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二、河道形态变化

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黄河下游〖河道形态〗变化,主要取决于来水来沙条件与河床边界条件之间相 互制约的作用与演变进程,河口状况对泺口以下河道也有一定的影响。 (一)河湾〖曲折系数〗 黄河下游河道平面形态相对来说比较顺直,曲折系数远小于长江的上下荆江河 段。河湾曲折系数与流量存在反变关系,即小水坐湾,大水趋中,陶城铺以上较以 下河段更为明显。曲折系数增大,河道变弯曲,曲折系数减小,河道趋顺直。 历年曲折系数变化如下表。 表3.5 〖山东黄河〗各河段河湾〖曲折系数〗变化表 表3-5山东黄河各河段河湾曲折系数变化表 ┌──────┬──┬──┬──┬──┬──┬──┐ │年份河段 │1855│1890│1925│1934│1949│1957│ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │刘庄至陶城铺│1.17│1.11│1.33│1.26│1.15│1.27│ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │陶城铺至泺口│1.20│1.21│1.21│1.21│1.21│1.18│ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┤ │泺口至利津 │1.27│1.23│1.13│1.15│1.15│1.13│ └──────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┘ (二)横断面 山东河段〖横断面〗多为复式〖河槽〗,有主槽及二级滩地,少数河段河槽紧 靠险工或山头,形成单式河槽,如鱼山与姜沟山、艾山与外山、曹家圈与王庄、胡 家岸与沟阳家、宫家与麻湾等处,两岸堤距仅500-600米。高村以上河段横断面变 化以侧向移动为主,主槽断面宽浅,深泓点摆动幅度大,在涨水过程中,河宽增加 较快,平均水深变化不大。陶城铺以下弯曲性河段,因河势受到控制,横断面侧向 移动幅度不大,但纵向冲淤变化比较明显。受工程约束大的河弯,发育受到限制, 随着流量的增大,主要是通过增加水深来满足所需过水断面;受工程约束小的河弯, 随着流量的加大,河道断面侧向展宽,但水深比宽增加快,断面趋于窄深,主槽位 置仍在凹岸,深渝点无显著位移。直河段横断面水深增加的速度低于河槽展宽的速 度,断面趋于宽浅,在展宽的同时,河槽伴有大幅度淤积。高村至陶城铺河段,横 断面变化同时具有上述两方面的特点,汛期前后主槽位置有较大摆动,随着流量上 涨,河槽以纵向变形(刷深)为主。宽河段滩槽有较大的滞洪削峰作用。 (三)纵剖面 黄河下游河床冲淤变化,集中表现为〖纵剖面〗的调整。铜瓦厢决口改道后, 陶城铺以上河段经过漫流淤积和筑堤后的造床淤积,下段经历冲刷转为淤积,又逐 渐变为地上河。经过长时期的河床演变调整,纵剖面形成一条下凹形曲线,淤积抬 升的速度表现为中段大,两头小,纵剖面的下凹度逐渐减小。 (四)河相关系 黄河是冲积河流,在一定来水来沙与边界条件下河床自动调整它的坡降及断面 形态,以求保持相对稳定。在这种输沙相对平衡情况下的上述各因素之间的函数关 系即“〖河相关系〗”。由于来水来沙条件及受边界(工程)作用影响不同,各河段 的河床水力、几何形态如比降、河宽、水深、流速等,也要发生相应的变化。一般 情况下,当河床淤积,宽深比(即√B/H,B为河宽,H为平均水深)将加大, 滩槽高 差将减小,深泓点摆动幅度也会增加;当河床冲刷,则有相反的变化。 1960年以前,中水河槽较窄。1960-1964年三门峡水库采取蓄洪拦沙方式运用, 河槽有所展宽;70年代由于几种原因来沙较多,主槽仍为淤积,河相宽浅。1982年 以后来沙相对有所减少,河相也有所改善。据历年各大断面统测资料,对宽深比、 滩槽高差及深泓摆幅的变化情况分述如下: 1.〖东坝头〗至〖高村〗河段。〖宽深比〗大致为15-35,自上而下各断面逐 渐减小。50年代与60年代初变化不大,1965~1980年逐渐增大,1978年前后达到最 大值,1981年以后逐渐减小。 随着河道的冲淤变化,河相关系中的〖滩槽高差〗也相应发生变化,至1973年 前后,由于生产堤的影响,主槽淤积速度大于滩地淤积速度,滩槽差出现负值,即 “槽高滩低”,形成二级悬河。其差值大致为一1.0米左右, 高村站平槽流量降为 4000立方米每秒左右。1980年以后,主槽冲刷,滩槽差情况有所好转,平槽流量接 近6000立方米每秒。 各断面主槽〖深泓点〗年平均摆动强度东坝头至高村河段远大于高村以下河段, 随着河道冲淤,〖摆幅〗有剧烈的变化。50年代摆幅较大,1960-1964年河道冲刷, 摆幅有所减小。1965-1973年三门峡改建期间摆幅增至最大。1974年以后由于来水 来沙状况及河道的工程约束作用逐渐增强,除油房寨断面外,其它几个断面摆幅有 所减小。各断面深泓点最大摆幅与两岸生产堤(或一岸是生产堤、 一岸是护滩控导 工程)之间的距离很相接近(见表3-6)。 表3-6〖东坝头〗至〖高村〗河段〖主槽〗〖深混点〗最大〖摆幅〗表 表3-6东坝头至高村河段主槽深泓点最大摆幅表 ┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬──────┐ │站别 │东坝头 │禅房 │油房寨 │马寨 │杨小寨 │河道 │ ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┤ │两岸生产堤│5250 │6560 │5800 │4450 │4450 │2990 │ │相距(米) │ │ │ │ │ │ │ ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┤ │最大摆幅 │4247 │5852 │5530 │4294 │4203 │2192 │ │(米) │ │ │ │ │ │ │ ├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────┤ │出现时段 │1965~1973│1965~1973│1974~1980│1965~1973│1974~1980│.1965~1973 │ └─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴──────┘ 2.