早在20世紀30年代德國著名治河專家恩格思教授[1]，就指出黃河下游游蕩河道治理首先是固定中水河槽，其次是刷深河槽。他的治河主張得到眾人的認同。沈怡在評述各家治河主張時明確指出[1]：“因為種種病象均由河無定槽而起，所以如果要治河，必須首先使河槽穩(wěn)定”，并說“無論何人來治河，都必須這樣做”，可見具有穩(wěn)定的河槽是游蕩性河道的治理基礎(chǔ)的重要。目前黃河下游游蕩性河道治理已由減少游蕩范圍發(fā)展到穩(wěn)定流路的新階段，下游河道整治方法也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。改造寬淺游蕩河道為窄槽寬灘，窄槽用于輸水輸沙，寬灘用于滯洪滯沙。充分發(fā)揮洪水的造床輸沙作用，使河道減淤與穩(wěn)定流路、防止橫河、斜河產(chǎn)生，確保防洪安全緊密結(jié)合。

　　黃河下游高村以下河道通過整治，河勢基本得到控制。高村以上的游蕩性河道，由于河槽極為寬淺整治困難，是目前乃至今后黃河下游河道整治的重點。需要解決的主要問題：

　�。�1）整治工程設(shè)計要能有效的控導(dǎo)河勢，使規(guī)劃流路得到保證。不要因為入流方向和位置的變化，引起一灣變，灣灣變，造成眾多控導(dǎo)工程脫流，工程不斷的下延上接，甚至出現(xiàn)鉆襠等危險情況。

　　（2）防止小浪底水庫清水下泄后，下游河道重蹈三門峽水庫覆轍，即塌掉高灘淤出低灘，河道在擺動中下切，但因不能形成高灘深槽，而無法有效地控導(dǎo)流路，所以不能形成穩(wěn)定的河道。

　　（3）小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙運用，可以使洪水挾帶更多的泥沙，但不改變河槽形態(tài)，以提高輸沙能力，就無法充分利用下游河道在洪水期窄深河道泥沙多來多排的特性，從而達到更好的減淤和節(jié)省輸沙用水的目的。

　�。�4）調(diào)整因河道整治造成的流路過份彎曲，不利于排洪輸沙的局部阻水工程。

　　1、小浪底水庫運用為下游游蕩性河道進一步整治提供了條件

　�。�1）在小浪底水庫投入運用后，黃河下游花園口站百年一遇洪水為15700m³/s.發(fā)生1958年型22300m³/s的洪水，經(jīng)小浪底等水庫調(diào)節(jié)后花園口站洪峰流量也會小于10000m³/s[2].

　　（2）小浪底水庫投入運用不僅削減了洪峰，同時也使進入下游的水沙條件發(fā)生較大變化[3，4].在運用初期水庫要淤滿220m以下30億立方米堆沙庫容，才能利用洪水進行有效排沙，為此在水庫運用初期4～5年內(nèi)下泄清水，將造成高村以上河段大量沖刷，河道的泄洪能力也隨之增大。在以后的相機排沙運用期，平、枯水年水庫仍將蓄水?dāng)r沙運用，只有在洪水時才有排沙機會。在2002年研究河道整治時設(shè)計給出的進入下游的水沙搭配情況表明，有80%～90%的泥沙由流量大于2500m³/s的洪水輸送。因此適時進行調(diào)水調(diào)沙，可增大洪水的輸沙造床作用，減輕小水小沙造成的河道淤積及其對下游的防洪威脅。目前二級懸河普遍存在的情況下[3]，因平灘流量太小而造成“小水大災(zāi)”的不利局面，可以得到顯著、甚至是根本性的改變。

　　洪峰流量的減小和水沙搭配條件的變化，為游蕩性河道進一步整治創(chuàng)造了新的條件，水庫的調(diào)水調(diào)沙運用需要游蕩性河道整治配合，從而充分發(fā)揮小浪底水庫調(diào)水調(diào)沙的作用，進一步把高村以上河段治理成窄深、歸順、穩(wěn)定的河道。

