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淺談古爾圖河河床演變規(guī)律及其整治

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淺談古爾圖河河床演變規(guī)律及其整治

  1.引言

  新疆河流均為沖積扇河流,全疆絕大部分灌區(qū)、村莊、主要城鎮(zhèn)均處于各河道沖積扇上;新疆烏蘇市古爾圖鎮(zhèn)及農(nóng)七師123、124、125、127團(tuán)就位于古爾圖河下游的沖積扇上;古爾圖河發(fā)源于發(fā)源于天山北麓的博羅科努山,屬于典型的山區(qū)季節(jié)性多泥砂河流,每年汛期暴雨、泥石流導(dǎo)致上游河床嚴(yán)重淤積,險(xiǎn)情不斷,水利工程損毀嚴(yán)重,造成引水排沙兩難的境地;下游自然環(huán)境因河床演變和人為因素破壞,導(dǎo)致部分國(guó)家級(jí)保護(hù)植物如野生胡楊、白梭梭等自然植被枯死,農(nóng)業(yè)需水量得不到滿足,給古河流域的人民帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān),嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展;因此,了解和掌握河床演變規(guī)律、整治泥沙淤積具有重要意義,同時(shí)也是保護(hù)自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

  2.古爾圖河河床演變基本規(guī)律

  古爾圖河流經(jīng)古爾圖牧場(chǎng),在甘家湖牧場(chǎng)與奎屯河、四棵樹(shù)河匯合,由南至北注入艾比湖。 古爾圖河全長(zhǎng)115公里。主要由五條支流匯合而成,后經(jīng)哈拉少拉山流出,河床最寬處250米左右,由南至北而下,年徑流量3.45億立方米,泉水年涌水量2.61億立方米,汛期最大瞬時(shí)洪峰流量110m3/s。

  2.1古爾圖河河流的形態(tài)和水沙運(yùn)動(dòng)的特征

  a河流的形態(tài)特征:古爾圖河河流位于山高坡陡、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的山區(qū),其河床斷面呈“V”形與“U”形相間,斷面窄深,河流的寬深比較小,中水河床與洪水河床沒(méi)有明顯的分界線。河流受地質(zhì)構(gòu)造和巖性變化的影響,形成峽谷和寬河谷相間的河道平面形態(tài);峽谷河段岸坡陡峭,巖基外露,兩岸山峰矗立,水流湍急;寬河谷河面開(kāi)闊,岸坡平緩,階地發(fā)育,存在河漫灘等卵石、泥沙堆積物。

  b古爾圖河河流的水沙特征

  ①古爾圖河水情特征:古爾圖河屬于山區(qū)季節(jié)性多泥沙河流,河道枯水期(流量10m3/s以下)有5個(gè)月,即1、2、3、4、5月上旬、12月中下旬;平水期(流量10m3/s—30 m3/s)有4.5個(gè)月,即5月中下旬,6月上旬、9、10、11、12月上旬;洪水期(流量30 m3/s 個(gè)以上)有2.5個(gè)月;水量隨氣溫、降雨變化較穩(wěn)定,且在時(shí)間、空間分布規(guī)律較明顯。

 ?、诠艩枅D河泥沙特征:河流泥沙主要來(lái)自汛期暴雨的水土侵蝕,全年來(lái)沙量幾乎集中在汛期的幾此洪峰過(guò)程中,且水流泥沙以推移質(zhì)為主,推移質(zhì)主要由卵石、礫石、和中粗沙組成,泥沙粒徑分布范圍廣泛,河床內(nèi)堆積的卵石一般在較大洪水時(shí)才能移動(dòng),河床上游卵石、礫石、和中粗沙堆積物較多,下游以中粗沙、面沙為主。

  2.2影響古爾圖河河床演變的主要因素

  a河段進(jìn)口水沙條件的影響:主要是河源來(lái)水量及其在時(shí)間空間上的分布情況,河源來(lái)水?dāng)y帶推、懸移質(zhì)含量汛期較飽和,平枯期攜帶推、懸移質(zhì)含量不飽和。

  b河段出口水流條件的影響:即下游水位流量關(guān)系,主要是下游侵蝕基準(zhǔn)點(diǎn)即沖淤基點(diǎn)的影響,一般在7月下旬、8月上旬沖刷、淤積變化劇烈,其余時(shí)間變化較緩慢。

  c河段周界條件的影響:主要是河道的斷面形態(tài)、比降、河床物質(zhì)組成和人工修建建筑物等地勢(shì)、地貌因素的影響。在渠首上游整治段處,由于常年累月沖淤變化,河灘較開(kāi)闊,卵石等堆積物較多,河道縱比降較小,具有寬、淺、散、亂的平面形態(tài)和運(yùn)動(dòng)特征,汛期遇到特殊情況很容易導(dǎo)致主河槽抬高,形成漫流,上游淤積。

