遼河中下游段河道演變及水力幾何形態(tài)研究

高宇

（遼寧省白石水庫管理局，遼寧朝陽122000）

遼河中下游段河道演變及水力幾何形態(tài)研究

高宇

（遼寧省白石水庫管理局，遼寧朝陽122000）

文中根據(jù)遼河中下游河段實(shí)測地形資料，從河道橫斷面、縱剖面、平面及主河槽演變規(guī)律幾個方面，對遼河中下游河段近期河道演變規(guī)律進(jìn)行分析研究，預(yù)計今后一段時期內(nèi)，該河段總體上仍將維持現(xiàn)有河勢，為遼河中下游河段兩岸經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供有利條件。

遼河中下游段；河道演變；水力幾何形態(tài)；河型

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，遼河中下游河段兩岸水利工程建設(shè)、跨河橋梁建設(shè)、生態(tài)景觀建設(shè)等工程越來越多。河道內(nèi)工程的建設(shè)必然會對河道的演變發(fā)展產(chǎn)生一定的影響，反過來，河道演變也會對工程建設(shè)及取水設(shè)施布置產(chǎn)生一定的影響。因此，對遼河中下游河段河道演變規(guī)律進(jìn)行分析，對河道內(nèi)水利工程建設(shè)、取水設(shè)施布置及經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局具有十分重要的意義。

1 河段概況

遼河中下游主要指遼寧省昌圖縣福德店至遼中縣六間房河口段的遼河干流地區(qū)，流域面積4.5×104km2，全長512 km。福德店至鐵嶺段是低山丘陵區(qū)，鐵嶺以下逐漸進(jìn)入平原地區(qū)，且河流密布于平原。流域內(nèi)共有100 km2以上河流129條，其中直接匯入的一級支流29條。福德店至巨流河為遼河中游，該段東側(cè)匯入清河、柴河、凡河等支流，西側(cè)匯入秀水河、養(yǎng)息牧河。巨流河以下至六間房河口為遼河下游，該段西側(cè)有柳河匯入[1]。遼河中下游流域地勢自北向南緩傾，主要地貌類型是受新華夏系構(gòu)造第二沉降帶控制的沖積平原—遼河平原，東西兩側(cè)是山地、丘陵，海拔多在500 m左右。中部的遼河平原由巨厚的第四紀(jì)沖積層構(gòu)成，平原南部地勢低洼，海拔均在50 m左右；平原北部因下降幅度較小，且受第四紀(jì)松遼分水嶺上升的影響，形成起伏平緩的漫崗丘陵[2]。

2 水沙特性

遼河中下游地區(qū)徑流補(bǔ)給主要來自降水，所以徑流在地區(qū)分布、年際變化、年內(nèi)分配上與降水較為一致。遼河徑流的豐枯變化較大，遼河干流通江口、鐵嶺、巨流河3座水文站歷年天然最大徑流量分別為56.5×108，94.7×108，111.2×108m3。歷年天然最小徑流量分別為2.62×108，7.07×108，8.05× 108m3，年最大徑流量與年最小徑流量的比值分別達(dá)到了21.6，13.4，13.8。

遼河鐵嶺站多年平均天然徑流量35.22×108m3，枯水期多年平均徑流量8.11×108m3，年平均流量117.48 m3/s，枯水期平均流量為25.72 m3/s；六間房站多年平均徑流量為42.71×108m3，枯水期多年平均徑流量為10.22×108m3，年平均流量為96.14 m3/s，枯水期平均流量為32.4 m3/s。年徑流量的年內(nèi)分配也極不均勻，7和8月份徑流量基本都占到全年徑流總量的50%以上。

遼河?xùn)|部各支流輸沙量占全部輸沙量的11.61%，西部各支流輸沙量占全部輸沙量的88.39%，特別是西遼河與柳河輸沙量分別占全部輸沙量的43.78%與34.11%，西遼河流域的年均產(chǎn)沙模數(shù)為53.77 t/km2，而柳河流域的年均產(chǎn)沙模數(shù)高達(dá)366.09 t/km2，因此遼河有“水沙異源，東水西沙”的特點(diǎn)[3]。