　　2、游蕩性河道河勢變化規(guī)律、河型轉(zhuǎn)化條件

　　2.1 水流塑造河槽，河槽約束水流，河型轉(zhuǎn)化條件 沖積河流的特性取決于流域因素[5，6]，來自流域的長期水沙條件，決定了河槽的形態(tài)和比降，及河床組成。不同來水來沙條件組合的不同，塑造出不同的河槽形態(tài)和比降，從而決定了水流的強弱，形成不同的輸沙特性。對于一定的河槽形態(tài)，小水淤積、大水沖刷分界流量是確定的。因此，來水來沙條件組合又決定河道的沖淤特性；不同的河槽形態(tài)對水流的約束作用不同，又形成不同的演變特性；河床組成的抗沖性與水流的強弱決定了河槽的穩(wěn)定性，因此形成不同的河型。河型的不同是多因素綜合的結(jié)果，是河流演變、輸沙特性的集中反映。河道的輸沙特性與演變特性間存在著密切的聯(lián)系，其原因是它們都受河槽形態(tài)的控制。不同的河型的主要差別是因為它們具有不同的河槽形態(tài)，具有窄深河槽的河流，不僅輸沙能力強，河道很少淤積，且河勢受窄深河槽的約束，河道穩(wěn)定，多年小水坐彎得以累計，可發(fā)展成彎曲性河流。而具有寬淺河槽的河流，不僅輸沙能力低，河道強烈堆積，且寬淺河槽無法約束洪水期河勢變化，經(jīng)常發(fā)生切灘整直河勢，產(chǎn)生難以預(yù)料的河勢變化和險情，具有隨機性，對防洪極為不利。

　　2.2 游蕩性河道河勢變化機理 在能量消散過程中，任何具能體總是遵循這樣的規(guī)律，將它所具有的位能以最快的速度、最短的時間、最大的能量消散率消散，從而達到最穩(wěn)定狀態(tài)。游蕩性河道的河勢變化同樣是能量消散規(guī)律在起主導(dǎo)作用。由于游蕩性河道河槽極為寬淺，河槽對水流的約束作用弱，因此在洪水期改道時形成的河槽總是順直的，沿著最大比降方向流動，這就是洪水期河勢趨直的原因所在；至于河流的彎曲，則是由于小水期受河床上犬牙交錯邊灘條件的制約，而被迫沿著彎曲的流路流動。

　　3、游蕩性河道整治必須雙岸同時進行

　　目前的一岸整治方案，在控制游蕩范圍、歸順河勢方面起到了一定的作用。但在小浪底水庫投入運用后，根據(jù)三門峽水庫下泄清水的經(jīng)驗和對小浪底水庫運用方式的研究，高村以上游蕩性河道將發(fā)生強烈沖刷，河槽仍很寬淺散亂，無法穩(wěn)定。

　　3.1 游蕩性河道特性 其一游蕩性河道特性是沖積河流中具有比降陡，河床極為不穩(wěn)定的特性。游蕩性河流就像在比降陡的地形條件下沒有興建跌水的不穩(wěn)定渠道。其二是河槽極為寬淺，隨著流量的增加寬深比B/h值增大。黃河干支流典型水文站實測流量與寬深比B/h值間的關(guān)系表明，對于游蕩性河段而言，隨著流量的增大B/h值增大，窄深河槽卻相反，隨著流量的增大B/h值減小。前者定義為寬淺河槽，后者定義為窄深河槽。它們具有完全不同的演變特性，也是形成不同河型的根本原因。在小浪底水庫投入運用后，床沙組成雖然由0.1mm增加到0.2mm，但起動流速沒有增加，均處在最容易起動范圍內(nèi)。因此由于游蕩性河道其固有原因，比降陡、河床組成易沖，在來水較清的情況下，河床仍很不穩(wěn)定。

