清水下泄下游河道冲淤特性与演变特性(1)程力(3)

清水冲刷期河势变化特点与险情

在能量消散过程中，任何的具能体总是遵循这样规律，将它所具有的位能以最快的速度、最短的时间、最大的能量消散率消散，从而达到最稳定状态。游荡性河道的河势变化同样是能量消散规律在起主导作用。由于游荡性河道河槽极为宽浅，河槽对水流的约束作用弱，因此在洪水期改道时形成的河槽总是顺直的，沿着最大比降方向流动，这就是洪水期河势趋直的原因所在；至于河流的弯曲，则是由于受边界条件的制约而形成的，如控导工程的挑流作用，弯曲性河槽的约束作用等。

游荡性河流普遍存在着“大水趋直、小水坐弯”的河势变化规律，小水坐弯是由于河床局部边界条件对水流的约束与控导作用的结果。如由于水流与泥沙的相互作用，形成犬牙交错的边滩，先造成主流动力轴线的弯曲，随之发生一岸坍塌和另一岸的淤积，形成凹岸与凸岸之分，逐渐形成弯曲的流路。

但是并非所有在枯水期产生主流弯曲的河流都能形成稳定的弯曲性河道，主要是河槽形态不同对水流的约束作用不同；游荡性河道河槽宽浅对水流约束作用差，因此造成游荡性河道河势变化的随机性，使得河势的发展很难预估。当洪水试图沿着最大比降方向流动时，遇到阻水和挡水物时被迫改变流向，当水下的边界条件无法预先知晓时，河势变化则呈现随机性。但是由于流量大小不同，水流所具有的动能不同及水位高低不同，河床对水流的约束作用也不同，河势变化又呈现出一定的规律性，如小水河势顶冲点会上提，大水河势顶冲点会下挫。

从1960~1964年和1981~1985年高村以上游荡河段河势变化的实测资料分析可知，游荡性河道在清水冲刷期的河势变化同样具有复杂性、随机性和相关性的特点，工程着溜点上提下挫、变化无常，河势变化“一弯变、弯弯变”。在洪水期，由于河槽对水流的约束作用弱，河势易出现突变；在落水期，水流归槽后，河势受局部地形胶泥嘴等耐冲体的控导，易坐死弯，形成“横河、斜河”使平工出险。如1964年汛期发生在花园口东大坝处的重大险情，横河顶冲191坝，抢险抛石量达11900m3。

边界条件的变化会使河势的发展受到限制，近年来大量控导工程的兴建限制了游荡范围。由于河槽的逐渐冲深，滩槽差的加大，平滩流量增加，主流只能在河槽内游荡摆动，不会出现在二级悬河普遍存在的情况下，因平滩流量小，洪水漫滩后突然改道，另择捷径，大幅摆动的情况。但主流的摆动会造成滩地的大量坍塌，使河槽更趋宽浅，河势失去控制，原有的控导工程不靠流，流路发生重大改变，造成在控导工程间钻裆的危险河势依然可能出现。

在来水丰、来沙少的1981年至1985年，游荡性河段严重的险情明显增加，最典型是化工、大玉兰工程的钻裆险情与北围堤严重险情（见图5-4）。由于1982年大水，8月2日小浪底站洪峰流量8520m3/s，主流河势趋中，没有入赵沟弯；加之1983年丰水，流量常在4000—5000m3/s，在赵沟下首靠河，化工控导工程尾部着流坐湾，引起大玉兰工程上首高滩坍塌后退，大玉兰工程受到抄后路的严重威胁。由此可见，在小浪底水库投入运用后，在河道冲刷过程中，遇到来水丰时，滩地坍塌坐弯，河势失控后，仍可能发生主流顶冲钻裆形成滩地坐湾、控导工程脱河严重的险情

综上所述，在近期黄河下游高村以上河段河道特性不可能得到很大改变之前，在新的水沙条件下，河道会产生一系列的调整，企图与来水来沙相适应，但这需要相当长的时间，才能达到稳定。目前的河道整治工程要求是控制游荡范围、减少主流摆动幅度。游荡性河道按弯曲流路整治虽有较好的导流作用，但在河槽极为宽浅和只在凹岸修建工程的条件下，若入流条件得不到有效的控制，在高村以上河段工程长度达90%的情况下，规划的流路很难达到预期的整治目标，流路仍无法稳定。

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