3 河道演變

3.1 橫斷面演變

采用基本水尺兼流速儀測流及浮標(biāo)中斷面方法測得鐵嶺、馬虎山、平安堡、間房4站1988，1994，1995和2004年的大斷面套繪圖。從整體上看，2004年比1988年河底高程低、斷面橫比降大、主槽偏右，體現(xiàn)為河床沖刷。

從平面形態(tài)上看，鐵嶺站斷面主槽右遷100 m，灘唇、灘地淤高。且此時為分叉河道。馬虎山站斷面主槽整體右遷200 m，灘地沖刷。平安堡站斷面距石佛寺水庫96.81 km，其間有秀水河、養(yǎng)息牧河、柳河匯入，并且距柳河口1.08 km。由于有高含沙支流柳河的匯入，灘地淤積，主槽河床整體抬高1.63 m，由于左岸有護(hù)岸等控制性工程，所以橫向擺動不大，較穩(wěn)定。六間房站斷面由于有兩岸大堤的約束，主槽橫向遷移不大，河床明顯沖深、下切4.03 m，灘地微沖。在1994和1995年大水時，各斷面均表現(xiàn)為灘地淤積、主槽沖刷，深泓線右偏。六間房站斷面沖刷最為劇烈、主槽下切3.64 m。

從下游到上游，主槽平均每年遷移速度加快，幅度加大，這充分說明遼河干流河床在六間房以下具有彎曲性河道特點(diǎn)，主槽穩(wěn)定，從六間房往上逐漸過渡到游蕩性河道，主槽擺動頻繁，幅度加大。

3.2 縱剖面演變

總體而言，在巨流河站上游河道經(jīng)歷先淤積，然后再沖刷的過程。巨流河站以下河道則普遍淤積抬高，沖刷不明顯。在經(jīng)歷遼河干流1994和1995年大洪水過程中，馬虎山站上游河道無明顯沖淤變化。馬虎山站下游河道則經(jīng)歷了先沖刷再淤積的過程，到2004年有較弱的沖刷出現(xiàn)。

3.3 平面演變

由遼河下游巨流河至朱家房河段的1958年、1978年和2000年的河道套繪圖，可以看出1958—1978—2000年間河道的平面演變規(guī)律為：巨流河至柳河口河段及卡力馬到朱家房河段這兩段變化不是十分明顯，大部分是河彎的基本演變，以伸展和側(cè)向移動為主，有不少河道流路基本重合；柳河口至老達(dá)房河段變化非常劇烈；3年的河道套匯圖呈麻花狀，大部分河彎呈復(fù)雜變化和復(fù)合型變化，變化規(guī)律難尋；1978年的河道在網(wǎng)戶屯和老達(dá)房附近出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，該河段河道表現(xiàn)為游蕩性；老達(dá)房至卡力馬段河道，在1958年時較為順直，之后的1978年和2000年河道形態(tài)較為彎曲。

3.4 主河槽演變

3.4.1 主槽擺動頻率

在1958—1978年間因大水大沙年頻繁發(fā)生，主槽擺動幅度較大，一般在800～1 400 m之內(nèi)，且總體略偏向右岸。1978—2000年間枯水枯沙年份多，主槽擺動幅度較小，一般在100～300 m之間，且主要是向右岸方向。所以，1978年以后的演變速度變慢了。

統(tǒng)計1958—2000年共43年的柳河口至朱家房河段的擺動周期（a）與擺動幅度（m）數(shù)據(jù)，采用一元線性回歸分析，可以得出擺動幅度與周期大體成線性規(guī)律：y=0.049 8x+0.035 2。