  此三項(xiàng)因素決定了該河段河床演變的趨勢(shì)和過(guò)程。其中來(lái)水來(lái)沙條件是決定性的影響因素,人類活動(dòng)也對(duì)河床演變產(chǎn)生重要影響。

  2.3古爾圖河河床演變的原因、種類及其特性

  a河床演變的原因:河床演變是水流與河床相互作用的結(jié)果。從河流動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)看,水流作用改造著河床,河床又制約、影響著水流;水流中泥沙的沉積使河床淤高或束窄,沖刷使河床降低或拓寬。因此河床的演變過(guò)程,實(shí)質(zhì)上就是在水流作用下,河床邊界的泥沙被沖刷、搬運(yùn)和沉積的過(guò)程。

  b河床演變的種類:由于河源來(lái)水來(lái)沙的變化、地形地勢(shì)的差異,導(dǎo)致河床演變的形式極其復(fù)雜。按其時(shí)空分布特征有如下幾類:

 ?、侔春哟惭葑兊目臻g特征分類,可分為縱向變形和橫向變形。②按河床演變的時(shí)間特征分類,可分為單向變形和復(fù)歸性變形。單向變形即河床在某段時(shí)段內(nèi)只是沖刷或淤積。③按河床演變影響的范圍分類,可分為長(zhǎng)河段變形和短河段變形。

  c河床演變特性:①河流比降較大,水流具有較強(qiáng)的攜沙能力,輸沙常處于不飽和狀態(tài),所以古爾圖河河流的河床演變是以縱向沖刷下切、橫向侵蝕拓寬為主的發(fā)展趨勢(shì)。②在特殊邊界條件和水文條件的局部河段,發(fā)生顯著的河床變形。③河流受外部強(qiáng)烈突變因素的影響,使河床發(fā)生顯著的變形。

  3.古爾圖河河道的整治作用

  a強(qiáng)化河床邊界條件,提高河岸的抗沖刷能力。

  b達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)要求,確保下游人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)不受損失

  c確保下游灌區(qū)用水及其人畜飲用水,延長(zhǎng)已建水利工程使用壽命。

  4.古爾圖河河道的整治原則

  古爾圖河是以灌溉為主兼顧防洪的山區(qū)河流,在滿足下游灌區(qū)工農(nóng)業(yè)用水及人畜飲用水的情況下,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行防洪標(biāo)準(zhǔn)要求。因此河道的整治原則應(yīng)做以下幾個(gè)方面的考慮:

  a全面規(guī)劃、綜合治理:即要有全局觀念,上下游兼顧,采取各種整治措施進(jìn)行治理,使整體效益最大化。如修建堤壩、裁彎取直、堵支強(qiáng)干等。

  b因勢(shì)利導(dǎo)、重點(diǎn)整治:即根據(jù)河勢(shì)的變化趨勢(shì),運(yùn)用工程手段由點(diǎn)到線、有步驟、有階段地引導(dǎo)河勢(shì)向有利的方向發(fā)展,限制和消除其不利的一面;按輕重緩急有重點(diǎn)地對(duì)控制性河段、關(guān)鍵性工程首先實(shí)施整治。

  c因地制宜,開(kāi)發(fā)新材:即根據(jù)工程所在地現(xiàn)場(chǎng)情況,采取相應(yīng)的整治措施,選擇相宜的建筑物結(jié)構(gòu)和布置形式,盡量采用新型、高效材料或就地取材,以達(dá)到節(jié)約工程投資、延長(zhǎng)工程壽命和便于工程管理的目的。

  5.古爾圖河河道的整治工程種類

  a按建筑材料分:臨時(shí)性整治建筑物,如用梢捆等材料修建的建筑物,此方法常用于沖刷變化不激烈的河段上。永久性整治建筑物,如用土料、石料、混凝土、金屬等材料修建的抗沖和抗朽能力好,使用年限長(zhǎng)的建筑物,此方法常用于沖淤變化激烈的控制性河段河段上;

  b按淹沒(méi)與否分:分為淹沒(méi)整治建筑物和非淹沒(méi)建筑物。

  c按照作用和水流的關(guān)系分:護(hù)坡、護(hù)底建筑物即用抗沖材料直接在河岸、堤岸的坡面、坡腳和整治建筑物基礎(chǔ)上做連續(xù)的覆蓋保護(hù)層,以抗御水流沖刷。

  d按照建筑物外形分:可分為壩和護(hù)岸等類型。

  古爾圖河河道從1968至2008年四十年間,在上游1+200—17+7500河上段共修建了36座丁壩、15座暗蝸牛及17公里防洪順堤,多年來(lái)在整治河道上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

  6.結(jié)語(yǔ)

  河流中的泥沙運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生河床演變的主要原因,河床沖淤變化也是泥沙運(yùn)動(dòng)的結(jié)果;因此,研究河床演變規(guī)律、了解河流泥沙的來(lái)源及其特性,是整治泥沙危害變害為利的首要任務(wù),同時(shí)也是保護(hù)自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

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