黄河下游防洪工程运行管理期治导线应用

1黄河下游防洪工程运行管理期治导线应用赵连营1，2赵爱华3（1.武汉大学430072,2.高青黄河河务局256300，3.淄博黄河河务局255000）摘要：通过对孟口河段存在问题分析研究，提出将规划治导线落实到现有控导工程，在防洪工程运行管理时期用以及时指导调整工程位置线，改变被动抢险为利用现有工程，采取工程措施主动防御并达到主动治理的目的，保障防洪工程安全，确保人民生命财产安全。关键词：黄河下游；运行管理；防洪工程；治导线引言近年来黄河山东段河势不断调整变化，局部河段河势上提、下挫频繁，个别河段甚至出现了畸形河势，如苏泗庄、刘庄、芦井、蔡楼、路那里、孟口、簸箕李、十八户等河段，且有继续向不利方向发展的趋势，严重威胁防洪工程安全。2003年10月，受秋汛影响，孟口控导工程+3～+6号坝坦石出现不同程度的蛰裂，坝垱坍塌，坍塌严重处已塌至联坝路肩，联坝坍塌宽度4-8m，深度4-5.5m，坍塌最严重的+4～+5#坝垱联坝临河路肩的两排树株坠入河中。由于黄河连续每年汛前调水调沙，造成坝垱继续坍塌，最大处已经侵占联坝路。如不及时进行加固处理，严重影响工程度汛安全。（如图1）图1回溜冲刷坝垱示意图1000黄河水流方向回流土联坝坝垛坝垛21孟口河段工程布置和现状孟口河段位于黄河下游末端泺口以下的归仁至孟口右岸高青县境内，属典型的蜿蜒型河道，河道长约5.5公里，水流集中，河槽单一，两岸堤距宽约1500m，主槽宽约500m，河道纵比降为1：10000。由于滩唇高，堤根洼，高差2-3m,滩面横比降约为1／400左右。已修建的工程左岸有险工2处，即归仁险工和王集险工，工程总长度3798m；右岸有孟口控导(护滩)工程，工程长3050m，坝垛34段，孟口顺堤行洪防护工程，工程长2900m，丁坝10道（详见图2）。1.1归仁险工归仁险工位于左岸大堤桩号223+450～225+454之间，现有坝岸58段，工程长度2004m，砌护长度1991m。始建于1904年，由过去的王枣家—归仁险工逐步演变而成。1947年黄河归故后，归仁险工溜势逐年下延。1957年春修建了52、54号坝，1959年又修建了56、58、60、62、64、66号坝。此后由于簸箕李以下各工程的修建与完善，溜势连续下延的局面被控制，溜势有所上提，上首各坝着溜增强。1.2孟口控导工程孟口控导工程位于高青县青城镇和木李镇交界处，上距归仁险工1.5公里，相应右岸大堤桩号125+140～128+890（滩地桩号31+810～35+560），工程长3750米，护砌长3464米，有坝（垛）岸41段，其中坝4段、垛36段、岸1段，坝身均为乱石结构。该工程始建于1969年，经过多年逐步扩建到今天规模，其中孟口控导上延工程是1999年为完善顺堤行洪防护工程体系，加修+2-+3号护岸，+1.5号坝，上延了+4-+8号5个坝垛。1.3孟口顺堤行洪防护工程孟口顺堤行洪防护工程总长度2900米，相应右岸大堤桩号126+200～129+100，原为黄委在册险点鲁—顺—4号。1976年9月上旬大水时，曾出现过堤肩剧烈坍塌的严重局面，经奋力抢护方控制险情，未造成决口。始建于1977年，1999年建成现在规模，有丁坝9道，截串坝1道。32孟口河段存在问题和原因分析孟口河段控制节点工程主要为归仁险工、孟口控导、孟口顺堤行洪防护工程等，大部分工程是为了保堤护滩，在修建过程中老一辈治黄人为了控制该段河势，随着抢险修做而成现在规模和形状，没有进行系统设计规划。所以工程坝型多样、弯道半径不合理、不圆滑，导流、送流能力变化较大，很难确定一条完整、准确的流路。如归仁险工23—37号坝弯道曲率过大(弯道半径R=360m、圆心角57°)，对中常洪水基本无导流能力，一般是与凸型弯道上段(37—42号)一起挑溜至右岸，使孟口控导工程上首不断坍塌，有可能造成洪水抄孟口控导工程后路形成顺堤行洪。该河段存在的主要问题有，一是归仁险工弯道不归顺，弯道半径小，不圆滑，下首个别坝突出，影响了下游送流坝段的送溜能力，无法准确的送到孟口控导工程上首。二是孟口控导工程上首迎流段垛间距较大，+3号坝突出治导线50m左右，水流冲刷坝垱形成冲刷坑，由于未进行石料裹护，至使联坝坍塌出险。三是孟口顺堤行洪防护工程建成后未经大洪水考验。3孟口河段治理情况根据河势溜向变化和治导线的确定，孟口控导工程于1969年5月开始兴建了15段柳石堆，因上首没有生根于稳定的滩岸，藏头长度不足，每逢汛期大水时继续坍塌后溃，据此1970年扩建5段，1971年被抄了后路，全部撇在河中，1977年修复时，被迫放弃原坝址，退修50米，并继续上接5段。由于受对岸惠民县归仁险工34~41号坝坐弯挑溜及河道冲淤变化影响，1990年上延新修3段坝垛（+1、+2、+3#），1997年加修了1段（0#），1999年配合孟口顺堤行洪防护工程，又上延加修了7段（+4～+8、+1.5、+2.5#）。