黄河花园口057洪水异常现象分析
作者：赵新生王军来源：www.66wen.com更新时间：2007年06月29日
据花园口站实测资料，调水调沙前，断面由两个起点距分别起止70～300m和400～500m的三角形河槽组成，断面300～400m间平均水深不足0.2米流速小于0.2m/s，基本无流量。调水调沙后，断面河道河槽刷深，形似矩形和抛物形。
小浪底水库7月5日放水排沙，6日12:00洪峰流量为2380m3/s，花园口站7日5:54峰顶流量为3640m3/s，比小浪底站洪峰流量增大1200m3/s，洪峰沿程传播时间近18小时。
小浪底水文站断面从7月5日20时至8日12时，流量持续以大于2000m3/s。在不到3天时间内，6日12时、7日8时和8日9:24，分别出现两次流量为2380m3/s和一次流量2510m3/s的洪峰。惟独第一次洪峰演进到花园口时产生了增值现象。
异常现象及成因分析
洪水在宽浅游荡性河道演进时，一般情况下，由于漫滩和槽蓄作用，洪峰流量沿程减小，而历时较长的高含沙洪水，却会出现洪峰流量沿程增大的现象。近年来下站流量大于上站共发生9次，除1977年8月洪水在龙门至潼关河段一次外，有8次发生在小浪底至花园口区间，最近一次发生在2004年8月。
历史上，1992年8月高含沙洪水期间，在区间无来水的情况下，花园口站的最大洪峰流量达6260m3/s，比相应上游小浪底站的最大洪峰流量4570m3/s净增1690m3/s。这种现象在1973年的高含沙洪水过程中也曾出现过。“92.8”洪水历时较长，达6～7天。在洪水初期，沿程削峰明显，下站洪峰流量大于上站发生在洪水的后期。而“04.8”洪水过程中，不仅花园口站出现增值现象，下游的夹河滩与上站花园口比较，也出现了洪峰流量明显增值现象。
与历史洪水洪峰流量增值现象不同的是，“05.7”洪水历时不足3天，下站洪峰流量大于上站发生在洪水的前期。本次放水排沙过程中，7月8日（9时54分）小浪底站洪峰流量2510m3/s，大于7月6日（12时）的2380m3/s，花园口洪峰流量出现在8日20时，峰顶流量2530m3/s，扣除区间加水（约80m3/s）后，与前日发生洪峰流量增值不同，洪峰流量沿程减小，由“异常”转为正常。而且，在洪水后期，沿程削峰明显。
从一般洪水演进的影响因素而言，造成洪峰流量沿程增大的影响因素有：①区间来水；②河槽冲刷、含沙量增加，使浑水流量增加；③测验误差；④洪水传播特性的变化引起的峰型的变化。
“05.7”洪水洪峰流量沿程增大，经实地查勘和调查，排除上述的①、③两项因素，说明是②和④两项因素影响的结果：调水调沙生产使花园口河段河道刷深，河床形态由三角形河槽转向矩形与抛物形河槽。众所周知，洪水波的传播速度ω与水流流速及河槽形态有关，常用ω=λv表示，式中v为断面平均流速；λ为波速系数，与断面形状有关：宽浅形小于1、三角形为1.33、抛物线形为1.44、矩形为1.67。河槽由宽浅变窄深后，一方面因水深增加引起流速增大，使得同流量时流速增加；另一方面河槽形态的变化，使洪水传播系数A值增加．在两者的共同作用下洪水传播速度加快。
造成高含沙洪水在游荡河道上洪峰流量沿程增加，不仅有着共同的机理，而且需要类同的前期条件。例如，宽浅河槽不会使流量滑程增加。当洪水历时较长或连续发生时，则会产生后浪涌前浪，使洪峰流量有沿程增加的趋势。随着河槽塑造部位的逐渐下移，在河槽形态变化最大的河段会出现洪峰流量大于上站的“异常”情况。“05.7”洪水在洪水传播过程中，由于调水调沙将宽浅河道塑成窄深河槽，引起洪水过程中传播速度的变化，形成后浪赶前浪，使得原来为多峰的洪水过程演变成胖峰，因此造成花园口站洪峰流量大于上站。
得注意的是：①花园口“05.7”洪水属于偏低含沙量的小水过程，流量仍有沿程如此大的增值；②“05.7”洪水后期，花园口河道左岸冲刷、右岸出现淤积。所以，花园口“05.7”洪水产生的“异常”现象，用一般洪水演进概念较难全面解释，其形成原因，应该是前期的调水调沙造成了“滩区先蓄后泄”与“后峰赶前峰”。
几点认识
据统计1950年至2004年，黄河下游共发生最大含沙量大于300kg/m3的高含沙洪水约30次，高含沙洪水在宽浅河道中输送时，除了河段的排沙能力低外，出现洪峰流量沿程增大（没有支流汇入）外，有时出现“异常”高水位，造成了特珠的防洪问题。
6月16日调水调沙生产运用正式开始，其目标是继续扩大黄河下游河道主河槽的过洪能力，实现黄河下游主河槽的全线冲刷。调水调沙结束后，由黄委防办、规划、水文等部门组成的河道查勘组，就河南、山东的黄河下游河道对调水调沙过程的响应进行了实地查勘：调水调沙生产运行，下游主河槽刷深明显，调水调沙对下游河道冲沙减淤的效果得以显现。花园口断面调水调沙前后及“异常”洪水期断面过流能力变化表明，调水调沙生产使该河段河道刷深，主槽行洪能力增加。
保障河流健康生命，有效实施河道整治，既要有先进的研究工具(数模、物模等)，更离不开足量的基本资料（水文、生态等）。由于高含沙洪水在游荡性河道上，演进的复杂性，有待积累更多的实测资料，并进行深入的分析研究，才能给出流量增加的定量数值。建议加强特殊洪水如调水调沙不同阶段、异重流排出库等时期的水文、河道、泥沙观测等项目动态测验，同时注意洪峰流量沿程增大等异常洪水的资料收集与研究，为防洪和河道整治策略的完善与实施提供科学依据。
参考文献
[1]齐璞，赵业安等.1977年高含沙洪水在黄河下游输移与演变分析[A].黄河高含沙水流运动规律及应用前景[C].北京：科学出版社，1993.
[2]黄委会“92.8”洪水分析组.1992年黄河下游高含沙洪水输移与演变特性分析[J].人民黄河，1993(8).
[3]方宗岱.黄河防洪的特殊问题[J].中国水利，1983(5).
[4]陈先德等.黄河水文[M].郑州：黄河水利出版社，1996.
作者单位：黄委水文局
稿件来源：黄河网·黄河报
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