黄河畸型河势防洪影响及对策

张建怀

（山东黄河河务局，山东 济南250000）

畸型河势是指河势演变过程中流路脱离设计线路， 引发堤防、河道整治工程等治河工程险情， 影响工程正常使用且危及其自身安全；冲毁滩区村庄，降低河道过洪能力；不断发展将形成横河、斜河，直至为畸型河弯的河势。 畸型河弯是一种过渡弯曲的河弯形态，平面上呈现“S”形、“Z”形、“几”字形或“Ω”形等。 畸型河弯是横河、斜河发展的结果，在水沙条件变化后、河床形态剧烈调整过程中形成、发展和突变。 黄河下游河道畸型河弯从形成到消亡历经一个水文年或数年不等。

1 畸型河势对防洪的影响

1.1 危及防洪工程的安全

黄河下游河道整治工程按照5000m3/s（后改为4000m3/s）的中水流量洪水设计。畸型河势在形成、发展期间，主流“上提、下挫”，会形成长时间、集中冲击河道整治工程单个或几个坝垛，造成工程出现坍塌、墩蛰等险情，甚至发展成跑坝、垮坝等重大险情,严重时可能发展成为“抄后路”险情。主流若从工程背后穿过，将会使工程失去原有作用，并冲毁工程。 2003 年至2005 年游荡性河段集中出现畸型河势，大宫工程、王庵工程和蔡集工程都面临形成“抄后路”险情，畸型河势对工程安全的威胁较大，需要投入大量的人力、财力抢险才能消除畸型河势，保证工程安全。

1.2 危及滩区安全

畸型河势形成后，流路往往脱离控导工程的约束，造成滩岸被主流冲刷、坍塌入水，甚至村庄也会坍塌入河，严重威胁滩区群众的生活生产安全。 1949 年至1971 年，仅河南境内滩区落河村庄达123 个。

2003 年秋汛期间，蔡集控导工程附近畸型河势发生较大变化，主流右移， 造成上首滩岸坍塌。 9 月18 日凌晨水流从蔡集控导工程35坝上首漫过，兰考北滩进水， 17 个村庄被水围困，被困人口约1.74 万人，31 个村庄受灾（含背河村庄14 个），受灾人口约3.67 万人。

2004 年汛前开封河段发生畸型河势，主流不断冲刷滩岸，造成大量滩地坍塌，致使小王庄落入河槽，村庄被迫整体搬迁。

1.3 影响河道排洪能力

畸型河势形成后，特别是发展为畸型河弯时,由于河弯过于弯曲，会壅高该河段水位，降低河道的排洪能力。 常堤～夹河滩河段在2005年汛前形成一处畸型河弯，2006 年汛前畸型河弯裁弯取直后消失。 该段河长（畸型河弯消失前和消失后，河弯上、下河道两个位置无变动点间的距离）由17.25km 缩短为12.75km，相应该河段流速和过水面积也发生了变化。

2 防治畸型河势的措施

2.1 柳石防冲

柳石防冲是黄河下游极具特点的防护措施，将柳秸料和石料制成防护体并抛投入水，起缓流和防冲作用，用以保护岸滩。防护方式有铅丝笼沉柳和抛投柳石枕。铅丝笼沉柳是将枝叶茂密的柳树梢捆扎于铅丝笼后沿岸坡沉放于水下，多用于水深溜缓的条件下。

抛柳石枕是使用梢柳（树梢，多用柳树梢）和散石，捆扎成若干圆柱体后依次推抛入水并形成一定体积的防护体， 防止水流淘刷土体。柳石枕直径一般在1m 左右，长度依需要而定，通常在10m～15m。此方式用于水流顶冲条件下，且使用范围较广。

2.2 沉铺土工织物制品

沉铺土工织物是在畸型河势段沿滩岸全线选定若干部位（点），在其上沉铺由土工织物制品，俗称采用土工织物进行打“点”抢护。 打“点”部位根据滩岸坍塌实际情况而定。 土工织物制品主要有土工布、土工布沉排、土工包、土工袋笼、编织袋笼、编织袋等。此种措施适用于修建临时性防护工程。

这种措施“以点带线”对畸型河势段进行全线防护，特点是抢护速度快。但确定抢护点的位置十分重要，需视现场河势发展情况确定，不宜提前展开抢护作业，抢护强度较大。土工织物没有相应基础依靠，自身抗冲能力较弱，受较大水流冲刷时极易走失，丧失护岸功能,而且容易造成多次抢护，重复投资。在防护河弯长度较长，畸型河势发展不严重的情况下易取得较好的防护效果。

2.3 修筑应急工程

修筑应急坝垛是黄河下游河道防治畸型河势的常用措施， 也是目前较为有效的措施之一。 此种措施在滩岸坍塌严重的部位，紧急修筑坝垛以抵抗水流冲击，防治坍塌，阻止畸型河势进一步发展。 通常依据“以点守线、统筹兼顾、因地制宜”的原则，设计防护方案。 防护方案通常有3 种：修建上、下延工程、修建垛和修建护岸或坝垛护岸结合。