孟口顺堤行洪防护工程总长度2900米，相应大堤桩号126+200～129+100，原为黄委在册险点鲁—顺—4号。1976年9月上旬大水时，曾出现过堤肩剧烈坍塌的严重局面，经奋力抢护方控制险情，未造成决口。1977年修筑土坝3道，编为1、2、3号，1983年将3号由原来的70米接长到312米。1996年8月，黄河花园口7600m3/s洪水，造成该段漫滩走溜。为完善工程措施，控制顺堤行洪的发生，1998年10月至1999年7月，增修丁坝64道，截串坝1道，对原1号、3号进行了接长、加固，对所有丁坝进行了裹护。孟口控导工程和孟口顺堤行洪防护工程丁坝形成一个较好的工程体系，有利迎溜、送溜，不影响对岸及下游的河势。4进一步治理方案按规划治导线安排工程建设多是在工程规划建设阶段，在已有工程运行管理过程中很少探讨治导线对工程的影响，现有工程是否符合规划治导线的要求。要以现状河势和充分利用现状工程为基础，对于现有工程已偏离治导线，影响到工程控导河势的能力，在改建、抢险等时期应根据治导线来重新确定工程位置线，按照新工程位置线来运行管理工程，逐步调整工程位置符合治导线规划要求。4.1河势演变规律分析为对孟口河段进行科学分析研究，进行河段河道整治治导线的正确规划，须首先对河段河床演变情况及趋势进行分析研究。河床演变的主要影响因素有来水来沙条件、河道边界条件、上游水库运用等。河床演变不外乎纵向变形(即河床冲淤)和横向变形(即河势摆动滩岸坍塌)两种情况，在此重点探讨横向变形。图2孟口河段河道演变图从孟口河段河道演变图(见图2)可以看出，1935年，河出归仁险王后，河道居左，向下靠杨房险工至王集险工。1953年河势资料看归仁险工主溜下延，引起以下河势渐次右移，造成右岸滩地的大幅度坍塌，至六十年代后期右岸滩坍塌330-875m，河道右移，左岸逐步5淤积还滩，杨房险工脱险。1969年，由于孟口控导(护滩)工程的修建，才基本稳定了该段的河道。以后孟口控导工程吃溜逐年加重，1976年大水漫滩时，洪水越过孟口工程直冲大堤，形成堤前走溜，大堤坍塌出险。孟口控导工程上延两次，并配套修建了孟口顺堤行洪防护工程，防止顺堤行洪堤防出险。4.2方案选择对临黄堤行洪出险，应采取治滩、河道整治、防护大堤等综合的工程措施。三种措施，同时并行实施。在90年代已经过孟口控导工程进行了加固和上延，本次针对河势继续上提，造成上首联坝冲刷险情，首先采用乱石裹护加固措施比较简单易行；其次是改建退后孟口+3号坝，改变突出治导线50m的不利局面，利于平缓水流；最后调整增大归仁险工弯道半径，减轻险工下首坝段的挑溜能力，改变河势向右继续变化的趋势。4.3工程整治效果孟口控导工程上延加固后，与现有工程16号坝构成285Om长的接溜、导溜弯道，有效地改善了孟口控导工程在中小水作用下的接溜、导溜能力，对上游来溜的适应能力大大增强。与滚河防护坝实施后形成一个比较规顺的弯道，平顺地将溜送至下游河道，避免以下堤防发生顺堤行洪。但是归仁险工未进行改建调整，尚需逐步完善该河段治理措施。5结论5.1、孟口河段工程布置比较合理，个别坝段须调整。孟口河段工程布置总体上比较合理，布点符合要求。但是个别坝段须在改建与结合防汛抢险调整工程位置，以便使其符合工程位置线要求，以利于水流平稳行洪，减少由于个别坝突出或后靠造成水流不稳，时淤时冲，被动抢险。5.2、加固孟口控导工程由于河势上提，冲刷孟口上首。对孟口控导工程进行加固，一是汛期坝根石抢险抛石加固，并对未裹护联坝抛石裹护加固，减少冲刷破坏。二是若河势继续上提，需上延加长工程长度，防止抄后路危险。5.3调整增大归仁险工弯道半径6加固和上延孟口控导工程，只是被动防护，应逐步改善归仁险工平面布置，调整增大弯道半径，减小下首挑溜能力，以便平稳送溜至孟口控导工程上首。5.4、将规划中水治导线落实到工程位置，加强运行管理时期应用将规划中水治导线落实到工程具体位置，为防洪工程运行管理时基层工程技术人员有的放矢进行管理。加强工程运行管理时期工程位置线调整，在防洪工程运行管理时使工程位置线向治导线调整靠拢，防止改建时，特别是防汛抢险时由于急于恢复工程现状向远离治导线的不利方向发展。在防洪工程运行管理时期，研究治导线与工程位置线比较，避免河势向不利方向发展。逐步变被动抢险为主动防御至主动治理。在加固孟口控导工程上首坝垛的基础上，通过分析该河段工程布置和工程平面形态，采用调整孟口控导上游归仁险工坝垛位置及增大弯道半径的主动治理措施，使送溜至孟口控导工程上首合理位置，减少险情的发生。通过该项目实施，将能规顺黄河水流，调整河势，争取黄河防洪的主动性，彻底改变原有的管理工作方式。参考文献[1]陈建国周文浩等，论小浪底水库近期调水调沙在黄河下游河道冲刷中的作用[J]，泥沙研究，2009.6[2]武爱增刘友文等，高青孟口控导工程出险原因分析及对策探讨[J]，山东水利，2004.3