　　3.2 1960～1964年與1980～1985年下泄清水期實測情況 根據(jù)歷史資料分析，三門峽水庫1960年9月至1964年10月下泄清水時，在高村以上河段塌灘280km²，平均塌灘寬度1000m.其中，花園口至夾河灘河段塌灘最嚴重，平均塌灘寬度1181m，其中柳園口至古城河段平均塌灘寬度達2300m.斷面資料套繪表明，河床在沖刷過程中，不斷的擺動，塌掉二灘、高灘，新淤出是低灘。根據(jù)河勢的變化與斷面套繪分析，主流擺動范圍最大達10km，發(fā)生在伊洛河口，平均擺動范圍3.5～4.2km.1981年至1985年河槽的擺動范圍有所減小，最大擺幅6km，河段平均擺范圍2～3.5km，主要是控導(dǎo)工程的不斷興建控制了河槽的擺動范圍。

　　在來水豐、來沙少的1981年至1985年，游蕩性河段嚴重的險情明顯增加，最典型是化工、大玉蘭工程的鉆襠險情與北圍堤嚴重險情。由于1982年大水，8月2日小浪底站洪峰流量8520m3/s，主流河勢趨中，沒有入趙溝彎；加之1983年豐水，流量常在4000～5000m3/s，在趙溝下首靠河，化工控導(dǎo)工程尾部著流，坐灣引起大玉蘭工程上首高灘坍塌后退，大玉蘭工程受到抄后路的嚴重威脅。由此可見，在小浪底水庫投入運用后，仍可能發(fā)生主流頂沖鉆襠形成灘地坐灣、控導(dǎo)工程脫河的嚴重險情。

　　3.3 縮窄河寬有利于沖刷向縱深方向發(fā)展，增大平灘流量 從增加河道排洪能力與控導(dǎo)河勢出發(fā)，都希望縮窄河槽、增加槽深。在高村以上290km河段內(nèi)，按沖刷量9億t為例，不同整治河寬的過流能力表明，河寬減小，水深增加，可以使河槽的過流能力迅速增加。雖過水面積相同，但B值不同，河槽的過流能力相差很大，主要是水深增加，流速增大所致。計算結(jié)果表明，同樣的過水面積，在B值為3000m時泄量為7380m³/s，而B值為500m時泄量為14400m³/s，增加了1倍（計算中床沙容重rm=1.5t/m³，J=0.0002，n=0.015）。由此可見雙岸同時整治可增大平灘流量。

　　綜上所述，根據(jù)游蕩性河道寬淺的固有特性和三門峽水庫運用的實踐，要形成有利于排洪輸沙的窄河河槽要求出發(fā)必須雙岸同時進行整治，才能達到穩(wěn)定流路的目的。

　　4 窄深河槽過洪能力分析

　　4.1 窄深河槽具有很強的過洪能力

　　4.2 游蕩性河道的洪水主要通過主槽排泄 同樣由可知，在河寬、水深，n值相同的條件下，比降由0.0001增加0.0002，河槽的過流能力增加41%；若泄量控制不變，則水深可減少23%.但由于比降陡的游蕩性河道，同流量水面寬遠大于窄河道，因此窄深河槽的過洪能力常不引人注意。在寬達幾公里的水面中主流帶的寬度常常幾百米。

　　花園口站洪水實測資料表明，主槽寬600m時過流量可達到10000m³/s以上，最大達15022m³/s，占過流總量的70%～90%，甚至達到98%.

　　對游蕩性河道主槽過流能力進行詳細研究表明，認為目前所用整治河寬偏大。

　　從單寬流量沿河寬的變化情況可知，主槽的單寬流量可達20m³/s-m以上，灘地雖很寬但過流能力很小，一般不足1m³/s-m.水流在寬淺河道上總是在一定寬度的主槽內(nèi)集中輸送。尤其是高含沙洪水通過后，灘地大量淤積，主槽強烈沖刷，塑出的窄深河槽同樣具有極強的輸水能力。

　　花園口站實測主槽的過流能力表明，在1977年經(jīng)過7月和8月兩場高含沙洪水塑造，在8月8日花園口站實測的主槽寬467、483m，相應(yīng)水深為5.4、5.3m，平均流速3.58、3.73m/s.過流量達到8980m³/s和9540m³/s，由此可見，主槽的過流能力很大。只要能保持較大的水深，泄洪要求的河寬并不是很大。