〖高村〗至〖利津〗河段。〖宽深比〗沿程变化是上大下小,陶城铺以上多 数在15左右,最大为35.8(彭楼断面);陶城铺以下多数在5左右,最大为15.6, 最 小为2。三门峡水库建成前宽深比较小,水库建成后逐渐加大,1964 年河床下切后 又有所减小。1969年以后,河槽淤积较多,又逐渐增大,至1974 年达最大。 经过 1975年后的几次大水年,宽深比又有所减小(见表3-7)。 〖滩槽高差〗的变化,自上而下递增,陶城铺以上一般为1~3米,个别弯道 ( 苏泗庄断面)附近有的达5米以上,陶城铺以下逐渐增大,一般为2~6米,多数为 5 米左右,泺口断面有时达9米以上。滩槽差的变化是由主槽、滩地冲淤变化而引起, 与断面形态和边界条件有关。弯道部分河道窄深,滩槽差一般较大,直段河道宽浅, 滩槽差一般较小。1954年滩槽差较小,经过1958年洪水后,滩地普遍淤积,滩槽差 加大,1964年主槽普遍下切,滩槽差继续增大。1969年以后由于主槽严重淤积,滩 槽差又大幅度减小,孙口以上个别河段出现“悬河中的悬河”。经过1975年以后几 次大水年份,滩槽差又有所增加,陶城铺以下河道更为明显。 主槽深泓点摆动幅度和强度是自上向下递减,陶城铺以上最大摆幅多在1000米 以上,最多达2000米(彭楼断面),年摆动幅度多数为200-600米/年,最大为 1500 米/年(高村断面)。陶城铺以下最大摆幅在500米以内,一般为100-200米。 表3-7高村至利津断面宽深比、滩槽差、深泓点摆动情况表 ┌──────┬─────┬─────┬─────┬────────────────┐ │断面名称项目│平滩河面宽│宽深比 │滩槽差 │深泓点摆动 │ │ │(米) │B/H │(米) ├────┬────┬──────┤ │ ├──┬──┼──┬──┼──┬──┤最大摆幅│摆动强度│最大摆动 │ │ │最大│最小│最大│最小│最大│最小│(米) │(米/年) │强度(米/年) │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │高村 │2110│500 │31.7│7.01│2.70│0.55│1878 │611 │1503 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │苏泗庄 │1200│530 │14.7│4.5 │5.62│0.68│708 │89 │549 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │彭楼 │1900│930 │35.8│9.9 │3.33│0.53│1962 │184 │1081 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │杨集 │1950│500 │31.4│5.4 │4.71│1.43│1950 │650 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │孙口 │1520│467 │21.1│5.3 │3.85│0.77│1406 │176 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │路那里 │1550│560 │26.0│3.2 │7.71│0.70│1331 │666 │1288 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │陶城铺 │ │368 │ │2.6 │ │ │ │109 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │黄庄 │560 │ │7.5 │ │4.96│2.43│427 │ │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │南桥 │910 │540 │15.6│5.9 │4.56│1.74│449 │449 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │艾山 │484 │340 │5.4 │3.4 │5.37│3.59│301 │301 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │官庄 │590 │405 │8.4 │2.5 │8.14│2.77│157 │52 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │水牛赵 │450 │360 │5.9 │2.4 │7.50│2.75│175 │29 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │泺口 │320 │270 │5.3 │1.7 │9.67│2.81│142 │47 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │霍家溜 │440 │226 │7.8 │1.9 │7.16│2.01│159 │40 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │刘家园 │548 │468 │8.8 │3.6 │5.97│1.57│187 │16 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │杨房 │1020│330 │13.6│2.7 │6.15│1.35│778 │52 │205 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │兰家 │780 │405 │9.84│2.4 │6.94│1.12│448 │149 │414 │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │道旭 │500 │300 │8.1 │2.5 │6.18│1.44│304 │152 │ │ ├──────┼──┼──┼──┼──┼──┼──┼────┼────┼──────┤ │利津 │605 │490 │9.5 │4.4 │5.50│1.82│451 │226 │448 │ └──────┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴────┴────┴──────┘