張樂強(qiáng)

(遼寧省潤中供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽110166)

隨著遼河流域的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)遼河流域的防洪也相應(yīng)提高了要求。與此同時(shí)，在人類頻繁活動(dòng)的影響下，遼河防洪的形勢(shì)也發(fā)生了顯著的變化，防洪的壓力在持續(xù)的增加。

1 概述

遼河發(fā)源于河北境內(nèi)的七老圖山脈光頭嶺，其全部河道途經(jīng)河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、吉林省和遼寧省，主體部分處于東北的南部區(qū)域。遼河流域的總體面積達(dá)218 900 km2，其干流的總長度為1 390 km，其中途經(jīng)遼寧境內(nèi)的干流總長度為523 km，流域面積為 69 163 km2，占其全部流域面積的31.6%。遼河的上游途經(jīng)的地區(qū)包括黃土草甸和風(fēng)沙丘陵等地貌，導(dǎo)致河水中挾帶了大量的泥沙[1]。遼河的下游則地勢(shì)較平坦，其河道的比降也較小，其河口有潮汐在頂托，隨著水流的放緩以及泥沙的不斷淤積，使得河床在持續(xù)被抬高，遇到暴雨和洪水的侵襲，河水泛濫成災(zāi)的可能性極大。

遼河的防洪治理過程中面對(duì)的一項(xiàng)重要問題就是泥沙。在遼河的柳河口下游河段，嚴(yán)重淤積的泥沙導(dǎo)致河底平均要高過地面1～2 m，構(gòu)成了一條地上懸河，對(duì)河道的行洪帶來了嚴(yán)重的隱患，也使得原有的堤防的防洪標(biāo)準(zhǔn)被降低，尤其是河道沖淤發(fā)生的變化使得對(duì)河勢(shì)的控制困難加大。因此，針對(duì)遼河的中下游的河道整治而言，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行河道清淤并修建治河相關(guān)工程，以確保這一地區(qū)的行洪安全，使得河勢(shì)能夠得到有效的控制。在長期不間斷的整治下，遼河干流所含泥沙量呈逐年降低的趨勢(shì)，其中的一些河段呈現(xiàn)出下切型的發(fā)展傾向，雖然如此，該流域的泥沙淤積同防洪減災(zāi)之間的固有矛盾并沒有得到徹底緩解。

2 遼河流域中下游泥沙淤積的成因分析

自石佛寺以上的遼河上游流域的河道途經(jīng)的為丘陵地區(qū)，自石佛寺以下流域則為平原地區(qū);六間房以下流域則屬河口區(qū)。長期以來遼河的泛濫與改道，加之泥沙的淤積，造就了遼河中下游平原。這一地區(qū)地勢(shì)十分平坦，且河道的比降只有0.5‰～2‰。上世紀(jì)50年代之前，遼河沒有一座成形大堤，遇到洪水便泛濫成災(zāi)，河水中的泥沙甚至于落淤于成片的農(nóng)田里。自1949年的一場洪水之后，為達(dá)到降低洪災(zāi)損失的目的，遼河下流開始著手修筑堤壩;而1951年與1953年的兩場洪水中，平原地區(qū)的過水面積大約為300萬畝，兩場洪水使糧食大面積減產(chǎn)，并影響到鐵路運(yùn)輸。在此之后，對(duì)遼河的防洪大堤開始了全面的治理，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的保證流量為5 000～5 500 m3/s，所設(shè)計(jì)的堤距為2～4 km。遼河水量在50年代相當(dāng)充沛，因此洪水時(shí)常引起上灘落淤等現(xiàn)象，灘地也因此出現(xiàn)持續(xù)淤高，導(dǎo)致遼河的主槽斷面不斷擴(kuò)大，而灘地在逐漸高于河堤以外的農(nóng)田。在1965年之后，遼河曾經(jīng)出現(xiàn)多年的枯水期，這期間的洪水上灘的次數(shù)明顯下降，當(dāng)時(shí)的地方政府倡導(dǎo)開發(fā)河地，動(dòng)員百姓于灘地之上進(jìn)行大片的高桿作物的種植，然后在外面再圍上套堤，過洪斷面因此被一再縮窄，造成遼河堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)降到5年一遇甚至3年一遇。而河道中泥沙只有落淤于河道兩側(cè)的小堤之間，當(dāng)后來遼河的流量下降后，造成主槽斷面一再被縮小和被抬高。趕上豐水期的泥沙主要表現(xiàn)為淤灘(刷槽)，在枯水期漏水主要表現(xiàn)為淤槽和灘唇，如今遼河的柳河口下游河段便由此形成兩級(jí)懸河[2]。雖然遼河自古多沙，但是改道在歷史上卻不見記載，遼河河床的穩(wěn)定是由于洪水的可漫散淤積，而且遼河河口的大陸架的走勢(shì)中低平狀態(tài)與寬廣狀態(tài)，這就給泥沙指引了出路。

