王小虎,韓彥美,劉凌志
(1.德州鬲津水利有限公司,山東 德州 253009;2.漳衛(wèi)南運河德州河務(wù)局,山東 德州 253009;3.海河水利委員會漳衛(wèi)南運河管理局,山東 德州 253009)
漳河屬海河流域漳衛(wèi)南運河系,上源清漳河、濁漳河2 個分支皆發(fā)源于山西省東南部太行山腹地,清漳河、濁漳河入河北省涉縣后,在合漳村匯流后稱漳河,與衛(wèi)河合流后稱衛(wèi)運河。漳河干流岳城水庫以下段全長117 km。
漳河,古稱降水(絳水),亦稱衡漳、衡水,衡者橫也,意指漳河遷徙無常、散漫不可制約。漳河水猛沙多,善淤、善決、善徙。
西漢末年(公元8年)以前,漳河屬黃河水系,公元11年黃河南徙后歸于清河支流。隋代開鑿永濟渠后,漳河重新納入海河水系。金代黃河南徙奪淮后,漳河由于含沙量高,淀洼逐漸淤平,泄水受阻,頻繁變遷改道。
1942年,漳河至河北魏縣南尚村改道由徐萬倉入衛(wèi)河形成現(xiàn)今漳、衛(wèi)河合流態(tài)勢。此后,兩岸堤防逐漸加高,河勢雖在兩堤間擺動變化,但無大改道。
岳城水庫建庫前,水庫以下河段進入平原區(qū),比降趨緩,總體處于淤積狀態(tài),大部分河段屬游蕩型,河槽寬淺或無明顯河槽,沙灘遍布。岳城水庫建庫后,蓄洪攔沙,進入下游河道的泥沙減少,下游河道由堆積為主轉(zhuǎn)為沖刷為主[1]。
目前,漳河干流成為間歇性河流,水沙量明顯減少,河勢變化出現(xiàn)小水(流量在200 m3/s 左右)鉆襠、灘地坍塌、險工吊懸和中大水(流量在800 m3/s 左右)沖刷壩頭、威脅大堤的新特點。
漳河干流建有觀臺、岳城水庫漳河站、蔡小莊3個國家基本水文站。各站水文資料情況,詳見表1。
表1 漳河干流水文站資料情況km2
漳河洪水匯流時間短、量級大,單峰洪水歷時一般約5 d,復(fù)峰洪水歷時一般11~15 d[2]。實測大洪水年份有1956、1963、1996年。重大洪水年份水文站實測資料,詳見表2。
表2 漳河干流重大洪水年份水文站實測資料情況m3/s
1963年洪水期間,漳河主流在魏縣、大名縣交界以上基本呈南移(右岸)趨勢,其中臨漳至魏縣段除西冀莊、明古寺、常家屯、新后屯、硯瓦臺、舊魏縣、郭棗林幾處險工靠溜,其余基本靠近南岸。大名縣境內(nèi)因分汊及左堤漫溢,萬堤鎮(zhèn)以下主流北移。
1996年洪水期間,岳城水庫下泄最大流量為1490 m3/s[3],水流上灘造成淤積,河槽出現(xiàn)不同程度沖刷,穿漳涵洞以下的蜿蜒河段下切明顯。
3.1.1 河槽寬度變化
根據(jù)實測橫斷面資料,1991年以來,河槽京廣鐵路橋至常家屯河段有逐漸展寬趨勢;常家屯至硯瓦臺河段,展寬較多;硯瓦臺至南尚村河段,“96·8”洪水之后稍有展寬;南尚村至郭棗林河段和東王村口門至徐萬倉河段,隨時間變化不大;郭棗林至東王村口門河段,為逐漸展寬趨勢。漳河干流1991—2016年河寬變化,詳見表3。
表3 漳河干流1991—2016年河寬變化情況m
3.1.2 河槽深泓線長度變化
“96·8”洪水后,游蕩型河段主河槽沖刷明顯,過渡段和蜿蜒段主河槽凹岸也被沖刷,河道深泓線長度增加,彎曲度加大。“96·8”洪水以后年份的小流量過水,對深泓線整體影響不大。漳河干流1991—2016年河槽深泓線長度變化,詳見表4。
表4 漳河干流1991—2016年河道深泓線長度變化情況m
3.2.1 河槽深泓線縱向變化
根據(jù)1991—2016年河道深泓點變化情況看,深泓線表現(xiàn)為單向整體下切,具體情況詳見表5、如圖1所示,下切的原因主要是沖刷、采砂和沉降。
圖1 漳河干流河道深泓縱剖面
因受穿漳涵洞限制,漳河河道縱比降以穿漳涵洞為節(jié)點大致可分為上下兩段[3]。1991—2016年,漳河京廣鐵路橋至穿漳涵洞之間河底縱坡變化不大,約為1/2100;但穿漳涵洞至徐萬倉之間河底縱坡變化較大,約從1/2900變緩為1/5000。
分析其原因,近25 a 來除“96·8”洪水期間河道水流流量較大以外,其余時間流量均較小且為清水,造成河道深泓線表現(xiàn)為單向整體下切。因受穿漳涵洞的控制,水流對穿漳涵洞以上部分河段沖刷受到限制,深泓線下切較小[3]。穿漳涵洞以下,部分河段流速較大,河床下切較大,隨著時間推移河床下切逐漸向下游發(fā)展,導(dǎo)致穿漳涵洞以下河段河底縱坡變緩[3]。
