塔里木河中游河势演变分析

翟新博

(塔里木河流域干流管理局，新疆库尔勒，841000)

塔里木河是我国第一大内陆河，由于多泥沙、少束缚，河道变化较大。为了加强中游河道堤防工程建设，保障两岸群众生命财产安全，便于河水下泄，需对塔里木河河势变化进行研究探讨。

1 河道概况

塔里木河中游河段(英巴扎-恰拉)长398km，河道弯曲，泥沙淤积，河床不断抬升，致使中游洪水漫溢，无效耗水严重[1]。由于地理地质环境的差异，使得塔里木河中游河性也有很大的差异。各河段河道特征见表1。

表1 塔里木河干流中游河道特性

2 河道历史演变分析

2.1 分析方法

干流河道中游河势变化主要依据以下几组资料进行分析。第一组资料是黄河勘测规划设计有限公司编制完成的《塔里木河干流河道岸线利用管理规划》(2008年)；第二组资料是2002年由新疆测绘局、新建生产建设兵团设计院、黄河勘测规划设计有限公司测绘总队等单位完成的全数字立体地形图；第三组资料是由塔里木河流域管理局于2009年、2010年完成的河道横断面成果。三组资料各种地形、断面资料详细程度及相应的流量并不相同，对资料的可比性产生一定的影响，但通过干流河段河道横断面与2002年的数字立体地形图对照分析，套绘出中游河势变化图，结合现场踏勘情况，对近期河道的变化进行分析。

2.2 中游段历史演变分析

中游河汊众多，河曲发育，沼泽遍布，河流冲积物主要由细沙、粉沙和亚沙土组成，河床淤积严重。一旦河床沉积过高，洪水不能畅泄时，在凹岸或引水口决口，形成与主流大致平行的支流或全部水量倾泄到支流形成一条新主流[2](见图1)。

图1 塔里木河中游河道演变

3 河势变化分析

3.1 变化原因

塔里木河是著名的游荡性河流，近200年来南北两岸摆幅达80km～100km。北部受山前褶皱构造抬升，而使冲积扇平原向南延伸，且从植被条件看北岸好于南岸，迫使塔里木河南移；南部冲积平原又受冲积物和风积沙的堆高挤压，从地质条件分析南岸好于北岸，迫使河流北返，如此往返，造成塔里木河改道频繁[3]。历史上塔里木河改道的原因是多方面的，可以概括为五个字，即“淤”、“漫”、“窜”、“扒”和“截”，也就是自然和人为两种。一方面是河床冲刷和泥沙淤积造成主流改道；另一方面是人类随意扒口和堵坝，破坏原有河道形态和水流条件导致主流改道。比如中游段的乌斯满河，就是人为地扒口灌草冲刷而形成，造成塔里木河干流水量锐减，河道断流。

3.2 中游河道河势变化分析

英巴扎-恰拉为中游段，河宽50m～500m，滩槽高差1m～2m，属弯曲性河道。河道平面形态由一系列正反相间的弯道和介乎其间的过渡段衔接而成，具有蜿蜒蠕动的动态特征。其中英巴扎-乌斯满河口为中游的上段，属弯曲性河道。乌斯满河口-阿其河口为中游下段，属岔流漫溢河道。河槽宽度50m～300m，河道过流能力小，洪水漫溢滩洼地积水成湖，水量损失严重。局部河床冲淤变化剧烈，河湾发展迅速。

阿其河口-恰拉为双河道，北支为渭干河，南支为老塔里木河，两河于恰拉汇合。该河段位于塔里木河、渭干河、老塔里木河、孔雀河等多条河流的交汇部位，河流改道、河水漫溢极为频繁。该河段南临塔克拉玛干大沙漠，地势相对较高，地形起伏较大，局部较低处形成海子；北岸为新、老塔里木河，渭干河形成的河漫滩、沼泽等。该段河道近河处植被(胡杨、红柳等)稠密，至远处植被渐变稀疏。该河段的河弯由于地质及植被的影响，河弯有限制性河湾和自由河湾两种。限制性河湾受局部地质、植被条件的限制，水流以接近90°的角度顶冲河岸，然后急剧改变方向，又折冲对岸，这样的河弯不具备裁弯的条件，河弯蠕动发展缓慢，如英额巴扎、沙吉里克和赛耐克吾斯坦均属限制性河湾，这些河湾30年来变化缓慢。自由河湾发展不受限制，弯顶蠕动发展，据实测资料分析，弯顶年平均最大蠕动速度为50m/a，凹岸的最大坍塌速率为35m/a。河段的最大摆幅为3.8km，最小摆幅为2.3km，平均摆幅为3.0km。

由于上游的耗水导致水量减少，河道宽度逐渐缩窄，沙子河口以下，水量进一步减少，河宽进一步缩窄，河段蜿蜒于密灌、胡杨林及塔克拉玛干沙漠边缘的沙丘之间，不存在发育的弯曲型河道的平面外形[4]。2001年以后英巴扎-恰拉河段修建连续输水堤防，由于上游大部分河段没有修建输水堤防，汛期的大洪水仍然存在漫溢。因此，进入该河段的水量多年变化不大。由于输水堤防的作用，英巴扎-恰拉河段的沿程水量有所增加，为维护两岸生态，英巴扎-恰拉河段沿河两岸修建引水闸34座，引水量较大。

