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

　?、俟艩枅D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：河流泥沙主要來自汛期暴雨的水土侵蝕，全年來沙量幾乎集中在汛期的幾此洪峰過程中，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：主要是河源來水量及其在時(shí)間空間上的分布情況，河源來水?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)和過程。其中來水來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)和沉積的過程。

　　b河床演變的種類:由于河源來水來沙的變化、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：

　　①按河床演變的空間特征分類，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按淹沒與否分:分為淹沒整治建筑物和非淹沒建筑物。

　　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。