3.2.2 河道沖淤變化
漳河干流輸沙影響的主要因素是岳城水庫下泄水流。1991年以來,除“96·8”大洪水期間外,水庫基本為清水下泄,水流含沙量處于非飽和狀態(tài),漳河干流上段河道比降較陡,流速較大,水流挾沙力較大,因此水流會沿途挾帶泥沙,對河床造成沖刷,部分斷面河道下切深度較大。隨著沿途挾帶泥沙增多,水流含沙量逐漸增加,遇下游河道比降變緩或河寬擴展的斷面流速變小,水流挾沙力隨之變小,便在局部斷面產(chǎn)生泥沙淤積。
從主槽平灘面積變化情況來看(詳見表6),京廣鐵路橋至硯瓦臺段河床基本處于沖刷狀態(tài),硯瓦臺至徐萬倉段河床整體處于微沖狀態(tài)。
表6 1991—2016年河道平灘面積變化情況m2
岳城水庫多年平均入庫徑流8.02 億m3,多年平均入庫沙量574.49 萬t(1963—2004年);1991—2010年的20 a 間,僅“96·8”洪水時有泥沙出庫,其余時間均是清水下泄。
1991—2011年間蔡小莊水文站徑流總量22.6億m3,輸沙總量1324 萬t,水流平均含沙量5.86 kg/m3;若不考慮1996年大洪水年份,蔡小莊水文站徑流總量為12.95 億m3,輸沙總量為248 萬t,水流平均含沙量為1.92 kg/m3;從各年平均含沙量來看,1991—2011年(除1996年),水流含沙量無明顯減小的趨勢。
觀臺水文站為岳城水庫入庫站,岳城水庫漳河站為岳城水庫出庫站。由于漳河岳城水庫以下無較大支流匯入,岳城水庫漳河站亦為岳城水庫以下漳河干流來水來沙控制站。漳河蔡小莊水文站為岳城水庫以下漳河干流泄水泄沙控制站。觀臺水文站、岳城水庫漳河站、蔡小莊水文站多年平均徑流、洪峰、輸沙量情況,詳見表7。
表7 觀臺水文站、岳城水庫漳河站、蔡小莊水文站多年平均徑流、洪峰、輸沙量統(tǒng)計
岳城水庫建成后,由于水庫的攔沙、削峰和徑流調(diào)節(jié)作用[4]以及上游用水量增加,水庫入出庫呈現(xiàn)水沙量均驟減現(xiàn)象,蔡小莊水文站以上河道由建庫前的淤積狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗畮爝\行后的持續(xù)沖刷狀態(tài)。
1996年8 月4—10 日大洪水期間,漳河發(fā)生洪峰50 a一遇、洪量29 a一遇洪水,岳城水庫下泄總沙量1363萬t,同期下游蔡小莊水文站輸沙量929萬t,岳城水庫至蔡小莊水文站區(qū)間河段淤積量為434 萬t,其中僅8 月5 日下泄流量最大時本河段處于淤積狀態(tài),且由于水流上灘,淤積主要發(fā)生在灘地,其余時間河道則處于沖刷狀態(tài)?!?6·8”洪水期間各控制站水沙過程,詳見表8。
表8 “96·8”洪水期間各控制站水沙過程
1991—2015年間蔡小莊水文站徑流總量26.16 億m3,輸沙總量1364 萬t,水流平均含沙量5.21 kg/m3;若不考慮1996年大洪水年份,蔡小莊水文站徑流總量為16.46億m3,輸沙總量為288萬t,水流平均含沙量為1.78 kg/m3;若不考慮1996年8月5日河道淤積,1991—2015年間岳城水庫至蔡小莊水文站區(qū)間河槽總沖刷量為758萬t。1991—2015年(除1996年),蔡小莊水文站水流含沙量無明顯減小的趨勢。
岳城水庫建成后,水庫以上流域來水來沙情況發(fā)生了重大變化,尤其是近年來,漳河下墊面條件發(fā)生一定變化,連續(xù)遭遇偏枯年份,水庫入庫水量減少,入庫沙量亦明顯減少。由于用水量增加,岳城水庫下泄水量亦明顯減少,1991年以后(除1996年外)水庫下泄流量均在300 m3/s 以下且基本為清水下泄,漳河干流基本無推移質(zhì)泥沙補給。
通過1991—2015年河道實測資料分析,1991年前漳河河槽寬度逐年展寬,河道沖刷明顯,深泓線長度增加、彎曲度加大,1996年后變化不大;深泓線單向整體下切,穿漳涵洞以上河段下切較小,穿漳涵洞以下河段下切較大,逐漸向下游發(fā)展,河底縱坡變緩;岳城水庫建庫以后,河床基本處于沖刷狀態(tài),基本無推移質(zhì)泥沙補給。