3.4.2 主槽寬度

遼河下游有廣闊的灘地，兩岸大堤間距2～4 km，主槽較窄，一般寬約200 m，形成典型的平原型“寬灘窄槽”的復(fù)式斷面形態(tài)。根據(jù)歷次實(shí)測斷面成果統(tǒng)計，遼河下游從下游柳河口至盤山閘段主槽逐漸變窄，如圖1所示。比如1962年，主槽寬度六間房至盤山閘河段為124～265 m，平均173 m；卡力馬至六間房河段為118～376 m，平均260 m；柳河口至卡力馬河段為249～783 m，平均472 m。2000年實(shí)測斷面，上述3段的主槽寬度分別為109～278 m，143～287 m，156～330 m，平均寬度分別為167，214，222 m。比較歷次實(shí)測斷面主槽寬可以看出，從1962—1991年間主槽寬度逐漸變窄，1991—2000年間又逐漸變寬，但2000年斷面主槽寬度還是比1962年斷面主槽寬度窄。

圖1 遼河下游主槽寬度統(tǒng)計圖

3.4.3 主槽平均河底高程

遼河干流巨流河以下特別是柳河口以下納入柳河泥沙后淤積嚴(yán)重，河床逐漸抬高，已成為“懸河”態(tài)勢。根據(jù)歷次實(shí)測斷面計算分析，1962—1965年間，因遇到豐水豐沙年段，1965年主槽平均河底高程比1962年的低，而灘地偏淤；1965年以后遇到枯水年段，主槽逐漸淤高，灘地有沖有淤，到1980年時主槽平均河底高程已高出堤內(nèi)地面高程1～2 m，形成地上河，如圖2所示。1991年實(shí)測斷面因受1985和1986年洪水沖刷影響，主槽河底高程降低，1995年冬實(shí)測的斷面由于受當(dāng)年洪水沖刷又比1991年的低，1995年至2000年間沒有大水出現(xiàn)，主槽平均河底高程又有所抬高。

圖2 1980年遼河干流柳河口至盤山閘河段河底高程與地面高程比較圖

3.4.4 平灘流量

平灘流量反映的是主槽在與灘唇齊平的水位下的過流能力，在此流量下水流造床作用最強(qiáng)，所以平灘流量可以作為反映河床形態(tài)的一個參數(shù)。平灘流量如圖3所示，可以看出1965年斷面平灘流量最大，1980年斷面最小，說明1965—1980年間主槽過流能力逐漸減小，到2000年又有所增大，但與1965年相比還是小。

4 結(jié)語

遼河中下游河道橫斷面形態(tài)變化主要表現(xiàn)為主槽寬度和平均水深的變化。豐水豐沙期，河道沖刷表現(xiàn)為主槽寬度縮窄、水深增加；枯水枯沙期，河道普遍淤積表現(xiàn)為主槽逐漸縮窄、水深減小，河道發(fā)生萎縮；中水中沙期，主槽寬度又逐漸拓寬，水深加大。河道縱剖面形態(tài)有淤積抬高趨于平緩發(fā)展的趨勢，主槽特征斷面平面形態(tài)出現(xiàn)向右岸遷移的趨勢，六間房處由于有兩岸大堤約束，遷移受阻，主槽穩(wěn)定，具有游蕩性河道特點(diǎn)。六間房往上主槽遷移速度加快、幅度加大，逐漸過渡到游蕩性河道。

預(yù)計今后一段時期內(nèi)，該河段總體上仍將維持現(xiàn)有河勢，穩(wěn)定的河勢也為河道內(nèi)的工程建設(shè)、取水設(shè)施布置以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局提供了有利的邊界條件。

圖3 柳河口至盤山閘河段平灘流量變化圖

［1］陳揚(yáng)，郭成久，范昊明，等.遼河中下游泥沙沉積特性分析［J］.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，40（4）：510-512.

［2］黃妮，劉殿偉，王宗明.遼河中下游流域生態(tài)安全評價［J］.資源科學(xué)，2008，30（8）：1243-1250.

［3］熊敬東.遼河中下游河道沖淤分析及整治規(guī)劃研究［D］.南京：河海大學(xué)，2005.

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