪底水库下泄水流含沙量较小、河床发生冲刷这一有利时机，高效理顺畸形河湾，促进河势的稳定。目前的4处畸形河势均可以采用类似的治理措施。

参考文献：

[1]曹永涛，夏修杰，万强，等.2017年黄河下游小浪底至陶城铺河段洪水预演实体模型试验[R].郑州：黄河水利科学研究院，2017：31-32.

[2] 江恩慧，张红武，张林忠，等，黄河下游大张庄至柳园口河段挖河固堤模型试验报告[R].郑州：黄河水利科学研究院，1998：15-16.

[3] 江恩慧，陈书奎，张林忠，等.2000年河南王庵至古城河段挖河模型试验报告[R].郑州：黄河水利科学研究院，2000：18.

[4]江恩慧，张林忠，符建铭，等，黄河下游宽河道挖河机理及方案研究报告[R].郑州：黄河水利科学研究院，2004：36-37.

【责任编辑许立新】