淺談古爾圖河河床演變規(guī)律及其整治
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、泥石流導致上游河床嚴重淤積，險情不斷，水利工程損毀嚴重，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，導致部分國家級保護植物如野生胡楊、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擔，嚴重制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(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，同時也是保護自然環(huán)境、實現(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，在甘家湖牧場與奎屯河、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，汛期最大瞬時洪峰流量110m3/s。
2.1古爾圖河河流的形態(tài)和水沙運動的特征
a河流的形態(tài)特征：古爾圖河河流位于山高坡陡、地質(zhì)構造復雜的山區(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
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 個以上)有2.5個月;水量隨氣溫、降雨變化較穩(wěn)定，且在時間、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才能移動，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河段進口水沙條件的影響：主要是河源來水量及其在時間空間上的分布情況，河源來水攜帶推、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：即下游水位流量關系，主要是下游侵蝕基準點即沖淤基點的影響，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、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)和運動特征，汛期遇到特殊情況很容易導致主河槽抬高，形成漫流，上游淤積。
此三項因素決定了該河段河床演變的趨勢和過程。其中來水來沙條件是決定性的影響因素，人類活動也對河床演變產(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果。從河流動力學的角度來看，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，實質(zhì)上就是在水流作用下，河床邊界的泥沙被沖刷、搬運和沉積的過程。
b河床演變的種類:由于河源來水來沙的變化、地形地勢的差異，導致河床演變的形式極其復雜。按其時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按河床演變的時間特征分類，可分為單向變形和復歸性變形。單向變形即河床在某段時段內(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。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強化河床邊界條件，提高河岸的抗沖刷能力。
b達到防洪標準要求,確保下游人民群眾生命和財產(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,應嚴格執(zhí)行防洪標準要求。因此河道的整治原則應做以下幾個方面的考慮：
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行治理，使整體效益最大化。如修建堤壩、裁彎取直、堵支強干等。
b因勢利導、重點整治：即根據(jù)河勢的變化趨勢，運用工程手段由點到線、有步驟、有階段地引導河勢向有利的方向發(fā)展，限制和消除其不利的一面;按輕重緩急有重點地對控制性河段、關鍵性工程首先實施整治。
c因地制宜，開發(fā)新材：即根據(jù)工程所在地現(xiàn)場情況，采取相應的整治措施，選擇相宜的建筑物結構和布置形式，盡量采用新型、高效材料或就地取材，以達到節(jié)約工程投資、延長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系分：護坡、護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上做連續(xù)的覆蓋保護層，以抗御水流沖刷。
d按照建筑物外形分：可分為壩和護岸等類型。
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)驗并取得了良好的經(jīng)濟效益。
6.結語
河流中的泥沙運動是產(chǎn)生河床演變的主要原因，河床沖淤變化也是泥沙運動的結果;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，同時也是保護自然環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。