3 下游河道整治規(guī)劃

遼河所具有的多沙特點(diǎn)和沖淤變化的規(guī)律為遼河的中下游河道治理與防洪工程建設(shè)帶來了復(fù)雜性的不利因素，防洪工程一般包括兩部分內(nèi)容，一部分是指工程建設(shè)，包括水庫工程和堤防工程，一部分是指河道的整治。

在水庫工程和堤防工程方面，自上世紀(jì)五十年代始，即在遼河上游修建水庫進(jìn)行洪水的攔截，并對(duì)防洪大堤進(jìn)行整修，五十余年的工程修建，使得遼河的中下游防洪標(biāo)準(zhǔn)得到了提升，達(dá)到大約30年一遇水平，取得了興利防災(zāi)的顯著成效，工程建設(shè)中水庫的修建對(duì)下游造成的影響最大。在1960年紅山水庫建成后，使得來自老哈河的遼河的泥沙主要來源被攔截，超過95%的泥沙自此以后不再為害下游。水庫的另一個(gè)作用是有效削弱了西遼河發(fā)生的洪水，因此在遼河各支流上所修建的水庫在洪水來臨時(shí)保證下游堤防的安全起到了積極作用。石佛寺水庫興建完工后，下游可達(dá)到百年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

河道整治需要解決的重點(diǎn)問題是，河道中的泥沙沖淤可能造成的河槽不穩(wěn)定。針對(duì)遼河治沙應(yīng)對(duì)上游泥沙的源頭制定根本性的解決措施，主要是做好水土保護(hù)的相關(guān)工作。但就目前而言，還不可能在根本上來解決這一問題。在實(shí)際治理過程中，柳河各類水庫對(duì)攔截河中泥沙起到了較大作用，使得遼河的中下游漏水淤積得以減少。此外，將石佛寺水庫二期工程同北水南調(diào)工程進(jìn)行有效結(jié)合，利用人造洪峰達(dá)到調(diào)水與調(diào)沙的作用，有利于緩解遼河下游的河道淤積。

以目前河道條件所做的河道整治的探索與研究，宗旨是護(hù)堤與固灘、并使河槽中的淤積得到降低，河槽的大小能夠有效承載河流中的水量與來沙量。河道整治工程有效運(yùn)用了丁壩護(hù)岸以及平順護(hù)岸等方式達(dá)到穩(wěn)定河床的目的，并對(duì)河勢(shì)的控制節(jié)點(diǎn)起到控制作用。本次研究的對(duì)象是適應(yīng)水量與來沙量的河槽之大小，并借此制定出治導(dǎo)線，將其作為遼寧河道整治與進(jìn)行清淤的總體規(guī)劃，有效控制河勢(shì)對(duì)中水的河槽(平灘)進(jìn)行整固。就遼河流域來說，柳河口上游的河道相對(duì)穩(wěn)定，故治理重點(diǎn)目標(biāo)為柳河口下流河道流域，由于泥沙的淤積，導(dǎo)致柳河口到卡力馬這一河段的平面出現(xiàn)較大的變化，所以應(yīng)逐步對(duì)河勢(shì)進(jìn)行控制，在朱家房以下的彎道時(shí)常因上提下挫而對(duì)大堤形成沖擊，所以需經(jīng)工程建設(shè)對(duì)局部彎頂淘刷做出有效的控制，篩選適宜的彎道特征值，這樣可對(duì)微彎河型進(jìn)行穩(wěn)定性的治理。

3.1 對(duì)流量的整治

遼河下游的河床是由灘地與主槽兩部分構(gòu)成，河道的整治目標(biāo)應(yīng)是穩(wěn)定住中水河槽，如此可通過造床流量以及平灘流量來進(jìn)行流量的整治。采用水位流量關(guān)系法:對(duì)于巨流河以及朱家房這兩站所了解的水位流量關(guān)系，河床經(jīng)多年淤積使得巨流河和朱家房的水位流量關(guān)系出現(xiàn)連年抬高的變化走勢(shì)，這種水位流量關(guān)系在1984年達(dá)到最高，后經(jīng)1985年、1986年、1994年和1995年幾場洪水，造成水位流量關(guān)系呈現(xiàn)逐步降低，就巨流河站而言，1995年的水位流量關(guān)系要低于1976年的水位流量關(guān)系。而自1986年起，該站的水位流量關(guān)系開始有抬高跡象。水位計(jì)算法:依據(jù)500 m3/s時(shí)相應(yīng)的水面比降，以及2010年和2011年大水后的大斷面對(duì)自朱家房至卡力馬(L98—L105)和自卡力馬至章士臺(tái)(Llll—L124)兩河段的平灘流量進(jìn)行的估算，見表1。

