改造宽浅游荡河道的途径与输沙流量(1)程力学

摘要：冲积河流的特性取决于流域因素，来自流域的长期水沙条件，决定了河槽的形态和比降，及河床组成。不同河流的来水来沙条件组合不同，塑造出不同的河槽形态和比降，从而决定了水流的强弱，形成不同的输沙特性，对于一定的河槽形态，小水淤积、大水冲刷分界流量是确定的。因此，来水来沙条件组合又决定河道的冲淤特性；不同的河槽形态对水流的约束作用不同，又形成不同的演变特性；河床组成的抗冲性与水流的强弱决定了河槽的稳定性，因此形成不同的河型。

关键词：游荡河道 改造途径 输沙流量

　　1 水流塑造河槽，河槽约束水流

冲积河流的特性取决于流域因素，来自流域的长期水沙条件，决定了河槽的形态和比降，及河床组成。不同河流的来水来沙条件组合不同，塑造出不同的河槽形态和比降，从而决定了水流的强弱，形成不同的输沙特性，对于一定的河槽形态，小水淤积、大水冲刷分界流量是确定的。因此，来水来沙条件组合又决定河道的冲淤特性；不同的河槽形态对水流的约束作用不同，又形成不同的演变特性；河床组成的抗冲性与水流的强弱决定了河槽的稳定性，因此形成不同的河型。河型的不同是多因素综合的结果，是河流演变、输沙特性的集中反映。河道的输沙特性与演变特性间存在着密切的联系，其原因是它们都受河槽形态的控制。不同河型的主要差别是因为它们具有不同的河槽形态，具有窄深河槽的河流，不仅输沙能力强，河道很少淤积，且河势受窄深河槽的约束，河道稳定，多年坐弯得以累计，可发展成弯曲性河流。而具有宽浅河槽的河流，不仅输沙能力低，河道强烈堆积，且宽浅河槽无法约束洪水期河势变化，受局部边界的影响经常产生“横河”“斜河”，发生游荡摆动，产生难以预料的河势变化和险情，对防洪极为不利。

游荡性河道以宽浅著称。由于河道宽浅使得河道输沙能力低；由于河道宽浅无法约束主流，经常造成游荡摆动，使平工出险，引水困难；由于河道宽浅，整治工程无法布置而难于整治，因此，从防洪、输沙减淤、河道整治控导河势等各方面都希望把游荡性河道治理成具有窄深河槽的规顺的河道。

2. 游荡性河道的形成[3，5，6]

游荡性河道的形成是流域长期来水来沙条件作用的结果。资料统计表明，当进入河流的水沙搭配用输沙率qs与流量q的指数关系表示时( )。不管多沙或少沙河流，m值小者形成游荡性河流,m值大者形成弯曲性河流。美国的一些河流m=3～4时，也形成具有窄深河槽( 式中的b=0.0～0.1)的弯曲性河流。m值的物理意义表示洪、枯水时的泥沙搭配情况。图7-1给出黄河主要干支流含沙量与流量间的关系说明m值的物理意义，图中的m¢=m-1。当各级流量挟带的含沙量相等时，m¢值为零；洪水时含沙量小于枯水含沙量时，m¢值小于零；洪水较枯水的含沙量相差越多，m¢值越大。m¢值大者表示河流的泥沙绝大部分靠高含沙洪水输送，而枯水时的含沙量很低。m¢值小时，小水带大沙，造成河槽强烈淤积，断面宽浅，输沙能力低，河床抬高、比降变陡，河道稳定性差，久而久之，形成目前的游荡性河流。而m值大的河流，由于绝大部分泥沙由洪水输送，通过滩淤槽冲塑造的窄深河槽，输沙能力强，加之枯水时含沙量低，河槽不仅不淤还会产生一定冲刷，使得窄深河槽得以长期保持，流域注入河流的泥沙能够顺利输送，可保持多年冲淤相对平衡，形成比降平缓稳定的河流，能使小水坐弯得以多年累积，最终发展成弯曲性河流。

游荡性河流具有比降陡、河槽宽浅、河床组成粗、抗冲能力差和河道输沙能力低的特点。黄河下游高村以上河段为典型的游荡河段，造成河段输沙能力低的主要原因是河槽极为宽浅。渭河、北洛河是黄河中游的主要支流，发源于粗沙产区。流量比黄河干流小，含沙量比黄河高，河道比降与黄河下游高村以上河段相近，但仍能形成比较稳定的弯曲性河流。其主要原因就是其来水来沙比较有利，由m值较大的水沙组成。流域的来沙主要由高含沙洪水挟带，枯水期流量小，含沙量低，使得高含沙洪水塑造的窄深河槽能够长期保持。根据资料统计，以日平均含沙量大于300kg/m3计，北洛河、渭河由高含沙洪水挟带的沙量

分别为72%和40%，有的年份高含沙洪水挟带的沙量达80%～90%，如1977年北洛河和渭河的来沙大于300kg/m3分别占89%和71.0%，枯水期含沙量很低常不足1kg/m3，而造成塌滩的低含沙洪水很少发生。北洛河在20～30年内才发生一、二次低含沙洪水。渭河下游低含沙洪水虽然发生的机会较多，但对河槽的破坏作用并不严重，每逢高含沙洪水发生时，均可使前期较宽浅的河槽形态得到调整，使窄深河槽得以维持。在这样水沙条件的控制下，形成较为窄深规顺的河槽形态，经常保持高效输沙状况。

渭河、北洛河下游河道的客观存在，为我们提供了改造黄河下游河道的实例，指出了黄河下游河道的治理方向，可作为今后长期治理的奋斗目标。

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