4 干流工程建设对河势变化影响分析

4.1 桥梁建设对河势变化影响分析

塔里木河干流共修建公路桥梁10座，桥梁修建后，受桥墩阻水的影响，桥位断面的水流流态及冲淤变化有明显的改变，如桥墩间水流流速增大，桥上游产生壅水，桥墩附近及下游冲刷剧烈等。大部分桥梁建设对河势影响不大，但有个别桥梁及跨河建筑物，主河槽孔跨较小，阻水严重，造成部分河道淤积严重。

4.2 分水、拦河枢纽建设对河势的影响分析

目前塔里木河干流修建有阿其河口分水枢纽、恰拉分水枢纽、乌斯满枢纽等，对枢纽上、下游河道冲淤及河势变化均有一定影响。枢纽上游由于全断面拦河，回水范围内将产生淤积，同时改变枢纽下游的来水来沙过程，造成下游河段淤积严重。

4.3 堤防工程对河势的影响分析

英巴扎-恰拉段，在2001年以后，两岸修建了输水堤防，堤距为3.5km～1km。由于两岸修建了众多的引水闸，流量沿程递减速率较大，据2000-2005年的实测资料统计，英巴扎多年平均为21.1亿m3，到恰拉断面为3.7亿m3，水流对河床的造床作用沿程减弱。河势变化对工程的影响主要是对堤防及引水闸(堰)的冲刷威胁，可根据来水来沙条件，及时观测河势的变化，对输水堤防及引水闸(堰)及时进行防护。

5 河势稳定性评价

塔里木河岸线受河势变化的影响，处于动态的变化过程。评价塔里木河中游岸线的稳定性，主要评价水流与河床、河岸的稳定性之间的关系，同时结合两岸工程现状、河岸组成、两岸的植被情况等，综合评价岸线的稳定程度。

5.1 冲积性河流稳定性评价

冲积性河流的综合稳定性主要取决于河床的纵向稳定和河岸的横向稳定性。若河床的纵、横稳定性小，则发展为游荡型河段；反之，则发展为弯曲型河段。

5.1.1 纵向稳定性系数

河床纵向稳定性系数以洛赫金数表示：

式中：d为床沙中径，mm；J为河道比降，‰；φ为河床稳定系数，φ愈大，河床愈稳定；反之，河床则不稳定。根据现场所取床沙的级配和现有断面实测资料，可知河床纵向稳定系数φ：塔里木河阿拉尔站φ=3.26；新其满站φ=2.81；英巴扎站φ=4.59。显然，这几个典型断面中，新其满站河床纵向最不稳定，阿拉尔站次之，英巴扎站河床纵向相对稳定。

5.1.2 横向稳定系数

河床横向稳定系数可以用枯水河槽宽度b与平滩河宽B之比表示：

结合典型断面实测资料可得断面横向稳定系数ψ(见表2)，ψ越大越稳定。由计算资料知，阿拉尔站ψ=0.18～0.25；新其满站ψ=0.13～0.32；英巴扎ψ=0.35～0.53。所以塔里木河干流新其满断面和阿拉尔断面在横向上较不稳定，英巴扎断面则在横向较稳定。

表2 塔里木河干流典型断面稳定指标

5.2 岸线稳定性评价

5.2.1 英巴扎-乌斯满河段

该河段为弯曲型河道，河流呈东西流向，有大小河弯46个，该河段在2001年以前属无堤防河段，汛期洪水到来时在广阔的河漫滩上无序漫溢，平面上漫溢可达20km～30km。该河段河势变化主要受两岸地质条件和植被条件的限制，河弯的发展和蠕动是河道平面演变的主要表现形式。该河段于2001-2003年陆续修建输水堤防，堤防修建后河势变化对工程的影响，主要表现在以下两个方面：其一是河势变化对塔里木河干流两岸修建闸(堰)的冲刷作用；其二是河势变化对堤防冲刷的威胁。经过几年的输水运行，依据河势的变化情况，该河段已修建护岸工程9处，保证了向下游输水的顺利进行，对河势起到了一定的控制作用。

该河段虽然局部主流线顶冲河岸，河床存在一定的摆动、变化，但限制性河弯较多，对河势有一定的控制作用，岸线冲刷、淤积程度较小。因此，该河段岸线为相对稳定。

5.2.2 乌斯满—阿其河口

经河势变化分析，乌斯满—阿其河口河段由于河道过流量小，水流对河床的造床作用减弱，经对历次河道地形图对比分析，河道基本没有变化。因此，该河段岸线相对稳定。

5.2.3 阿其河口—恰拉

阿其河口分水枢纽一般年份向北支渭干河分水0.3亿m3～0.4亿m3，剩余水量则通过南支老塔里木河向下游输送，由于水量很小，所以河岸线基本稳定。

6 结语

经对塔里木河干流中游河道特性及其演变分析可知，该段河岸线基本稳定，河道多呈弯曲具有游荡性特性，河床平面宽窄相间，窄段水流比较集中规顺，宽处河道宽浅，沙滩较多，岔道交织，水流湍急散乱，河势多变。为了给塔河的防洪整治提供一个安全的基础条件，并有利于沿岸水利工程(主要为取水工程)良性运用，应对本段河道进行河道整治(即中水整治)，以控制河床演变，稳定河势，提高河道的行洪能力，确保堤防安全。