表1 L98一L105及L111一L124兩河段的平灘平灘流量 m3/s

上面各種方法估算出的結(jié)果大體相同。對(duì)整治流量進(jìn)行確定時(shí)考慮到如列各種因素:(1)遼河流域下游的中水河槽的實(shí)際過水?dāng)嗝娌皇呛艽?，故此很少?huì)出現(xiàn)過大整治流量的現(xiàn)象，而過大的流量整治必將導(dǎo)致過水?dāng)嗝嬉策^大，造成在一般流量之下的主槽無法有效控制。(2)而過小的流量整治將導(dǎo)致過水?dāng)嗝嬉矊⑦^小，對(duì)較大流量的宣泄產(chǎn)生不利影響。依上面所做分析，柳河口到卡力馬和卡力馬到朱家房兩段間平灘流量和汛期平均流量均大體相近。顧及到沿河引水所起的作用，針對(duì)遼河流域下游的流量進(jìn)行的整治可采用:自柳河口至卡力馬為450 m3/s、自卡力馬至朱家房為400 m3/s、自朱家房以下為350 m3/s。

3.2 針對(duì)斷面進(jìn)行的整治

3.2.1 針對(duì)寬度進(jìn)行的整治

遼河流域下游河道進(jìn)行整治所選定的主要目標(biāo)為對(duì)中水河槽的控制，對(duì)河槽寬度進(jìn)行確定的方法是運(yùn)用河槽的平均寬度，依照近期對(duì)遼河河道橫斷面所做的數(shù)次實(shí)測獲取的結(jié)果，統(tǒng)計(jì)出了河道大斷面具有的平均寬度:自盤山閘至六間房為148 m、六間房至朱家房為212 m、自朱家房至卡力馬為224 m、自卡力馬至柳河口為32l m。依照我國相似河流的相關(guān)經(jīng)驗(yàn):在黃河下游的孫口以下的兩岸進(jìn)行的工程所帶來相對(duì)較小影響的彎道，斷面處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，而沿程河相關(guān)系有下列形式:過渡段:B=69Q0.28、彎道段:B=105Q 0.16、依照計(jì)算獲得的結(jié)果，并充分顧及到遼河流域的河道當(dāng)今現(xiàn)況，中下游河寬實(shí)施的整治方案應(yīng)為:自柳河口至卡力馬為400 m、自卡力馬至朱家房為300 m、自朱家房以下應(yīng)為 200 m[3]。

3.2.2 平灘深度

依據(jù)曼寧公式:V=1/nH2/3j1/2

連續(xù)方程:Q=AV=BHV

合并后得:H=(nQ/BJ1/2)3/5

上式當(dāng)中H代表平灘水深，式中Q值代表設(shè)計(jì)平灘流量，式中B值代表整治平灘河寬，式中J代表比降。對(duì)各段平灘水深進(jìn)行計(jì)算獲得的結(jié)果見表2:

表2 平灘水深計(jì)算結(jié)果表

如今的遼河流域的河道己初步構(gòu)成蓄泄并重的有效治理模式，工程同非工程措施有效結(jié)合的防洪減災(zāi)體系正在逐步形成，以此有效預(yù)防洪水帶來的危害。就防洪建設(shè)而言，應(yīng)在遼河流域的水情條件和工情條件以及社情條件發(fā)生變化的情況下，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)防洪觀念，提高對(duì)新形勢(shì)下防洪與河道治理工作的認(rèn)識(shí)，探索對(duì)遼河進(jìn)行治理的新思路，從整體著眼，加快推進(jìn)遼河流域防洪體系的治理與構(gòu)建，切實(shí)使遼河流域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與生態(tài)安全得到保障。

[1]張燕菁，胡春宏，王延貴，等.遼河干流河道演變與維持河道穩(wěn)定的輸沙水量研究[J].水利學(xué)報(bào).2007(02).

[2]劉燕，江恩惠，趙連軍，等.黃河與遼河河道整治對(duì)比分析[J].人民黃河.2010(03).

[3]劉曉玲，段亮，宋永會(huì)，等.遼河保護(hù)區(qū)河道清障技術(shù)研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào).2013(06).