2.3.1 修建上下延工程

修建上、下延工程是在原有工程基础上，按照河道整治方案，上延或下延数道坝垛。这种措施的优点是工程平面布置符合河道整治规划要求，延续工程建设。 缺点是工程建设周期长，耗资高。 工程建成后马上就要应对洪水冲刷，由于工程基础尚未稳定，出险几率较大，抢险费用较高。

2.3.2 在控制点修垛

此种措施属被动抢护措施。做法为在滩岸受冲刷坍塌较严重部位的最上端采用传统土石技术顺势修建数个垛， 遏止当前坍塌移动趋势，减缓下游一定范围内滩岸的坍塌速度，遏制畸型河势发展，不改变河势流路，保持了当前河势的稳定。与其它应急工程相比区别在于，工程位置不需严格按照河道整治规划，主要根据当地河势选取最佳控制点作为工程位置。 其次，垛的顶高程一般以当地滩面相同。

此种措施是较为常用的和有效的抢护方法。突出的优点是施工工艺简单、速度快、见效快。 缺点是仅能遏止河势发展，不能改变畸型河势。

2.3.3 修建护岸（或坝垛护岸结合）

护岸是顺堤或顺河岸修建的防洪工程，一般为土石结构，裹护断面结构与坝垛相同。 护岸平面多为直线形，也可顺堤线或河岸而修建成弯曲形，对河床边界条件和水流流态影响较小，多建在两坝（垛）间，防御正面水流或回溜冲刷。 因此用于遏止畸型河势发展时，多采用坝垛岸结合的形式。

修建应急工程仍属被动防护措施， 仅能遏止河势进一步发展，并不能将河势调整到理想流路而消除畸型河势。

2.4 人工裁弯

畸型河势在运行周期末端是可以自行裁弯取直的，但是这需要有适合的水沙条件。 历史上自然裁弯往往发生在大水年份。 黄河是世界上闻名的多泥沙河流，泥沙淤积是困扰下游治理的主要难题。 根据整个黄河流域水资源开发的趋势，上游用水量将持续增大，而下游出现大流量洪水的机会减少。 加之下游河床泥沙粗细差异极大，且在河床分布不均匀，散布在河床的胶泥层或零星几处或绵延数公里。 在长期小水作用下，形成的畸型河势很难自然调整至规划的流路。相反，却有不断恶化的可能。 所以，抑制和消除多沙河流畸型河势较为可行的措施人工裁湾。 通常做法有挖河疏浚和切滩导流。

挖河疏浚作为一项河道治理措施，自古有之，但是采用疏浚技术消除畸型河势的措施还缺乏完善的工程技术方案。 多年来，仅有黄河水利科学研究院结合黄河下游游荡性河段整治开展过 “黄河黑岗口至柳园口河段挖河固堤模型试验研究”。 该研究表明：游荡性河段进行挖河疏浚要达到水分得进、河展得开且稳得住，要选择合理的挖河线路、断面尺寸、床面比降、口门位置和形态，充分考虑河段的河床演变特点和工程边界情况，只要制定合理的方案，能够达到理顺河势的目的。

对于局部河段，根据畸型河势的发育状态在适当部位采用挖河疏浚措施，能够迅速调顺流路，改变畸型河势。

另外是采用切滩导流的办法。 2005 年10 月黄河下游开封王庵河段出现畸型河弯，王庵控导工程出现较大险情，威胁开封县黄河滩区内群众的生命财产安全。为消除险情，采用了切滩导流的抢护方案。通过设计，采用挖掘机开挖结合局部爆破开挖引河、高压射流船及扰沙船疏浚等措施成功实现切滩导流，消除了畸型河势。

3 结语与建议

黄河下游河道在长期小水作用下，现有河道整治工程不适应河势变化，降低对水流的控制能力，主流在自动调整过程中会产生畸型河势。畸型河势的发展受多种因素影响，其演变过程有着自身规律，往往在大水年份过后会自然消亡。 畸型河势形成后会脱离原有工程控制，引起滩岸坍塌，造成村庄被冲毁，危及滩区群众生命财产安全。流路变化会使控导工程不断出险，甚至形成顺堤行洪，威胁堤防安全。因此应充分重视河势变化，防治河势演变中出现的畸型河势。 畸型河势防治应在充分认识和掌握其发展规律的基础上依据河势演变情况和监测情况，制定应急防守方案，在不同阶段采取相应措施，消除其不利影响，确保防汛安全。 建议如下：

3.1 加强畸型河势监测

畸型河势演变过程受多种因素影响， 而河势监测是保证防汛安全，预估河势发展，制定科学应对措施的基础。 在畸型河势监测中除记录河势流路、滩岸位置变化、滩岸出水高度等数据外，建议增加对水深、流速和河床土质的测量和调查。 综合利用河道测量断面、水沙条件、 河道冲淤情况和卫星遥感影像， 密切监控畸型河势的演变过程。

3.2 进一步深入开展畸型河势防治技术研究

在现有畸型河势防治措施研究的基础上， 对尚未投入生产应用的措施开展试验研究，完善技术方案，综合开展滩岸坍塌防治技术研究。