　　5、窄深河槽的泄洪機理

　　洪水在沖積河床中流過，隨著洪峰流量的上漲，不僅水位上升，同時河床不斷刷深，使得河道的過流通過迅速增加。不僅高含沙洪水如此，低含沙洪水也是如此。河床刷深、水深增加對過洪能力的影響往往大于水位抬升的影響。

　　1958年花園口、濼口兩站洪水期水沙過程與河床平均河底高程、最低點高程的變化可知，是在漲水過程中主河槽不斷沖刷，最大洪峰稍后河床高程到達最低，水深達最大，提高了河道的過洪能力。

　　在漲水期主槽的沖刷是必然的，這是由于在洪水演進過程中隨著洪水的上漲，水深增加，作用在河床的底部水流功率增大，底沙的輸送強度增加，河床不斷沖深，在最大洪峰時，水深達最大，作用在床面上的水流功率最大，底沙輸沙強度最大。但底沙的運動速度遠遠小于洪水的傳播速度，在漲水的過程中，水流要從河床中不斷的補給底沙。在最大洪峰稍后河床高程到達最低。此后，由于底沙的運動強度不斷的減小，其運動也不斷的滯后于洪水波的傳播速度，河床在落水期必然不斷淤積抬高。

　　6、整治槽寬為600、1000m時對洪水位的影響

　　小浪底水庫下泄清水沖刷期，河槽的過流能力不斷增加，兩岸同時整治，一方面可控制河槽展寬，避免灘地坍塌，使沖刷向縱深方向發(fā)展，有利于形成中水河槽。另一方面在小浪底水庫正常調(diào)沙運用期，為水庫泥沙多年調(diào)節(jié)排沙期利用洪水集中排沙入海創(chuàng)造條件，使近期作用與遠期整治效果緊密結(jié)合。最不利的情況是雙岸整治后河床來不及沖刷馬上遭遇大洪水。

　　游蕩性河槽的整治寬度受多方面控制，既泄洪輸沙的需求與控導(dǎo)河勢的要求。其中輸沙的需求與控導(dǎo)河勢要求大體上是一致的。過寬雖然利于滯沙削峰，但輸沙與控導(dǎo)河勢的能力較差，且過份的滯洪減小了洪水的造床輸沙作用，對下游窄河段的減淤反而不利。因此，必須綜合考慮泄洪、排沙與控導(dǎo)河勢共同需求，確定合理的整治寬度，形成主槽較大的過洪能力。根據(jù)上述分析游蕩河段的整治河寬視不同河段情況可采用600～1000m.圖6 洪水流量漲幅和水位漲幅ΔH值

　　7、多沙河流雙岸同時整治的優(yōu)缺點與實踐

　　7.1雙岸整治設(shè)計的優(yōu)點與缺點

　　①充分利用洪水期窄深河槽泄洪，輸沙能力強，洪水期主槽產(chǎn)生強烈沖刷的特性，整治河寬縮窄，增加洪水期對主槽的沖刷能力。

　�、诔浞掷�用游蕩性河道洪水期大水趨直，主流走中弘的河勢變化特點，因勢利導(dǎo)的布置整治工程，使對口丁壩的間距達到800～1000m，甚至更大，為工程節(jié)省投資提供了可能。

　　③利用上挑丁壩壅水的特性，在丁壩的上游區(qū)形成�ち鳎ㄋ畨|），促使洪水期泥沙落淤，不斷的抬高灘面，增大灘槽高差，形成高灘深槽。

　　④由于高灘深槽的形成，從而歸順了流路，使小水不出槽，即使坐灣也不會對堤壩的安全產(chǎn)生危害，只會造成灘岸局部坍塌。

　　⑤由對口丁壩及橫堤組成的整治工程，壩頭經(jīng)常靠河，提高防洪工程的利用率。

　�、拗饕�缺點是對要整治河段一次投資大，整治最好一次完成，且兩岸的工程應(yīng)同時進行。最好由上游向下游逐步展開，以便穩(wěn)定入流方向，為下游工程興建創(chuàng)造條件。

　　密西西比河、密蘇里河和阿姆河的雙岸整治實踐為我們治理黃河提供了寶貴經(jīng)驗。

　　7.2 密西西比河與密蘇里河雙岸整治[7～9] 密西西比河及密蘇里河下游的河道，主要是采用修筑防洪堤、分洪區(qū)、裁彎、丁壩、護岸、疏浚等方法進行渠化治理。

　　密蘇里河下游河道經(jīng)過采取雙岸整治措施及配合裁彎，河道由網(wǎng)狀整治為歸順流路。為了控制水流及河道演變，縮窄河寬，使其達到要求的水深和航寬，在密西西比河下游修建了大量丁壩，主要是樁式壩和塊石丁壩，丁壩間距為其上游丁壩長度的1.5倍，但一般不超過900～1200m.丁壩的修筑穩(wěn)定了下游河槽，限制了河曲帶，加速了大顆粒床沙向下游的移動。

　　密西西比河中游段314km整治結(jié)果，水面寬由1100m縮窄到640m，最小水深由1.37m增加到2.74m，河槽下切，8000m³/s以下流量水位大幅下降，平槽水深由9m增加到14m.8000m³/s以上流量水位因灘區(qū)生產(chǎn)堤變成大堤，減小了過洪面積。以1993年大水為例[10]，由于生產(chǎn)堤變大堤引起水抬升0.9～1.2m，但上游水庫多蓄水246.9億m³，正好抵消了壅水作用。而堤防本身卻保護了廣大的城區(qū)與郊區(qū)，減少損失190億美元。

　　7.3 阿姆河整治經(jīng)驗[11] 阿姆河是中亞的多沙河流，年徑流量190～770億m³，平均年沙量2.46億t，最大年沙量4.8億t，Qmax=8000～9000m³/s，洪水期S=16～20kg/m³，d50=0.025mm，4～8月洪水期沙量2.12億t，常見洪水流量3000～4000m³/s，枯水流量為400～900m³/s，河道比降為0.00016～0.00026，床沙組成D50=0.25mm，最大流速3～4m/s，河道在3～5km范圍內(nèi)擺動。泥沙沉積帶在下游河道和河口三角洲，年淤積量0.8億t～1.0億t.在上游修建了庫容105億m³多年調(diào)節(jié)的努列克水庫后，在土雅姆水利樞紐下游200多km河段做了整治規(guī)劃，經(jīng)過阿爾圖寧研究院多年研究，分析比較了50多種整治方法，最終得出利用對口丁壩整治阿姆河下游游蕩性河道最有效的結(jié)論：用橫堤治導(dǎo)流道，橫堤與水流方向的角度取上挑60°，底寬20m，邊坡m=3～4，水位變幅2～2.5m，洪水位以上超高1.5m，故堤高4～5m，堤面用壤土或碎石填筑，堤上游坡和裹頭用不同尺寸石塊保護，預(yù)期最大沖深15m，石護坡裹頭長度為50～100m，則每道橫堤需拋石1萬m³，兩岸橫堤的裹頭對稱布置。橫堤之間距應(yīng)以水流不沖局部河岸和形成促進淤積的堤間滯水區(qū)為條件，使沖刷限制在槽內(nèi)，并促成漫灘滯洪滯沙作用。按此規(guī)劃，需要填筑255道橫堤，總長度250km，河道整治寬度600m，對口丁壩間距800～2150m，由于蘇聯(lián)的解體規(guī)劃沒有全部實施。

　　8、雙岸整治工程與實施

　　從有利于排洪考慮，游蕩性河道的流路應(yīng)規(guī)劃成順直，或者是微彎型，而不能按彎曲性河流的有關(guān)特性規(guī)劃整治工程，否則將形成人為的橫河、斜河，頂沖堤防，或使所布置的工程不靠河，不能達到設(shè)計的預(yù)期效果[3].游蕩性河道難治的根本原因是，寬淺的河槽對主流不能起到約束作用。因此不改變河槽形態(tài)道就無法通過護彎導(dǎo)流的辦法使游蕩性河道穩(wěn)定。

　　參考雙岸同時整治成功經(jīng)驗，結(jié)合黃河下游游蕩性河道已布點工程實際情況，依據(jù)歷年來大洪水時黃河下游游蕩性河道的河勢情況，按照“因勢利導(dǎo)，因地制宜”的原則，遵照天然情況下形成的河勢，采取直線與曲線相結(jié)合，布置縮窄河道的雙岸整治工程，使流路順暢，達到穩(wěn)定流路，沖刷主槽，灘面不斷淤高，保證涵閘引水及防止河岸被沖刷坍塌的目的。

　　關(guān)于對口丁壩的壩頂高度，從有利于排洪考慮，以目前黃河下游河道整治護灘工程的超高標(biāo)準為依據(jù)，即超高當(dāng)?shù)貫┟?.5m.這樣修建對口丁壩后對泄洪影響不大，河道保持天然河道泄洪特性，工程的興建只起護灘作用，隨著河槽的沖刷，槽深的增加，河槽的過洪能力增加，深槽會自然形成。

　　為了使河道在洪水期仍能漫灘，滯洪滯沙，丁壩間不修聯(lián)壩。壩間的交通只以道路連接，路面可比當(dāng)?shù)囟�灘高�?.5m，頂寬15m.

　　關(guān)于河槽的整治寬度，根據(jù)以上計算成果，在順直河段可以按600～800m設(shè)計，從有利于泄洪考慮，對彎曲段可按1000m，甚至更大。

　　關(guān)于對口丁壩的間距，根據(jù)阿姆河實踐經(jīng)驗，為800～2150m，合1.3～3.6倍的卡口寬度，對順直河段壩間距還可適當(dāng)放大。密西西比河的整治經(jīng)驗，丁壩間距為上游丁壩長度的1.5倍，一般不超過900～1200m.鑒于黃河的一些特殊情況，丁壩間距采用500～800m.總之，應(yīng)根據(jù)黃河下游不同河段河勢可能的變化情況，緊密結(jié)合現(xiàn)有的河道整治工程，因地制宜地確定雙岸整治工程的間距和護岸的長度。因流路規(guī)劃的設(shè)計原理與目前的以壩護彎，以彎導(dǎo)流有本質(zhì)上的不同，因此壩的間距可以遠遠大于100m.

　　在工程布置上應(yīng)根據(jù)不同河段不同情況選擇不同的布置形式，以滿足防洪生產(chǎn)等方面的要求。在已有的重點整治工程的對岸，留足過洪寬度，適當(dāng)?shù)夭贾靡恍┒�壩和護灘工程，與對岸已有的工程形成雙岸整治；在無工程的自由河段，可按整治河槽寬度布置對口丁壩，歸順流路，控導(dǎo)河勢。在已有控導(dǎo)工程的河段，應(yīng)按順直微彎調(diào)整出流方向。

　　9、結(jié) 語

　　綜上所述，要穩(wěn)定流路、防止橫河、斜河產(chǎn)生，杜絕沖決發(fā)生，提高河道的輸沙能力、保證引水、合理開發(fā)利用灘區(qū)的廣大的土地資源，游蕩性河道必須雙岸同時整治，形成窄深、歸順、穩(wěn)定的新河道——窄槽寬灘。通過對小浪底水庫出庫水沙條件的分析，游蕩性河勢變化規(guī)律的隨機性，河槽縮窄到600m對洪水位的影響，及國內(nèi)外多沙河流雙岸整治工程的成功實踐經(jīng)驗，整治技術(shù)上是基本可行。并盡可能利用了已有工程，節(jié)省了投資。今后游蕩性河道治理方向明確了，從長遠考慮做出這樣的調(diào)整是必要的，及時的。否則沿著以往減少游蕩范圍治理思路搞下去，將造成很多被動。治理目標(biāo)的變化，對治理技術(shù)措施進行調(diào)整也是順理成章。小浪底水庫投入運用，水沙條件將發(fā)生根本性變化，為進一步整治游蕩性河道創(chuàng)造了條件，使游蕩性河道治理進入新階段。

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　　收稿日期：2002-10-31基金項目：水利部科技創(chuàng)新基金資助項目作者簡介：齊璞（1942-），北京人，教授級高工，主要從事河床演變與泥沙輸移、高含沙水流輸沙、河型轉(zhuǎn)化、水庫泥沙多年調(diào)節(jié)、游蕩性河道整治等方面研究。